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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Stromsteuereinrichtung
einer Servolenkvorrichtung, die zum Gebrauch in Fahrzeugen und dergleichen
geeignet ist. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung
auf eine Stromsteuereinrichtung einer Servolenkvorrichtung, die
Energie sparen kann, indem eine Stromrate eines von einer Pumpe
an ein Steuerventil gelieferten Arbeitsfluids bei einem niedrigen
Lastdruck verringert wird.
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Beschreibung des Standes
der Technik
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Stromsteuereinrichtungen
von Servolenkvorrichtungen wurden vorgeschlagen, um Energie von Fahrzeugmotoren
zu sparen und für
eine Steifigkeit des Lenkvorgangs zu sorgen (siehe z. B.
JP 56 02 07 92 oder
JP 08 31 04 25 ). Die Energie
eines Fahrzeugmotors wird gespart, indem die Stromrate eines von
einer Pumpe an ein Steuerventil gelieferten Arbeitsfluids verringert
wird, wenn ein durch Drehung eines Lenkrades hervorgerufener Lastdruck
niedrig ist, d. h. das Lenkrad nicht gedreht wird. Die Steifigkeit
eines Lenkvorgangs wird geschaffen, indem die Stromrate beschränkt wird,
wenn die Pumpe mit einer sehr hohen Drehzahl angetrieben wird, d.
h. das Fahrzeug mit einer sehr hohen Geschwindigkeit fährt.
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Ein
Beispiel der Stromsteuereinrichtung ist in der ungeprüften japanischen
Patentveröffentlichung Nr.
8-282513 dargestellt. Die Stromsteuereinrichtung weist einen Energiesparmechanismus
auf, der gemäß dem Lastdruck
wirkt. Der Energiesparmechanismus enthält ein bewegliches Element,
das hinter einem Umgehungsschieber (engl. bypass spool) durch eine
den Umgehungsschieber drängende
Feder angeordnet ist. Der Umgehungs schieber weist eine Steuerstange
zum Regulieren einer Öffnungsfläche einer
Dosiermündung
bzw. Dosieröffnung
auf.
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Da
das bewegliche Element durch einen Anstieg des Lastdrucks in Richtung
auf den Umgehungsschieber geschoben wird, wird eine Anfangslast
der Feder erhöht,
so daß der
Umgehungsschieber so verschoben wird, daß die an ein Steuerventil gelieferte
Stromrate erhöht
wird. Der Anstieg der Stromrate bewirkt eine Unterstützungskraft
für eine Servolenkvorrichtung,
wenn das Lenkrad gedreht wird. Daher verringert der Energiesparmechanismus die
an das Steuerventil gelieferte Stromrate, um Energie eines Fahrzeugmotors
zu sparen, da das bewegliche Element als Antwort auf den Lastdruck
verschoben wird.
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Die
Stromsteuereinrichtung mit dem Energiesparmechanismus ist jedoch
mit gewissen, im folgenden beschriebenen Nachteilen verbunden. Die Stromsteuereinrichtung
benötigt
ein spezielles Gehäuse,
das von einem normalen Gehäuse
einer normalen Stromsteuereinrichtung ohne Energiesparmechanismus
verschieden ist, da sich der Energiesparmechanismus hinter dem Umgehungsschieber
in der Stromsteuereinrichtung zum Einsparen der Energie befindet.
Wegen des speziellen Gehäuses
sind die Kosten der Stromsteuereinrichtung mit dem Energiesparmechanismus
verhältnismäßig hoch.
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Außerdem ist
es schwierig, die Federkostante der zwischen dem Umgehungsschieber
und dem beweglichen Element angeordneten Feder festzusetzen, da
die Steifigkeit der Feder durch das durch den Lastdruck verschobene
bewegliche Element geändert
wird.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Demgemäß ist es
eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Stromsteuereinrichtung
nach Anspruch 1 zu schaffen, die auf die Drehgeschwindigkeit bzw.
Drehzahl der Pumpe und auf den Lastdruck anspricht und einen einfachen
Aufbau hat.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, eine verbesserte
Stromsteuereinrichtung zum Einsparen von Energie zu schaffen, deren
Gehäuse
ein normales Pumpengehäuse,
das nicht zum Einsparen von Energie ausgelegt ist, als gemeinsames
Gehäuse
nutzen kann.
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Eine
Stromsteuereinrichtung einer Servolenkvorrichtung, die in einem
Gehäuse
einer Pumpe angeordnet ist, enthält
ein Stromsteuerventil und ein auf Lastdruck ansprechendes Ventil.
Das Gehäuse hat
eine Ventilaufnahmebohrung, die eine Verbindung mit einem Zufuhrdurchgang
herstellt, der von der Pumpe ausgeströmtes Arbeitsfluid leitet. Die Ventilaufnahmebohrung
weist das Stromsteuerventil und einen Stutzen auf. Der Stutzen enthält das auf Lastdruck
ansprechende Ventil und eine Stutzenbohrung mit einer Dosieröffnung.
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Das
Stromsteuerventil hat eine Federkammer und einen Umgehungsschieber
zum Regulieren einer Öffnungsfläche eines
Umgehungsdurchgangs gemäß einer
Druckdifferenz über
die Dosieröffnung. Die
Federkammer ist mit einer stromabwärtigen Seite der Dosieröffnung in
der Stutzenbohrung verbunden und mit einem Reservoir verbunden.
Der Umgehungsschieber wird durch eine Feder in der Federkammer gedrängt und
hat eine die Dosieröffnung durchdringende
Steuerstange, um eine Öffnungsfläche der
Dosieröffnung
gemäß einer
Bewegung des Umgehungsschieber zu regulieren.
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Das
auf Lastdruck ansprechende Ventil reguliert eine Verbindung zwischen
der Federkammer und dem Reservoir als Antwort auf einen Anstieg
des Lastdrucks des Arbeitsfluids.
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In
der oben beschriebenen Stromsteuereinrichtung nimmt der Lastdruck
des Arbeitsfluids zu, wenn ein Lenkrad gedreht wird. Da das auf
Lastdruck ansprechende Ventil als Antwort auf einen Anstieg des
Lastdrucks die Verbindung zwischen der Federkammer und dem Reservoir
beschränkt,
steigt der Druck der Federkammer, um den Umgehungsschieber so zu
bewegen, daß die
Stromrate des Arbeitsfluids erhöht
wird, um eine Unterstützungskraft
der Servolenkvorrichtung zu erzeugen.
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Der
Umgehungsschieber wird als Antwort auf den Anstieg der gemäß einer
Drehzahl der Pumpe geänderten
Stromrate bewegt. Die Steuerstange des Umgehungsschiebers reguliert
die Öffnungsfläche der
Dosieröffnung
mit der Bewegung des Umgehungsschiebers. Daher reguliert das Stromsteuerventil
die Stromrate gemäß nicht
nur dem Lastdruck, sondern auch der Drehzahl der Pumpe.
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Um
die Stromsteuereinrichtung herzustellen, kann das Gehäuse der
Stromsteuereinrichtung das normale Gehäuse ohne Möglichkeit des Ansprechens auf
den Lastdruck und die Drehzahl der Pumpe nutzen. Der Grund ist,
daß die
Stromsteuereinrichtung nur eine Verbesserung des Stutzens und des
Umgehungsschiebers erfordert, weil das Stromsteuerventil das im
Stutzen eingebaute, auf Lastdruck ansprechende Ventil für eine Reaktion
bzw. ein Ansprechen auf den Lastdruck und die Steuerstange benötigt, die
auf dem Umgehungsschieber angeordnet ist, um auf die Drehzahl der
Pumpe anzusprechen.
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In
einer vorzuziehenden Konstruktion wird der auf Lastdruck ansprechende
Schieber durch eine Feder in Richtung auf die Dosieröffnung gedrängt. Die
Stromsteuereinrichtung mit dieser Konstruktion verhindert einen
Mangel an Unterstützungskraft
im Zustand kalter Temperatur. Im Zustand kalter Temperatur wie z.
B. in einer kalten Umgebung erzeugt das Arbeitsfluid, da der Viskositätskoeffizient
des Arbeitsfluids zunimmt, eine zusätzliche Kraft, um den auf Lastdruck
ansprechenden Schieber zu bewegen. Die zusätzliche Kraft wirkt jedoch
dahingehend, die Verbindung zwischen der Federkammer und dem Reservoir
ungeachtet der Temperatur zu verringern. Daher wird die Stromrate
zum Erzeugen der Unterstützungskraft
der Servolenkung ausreichend erzeugt, selbst wenn die Stromsteuereinrichtung
im Zustand kalter Temperatur ist.
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KURZE BESCHREIBUNG DER
BEILIEGENDEN ZEICHNUNGEN
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Verschiedene
andere Aufgaben, Merkmale und viele der damit verbundenen Vorteile
der vorliegenden Erfindung werden ohne weiteres erkannt, während diese
durch Verweis auf die folgende ausführliche Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsformen
besser verstanden wird, wenn sie in Verbindung mit den beiliegenden
Zeichnungen betrachtet wird, in denen:
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1 ein Gesamtaufbau einer
Stromsteuereinrichtung einer Servolenkvorrichtung ist;
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2 eine Schnittansicht der
Stromsteuereinrichtung in einem Zustand mit niedrigem Lastdruck
ist;
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3 eine Schnittansicht der
Stromsteuereinrichtung in einem Zustand mit hohem Lastdruck ist;
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4 eine vergrößerte Schnittansicht
eines auf Lastdruck ansprechenden Ventils ist;
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5 eine vergrößerte Schnittansicht
einer Steuerstange bei einer niedrigen Drehzahl einer Pumpe ist;
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6 eine vergrößerte Schnittansicht
einer Steuerstange bei einer mittleren Drehzahl der Pumpe ist;
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7 eine vergrößerte Schnittansicht
der Steuerstange bei einer hohen Drehzahl der Pumpe ist;
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8 eine graphische Darstellung
ist, die eine Beziehung zwischen der Drehzahl N der Pumpe und der
Stromrate Q zeigt;
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9 eine Schnittansicht einer
Stromsteuereinrichtung einer zweiten Ausführungsform ist;
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10 eine Schnittansicht eine
Stromsteuereinrichtung einer dritten Ausführungsform ist;
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11 eine vergrößerte Ansicht
eines auf Lastdruck ansprechenden Ventils der dritten Ausführungsform
ist;
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12 eine perspektivische
Ansicht eines auf Lastdruck ansprechenden Schiebers der dritten Ausführungsform
ist;
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13 eine Schnittansicht einer
Stromsteuereinrichtung einer vierten Ausführungsform ist; und
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14 eine vergrößerte Schnittansicht
eines auf Lastdruck ansprechenden Ventils der vierten Ausführungsform
ist.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
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Erste Ausführungsform
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Eine
erste Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird mit Verweis auf die beiliegenden Zeichnungen
beschrieben.
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1 ist ein Gesamtaufbau einer
hydraulischen Servolenkvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
Die hydraulische Servolenkvorrichtung besteht hauptsächlich aus
einer von einem nicht dargestellten Automotor angetriebenen Pumpe 60,
einem Reservoir 38, einem Servozylinder 62 (engl.
power cylinder), um eine Betätigung
des Lenkrades zu unterstützen,
und einem Drehschieber- bzw. Drehsteuerventil 63, um eine
Stromrate eines aus der Pumpe 60 zum Servozylinder 62 ausgeströmten Arbeitsfluids
gemäß einer
Drehung eines Lenkrades zu steuern. Die Pumpe 60 enthält ein Gehäuse 10 mit
einer Stromsteuereinrichtung F.
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Wie
in einer schematischen Veranschaulichung von 1 dargestellt ist, enthält das Steuerventil 63 vier
veränderliche
Drosseln, V1, V2, V3 und V4 vom in Mittelstellung offenen Typ, die
in Fluidwegen angeordnet sind. Die Fluidwege mit den veränderlichen
Drosseln V1 und V2 sind jeweils mit der Pumpe 60 und den
beiden Fluidkammern des Servozylinders 62 verbunden. Die
Fluidwege mit den veränderlichen
Drosseln V3 und V4 sind jeweils mit den beiden Fluidkammern des
Servozylinders 62 und dem Reservoir 38 verbunden.
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Die
Stromsteuereinrichtung F ist in 2 dargestellt.
Eine Ventilaufnahmebohrung 11 ist im Gehäuse 10 der
Pumpe 60 ausgebildet. Ein Stutzen 12 ist in eine Öffnung der
Ventilaufnahmebohrung 11 mit einer Dichtung geschraubt.
Ein Zufuhrdurchgang 13 und ein Umgehungsdurchgang 20 sind
jeweils mit der Ventilaufnahmebohrung 11 verbunden. Der
Zufuhrdurchgang 13 und der Umgehungsdurchgang 20 sind
in axialer Richtung der Ventilaufnahmebohrung 11 beabstandet.
Der Zufuhrdurchgang 13 ist mit einer Austrittsöffnung der
Pumpe 60 verbunden. Der Umgehungsdurchgang 20 ist
mit einem Sauganschluß bzw.
einer Saugöffnung
der Pumpe 60 verbunden.
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Der
Stutzen 12 hat eine zylindrische Gestalt mit einer der
Ventilaufnahmebohrung koaxial entsprechenden Stutzenbohrung. In
je einem Ende des Stutzens 12 sind eine Auslaßöffnung 21 bzw.
eine Dosieröffnung 22 ausgebildet.
Die Auslaßöffnung 21 ist
mit einer Einlaßöffnung des
Steuerventils 63 verbunden. In der Auslaßöffnung 21 ist
ein Sitz 21a fixiert. Die Dosieröffnung 22 ist so angeordnet,
daß sie mit
dem Zufuhrdurchgang 13 in Verbindung steht.
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Im
Stutzen 12 ist zwischen der Auslaßöffnung 21 und der
Dosieröffnung 22 in
der Stutzenbohrung eine gestufte Bohrung 23 ausgebildet.
Die gestufte Bohrung 23 besteht aus einer kleinen Bohrung 23a,
einer Mittelbohrung 23b und einer großen Bohrung 23c, die
in dieser Reihenfolge wie in 4 gezeigt
von der Dosieröffnung 22 aus
koaxial ausgebildet sind. Der Durchmesser der Bohrungen 23a, 23b und 23c wird
in dieser Reihenfolge größer. Eine
Innenrille 23d ist zwischen der Mittelbohrung 23b und der
großen
Bohrung 23c ausgebildet, und der Durchmesser der Innenrille 23d ist
größer als
derjenige der großen
Bohrung 23c.
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Die
gestufte Bohrung 23 nimmt einen auf Lastdruck ansprechenden
Schieber 24 (im folgenden als Ansprechschieber 24 bezeichnet)
innerhalb einer bestimmten Hubdistanz verschiebbar auf. Der Stutzen 12 und
der Ansprechschieber 24 bilden ein auf Lastdruck ansprechendes
Ventil 61 (das im folgenden als Ansprechventil 61 bezeichnet
wird).
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Ein
nächst
dem Stutzen 12 angeordneter Umgehungsschieber 30 ist
in der Ventilaufnahmebohrung 11 verschiebbar untergebracht,
um eine Stromrate eines an das Steuerventil 63 gelieferten Arbeitsfluids
zu steuern. Zwischen einem Ende des Umgehungsschiebers 30 und
dem Endabschnitt 11a der Ventilaufnahmebohrung 11 ist
eine Federkammer 32 ausgebildet. Die Federkammer 32 enthält eine
Feder 33, die den Umgehungsschieber 30 in Richtung auf
den Stutzen 12 drängt,
um eine Öffnungsfläche des
Umgehungsdurchgangs 20 zu verengen, so daß eine Verbindung
zwischen dem Zufuhrdurchgang 13 und dem Umgehungsdurchgang 20 reguliert
wird.
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Die
Federkammer 32 ist über
einen Verbindungsdurchgang bzw. -kanal 34, einen Druckeinleitungskanal 35 und
eine Steueröffnung 25 der
Auslaßöffnung 21 verbunden.
Der Verbindungskanal 34 ist im Gehäuse 10 so ausgebildet,
daß er
eine Verbindung zwischen der Federkammer 32 und dem Druckeinleitungskanal 35 herstellt.
Der Druckeinleitungskanal 35 ist im Stutzen 12 so
ausgebildet, daß er
zur gestuften Bohrung 23 des Stutzens 12 durchdringt. Die
Steueröffnung 25 ist
im Ansprechschieber 24 so ausgebildet, daß sie zu
einem Durchgangsloch 29 des Ansprechschiebers 24 durchdringt.
Das im Ansprechschieber 24 ausgebildete Durchgangsloch 29 stellt
eine Verbindung zwischen der Dosieröffnung 22 und der
Auslaßöffnung 21 her.
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In
der obigen Verbindung wirkt ein Differenzdruck über die Dosieröffnung 22 auf
den Umgehungsschieber 30, d. h. der Druck vor der Dosieröffnung 22 wirkt
auf das rechte Ende des Umge hungsschiebers 30, und der
durch die Dosieröffnung 22 geleitete
Druck wirkt auf das linke Ende des Umgehungsschiebers 30.
Deshalb stellt der Umgehungsschieber 30 die Öffnungsfläche des
Umgehungsdurchgangs 20 so ein, daß der Differenzdruck über die
Dosieröffnung 22 konstant
gehalten wird. Die Dosieröffnung 22,
der Umgehungsschieber 30 und die Feder 33 bilden
ein Stromsteuerventil 37.
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Im
Ansprechventil 61 besteht der Ansprechschieber aus einem
kleinen Schieberabschnitt 24a und einem großen Schieberabschnitt 24b,
dessen Durchmesser größer als
derjenige des kleinen Schieberabschnitts 24a ist. Der kleine
Schieberabschnitt 24a ist in der kleinen Bohrung 23a des
Stutzens 12 abgestützt,
und der große
Schieberabschnitt 24b ist in der großen Bohrung 23c des
Stutzens 12 abgestützt.
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Die
im Stutzen 12 ausgebildete Druckeinlestungsöffnung 35 ist
dem kleinen Schieberabschnitt 24a des Ansprechschiebers 24 in
der Mittelbohrung 23b zu gewandt, und die Druckeinleitungsöffnung 35 ist
mit dem Verbindungskanal 34 verbunden. Außerdem ist
im Stutzen 12 eine Druckentlastungsöffnung 36 so ausgebildet,
daß sie über einen
im Gehäuse 10 ausgebildeten
Abbauweg 38a mit dem Reservoir 38 verbunden ist.
Die Öffnung
der Druckentlastungsanschlusses 36 ist in der Innenrille 23d des
Stutzens 23 angeordnet. Die Innenrille 23d ist
einer Schulter zugewandet, die durch den kleinen Schieberabschnitt 24a und
den großen
Schieberabschnitt 24b des Ansprechschiebers 24 gebildet
wird. Die Schulter und die Innenrille 23d, d. h. die Öffnungsfläche der
Druckentlastungsöffnung 36,
bilden eine veränderliche Öffnung 28.
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Zwischen
den Ansprechschieber 24 und dem Stützen 12, d. h. in
der kleinen Bohrung 23a, ist eine Federkammer 26 ausgebildet.
Die Federkammer hat eine Feder 27, die den Ansprechschieber 24 in
Richtung auf den Sitz 21a drängt, so daß der Ansprechschieber 24 mit
dem Sitz 21a in Kontakt gebracht wird. Wenn der Ansprechschieber 24 mit
dem Sitz 21a in Kontakt steht, ist die veränderliche Öffnung 28 komplett
offen, und die Druckeinleitungsöffnung
bzw. der Druckeinleitungsanschluß 35 und die Druckentlastungsöffnung 36 stehen
miteinander in Verbindung.
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Wenn
die Druckeinleitungsöffnung 35 und die
Druckentlastungsöffnung 36 über die
veränderliche Öffnung 28 verbunden
sind, wird das Arbeitsfluid, das durch die Dosieröffnung 22 gelangt
ist, durch die Steueröffnung 25,
die Druckeinleitungsöffnung 35 und
den Verbindungskanal 34 der Federkammer 32 zugeführt. Gleichzeitig
wird das Arbeitsfluid durch die Steueröffnung 25, die Druckentlastungsöffnung 36 und
den Abbauweg 38a zum Reservoir 38 abgeleitet. Daher
wird auf den Ansprechschieber 24 durch zwei entgegengesetzte
hydraulische Antriebe eingewirkt. Einer ist ein rechtsgerichteter
hydraulischer Antrieb f1, der durch einen Druck Pa des Arbeitsfluids
hervorgerufen wird, das durch die Steueröffnung 25 in der Mittelbohrung 23b in 2 strömt. Der andere ist ein linksgerichteter
hydraulischer Antrieb f2, der durch einen Druck Pb des Arbeitsfluids
in der Auslaßöffnung 21 hervorgerufen
wird.
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In
diesem Zustand werden ein gesamter rechtsgerichteter Antrieb F1
und ein gesamter linksgerichteter Antrieb F2, die auf den Ansprechschieber 24 einwirken,
durch die folgenden Formeln ausgedrückt. F1
= f1 + Fs = A1·Pa
+ Fs Fs = fs = AS·Pb
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In
den Formeln stellt A1 eine effektive Druckaufnahmefläche dar,
auf die der rechtsgerichtete hydraulische Antrieb f1 wirkt. A2 stellt
eine effektive Druckaufnahmefläche
dar, auf die der linksgerichtete hydraulische Antrieb f2 einwirkt.
Fs stellt eine Federkraft der Feder 27 dar. Da der Durchmesser
d1 der Mittelbohrung 23b der gestuften Bohrung 23b kleiner als
der Durchmesser d2 des großen
Schieberabschnitts 24b des Ansprechschiebers 24 ist,
ist die effektive Druckaufnahmefläche A1 kleiner als die effektive
Druckaufnahmefläche
A2.
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Wenn
der Lastdruck verhältnismäßig niedrig ist,
wird, da eine Differenz zwischen den hydraulischen Antrieben f1
(= A1· Pa)
und f2 (= A2·Pb),
die auf den Ansprechschieber 24 einwirken, verhältnismäßig klein
ist und die Federkraft Fs der Feder 27 nach rechts wirkt,
die folgende Beziehung aufgestellt. F1 (= A1·Pa + Fs) > Fs (= A2·Pb).
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Wenn
jedoch der Lastdruck, d. h. der Druck Pb, zunimmt, da die Differenz
zwischen den hydraulischen Antrieben f1 und f2 auf der Basis der
Flächendifferenz
zwischen den Druckaufnahmeflächen
A1 und A2 zunimmt, ändert
sich die obige Beziehung wie folgt. F1 (= A1·Pa + Fs) < Fs (= A2·Pb).
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Daher
bewegt sich der Ansprechschieber 24 gegen die Federkraft
der Feder 27 nach links, wobei die Öffnungsfläche der veränderlichen Öffnung 28 verringert
wird.
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Der
Umgehungsschieber 30 beherbergt auch ein Druckbegrenzungsventil 40,
um Druck in der Federkammer 32 durch einen im Umgehungsschieber 30 ausgebildeten
Ableitungsdurchgang 41 zum Umgehungsdurchgang 20 abzubauen,
wenn der Druck in der Federkammer 32 einen voreingestellten Druck übersteigt.
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Der
Umgehungsschieber 30 hat eine Steuerstange 50,
die aus einem festen Abschnitt 50a, einem Abschnitt 53 mit
kleinem Durchmesser, einem Verjüngungsabschnitt 51 und
einem Abschnitt 52 mit großem Durchmesser besteht, die
in dieser Reihenfolge untrennbar ausgebildet sind. Der feste Abschnitt 50a,
d. h. ein Ende der Steuerstange 50, ist an einem Ende des
Umgehungsschiebers 30 befestigt. Das andere Ende der Steuerstange 50 durchdringt die
Dosieröffnung 22.
Der Durchmesser des Abschnitts 52 mit großem Durchmesser
ist größer als derjenige
des Abschnitts 53 mit kleinem Durchmesser. Die Durchmesser
des Abschnitts 52 mit kleinem Durchmesser und des Abschnitts 52 mit
großem Durchmesser
und eine Steigung des Verjüngungsabschnitts 51,
von denen jeder die Öffnungsfläche der Dosieröffnung 22 definiert,
werden auf der Grundlage von Untersuchungen vorbestimmt.
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Eine Öffnungsfläche der
Dosieröffnung 22 wird
durch die Position der Steuerstange 50 zur Dosieröffnung 22 geändert, da
der Umgehungsschieber 30 gemäß einer zunehmenden Drehzahl
der Pumpe 60, d. h. einer Geschwindigkeit eines Fahrzeugs
mit der Stromsteuereinrichtung, von der Dosieröffnung 22 allmählich getrennt
wird. Wenn der Abschnitt 53 mit kleinem Durchmesser der
Steuerstange 50 sich in der Dosieröffnung 22 befindet
(d. h. die Fahrzeuggeschwindigkeit niedrig ist), ist die Öffnungsfläche der Dosieröffnung 22 maximiert.
Wenn der Verjüngungsabschnitt 51 sich
in der Dosieröffnung 22 befindet
(d. h. die Fahrzeuggeschwindigkeit eine mittlere ist), ist die Öffnungsfläche der
Dosieröffnung 22 gemäß der Verschiebung
der Steuerstange 50 vom Abschnitt 53 mit kleinem
Durchmesser zum Abschnitt 52 mit großem Durchmesser verringert.
Wenn der Abschnitt 52 mit großem Durchmesser der Steuerstange 50 sich
in der Dosieröffnung 22 befindet
(d. h. die Fahrzeuggeschwindigkeit hoch ist), ist die Öffnungsfläche der Dosieröffnung 22 minimiert.
In diesem Zustand ist die Stromrate des dem Steuerventil 63 zugeführten Arbeitsfluids
minimiert.
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Die
Funktion der Stromsteuereinrichtung, wie sie oben aufgebaut ist,
wird beschrieben. Wenn die Pumpe 60 durch den Automotor
angetrieben wird, wird das Arbeitsfluid von der Austrittsöffnung der Pumpe 60 an
den Zufuhrdurchgang 13 geliefert. Das zum Zufuhrdurchgang 13 ausgeströmte Arbeitsfluid gelangt
durch die Dosieröffnung 22,
deren Öffnungsfläche durch
die Steuerstange 50 des Umgehungsschiebers 30 reguliert
wird. Das Arbeitsfluid wird dann vom Auslaßanschluß bzw. der Auslaßöffnung 21 dem
Steuerventil 63 zugeführt.
Gleichzeitig wird das Arbeitsfluid, das durch die Dosieröffnung 22 gelangt
ist, durch die Steueröffnung 25,
den Druckeinleitungskanal 35 und den Verbindungskanal 34 in
die Federkammer 32 eingeleitet. Das Arbeitsfluid lässt man
auch durch die Druckentlastungsöffnung 36 und den
Abbauweg 38a zum Reservoir 38 ausströmen. Da
der Differenzdruck über
die Dosieröffnung 22 auf den
Umgehungsschieber 30 einwirkt, wird daher die Öffnung des
Umgehungsdurchgangs 20 so eingestellt, daß der Differenzdruck
konstant gehalten wird, um die Stromrate des von der Pumpe 60 an
das Steuerventil 63 gelieferten Arbeitsfluids konstant
zu halten.
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Wenn
ein nicht veranschaulichtes Lenkrad im wesentlichen in seiner Neutralstellung
ist, wird das dem Steuerventil 63 zugeführte Arbeitsfluid von den veränderlichen
Drosseln V1 und V2 durch die veränderlichen
Drosseln V3 und V4 gleichmäßig zum
Reservoir 38 abgleitet. Daher wird der Druck in jeder Kammer
des Servozylinders 62 gleich niedrig gehalten.
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Da
der Lastdruck verhältnismäßig gering
ist, ist unter dieser Bedingung die Differenz zwischen den hydraulischen
Antrie ben f1 und f2, die auf die beiden Enden des Ansprechschiebers 24 wirken, klein.
Daher wird der Ansprechschieber 24 an seinem Gleitende
durch die Feder 27 mit dem Sitz 21a des Stutzens 21 in
Kontakt gehalten, so daß die
veränderliche Öffnung 28 vollständig offen
ist. Aufgrund des Öffnens
der veränderlichen
Mündung
bzw. Öffnung 28 sind
der Druckeinleitungskanal 35 und die Druckentlastungsöffnung 36 verbunden,
um den Druck in der Federkammer 32 zur Niederdruckseite, d.
h. dem Reservoir 38, durch die veränderliche Öffnung 28 abzubauen.
Da die Steuerungsfluidrate (engl. pilot fluid rate) von der Federkammer 32 zur Niederdruckseite
abgebaut wird, wird der Umgehungsschieber 30 verschoben,
um die Öffnungsfläche des
Umgehungsdurchgangs 20 zu öffnen. Demgemäß wird das
aus der Pumpe 60 ausgeströmte Arbeitsfluid durch den
Umgehungsdurchgang 20 hauptsächlich zum Sauganschluß bzw. zur
Saugöffnung der
Pumpe 60 zur Einsparung von Energie umgeleitet.
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In
diesem Zustand wird die Öffnungsfläche der
Dosieröffnung 22 durch
die Stromrate des aus der Pumpe 60 zum Zufuhrdurchgang 13 ausgeströmten Arbeitsfluids
geändert,
da die Steuerstange 50 des Umgehungsschiebers 30 sich
gemäß der Stromrate
bewegt. Die Stromrate hängt
von der Drehzahl der Pumpe 60 ab, die vom Fahrzeugmotor
angetrieben wird. Da die Pumpe 60 unter der Bedingung,
daß das
Fahrzeug mit hoher Geschwindigkeit fährt, im allgemeinen bei einer
hohen Drehzahl angetrieben wird, nimmt die Stromrate der Pumpe 60 gemäß dem Anstieg
der Fahrzeuggeschwindigkeit zu.
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Im
Zustand eines niedrigen Lastdrucks ohne wesentliche Drehung des
Lenkrades befindet sich, wenn das Fahrzeug mit einer niedrigen Geschwindigkeit
fährt,
der Abschnitt 53 mit kleinem Durchmesser der Steuerstange 50 des
Umgehungsschiebers 30 auf der Dosieröffnung 22, wie in 5(a) gezeigt ist. Da die
Stromrate der Pumpe 60 gemäß dem Anstieg der Fahrzeuggeschwindigkeit
zunimmt, wird der Umgehungsschieber 30 gegen die Kraft
der Feder 33 in 2 allmählich nach
links verschoben, um die Stromrate des Arbeitsfluids zu erhöhen, das
zum Reservoir 38 abgeleitet wird. Aufgrund der Verschiebung
des Umgehungsschie bers 30 wird auch die Steuerstange 50 des
Umgehungsschiebers 30 nach links bewegt.
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Wenn
die Fahrzeuggeschwindigkeit bei einer mittleren Geschwindigkeit
erhöht
wird, befindet sich der Verjüngungsabschnitt 51 der
Steuerstange 50 auf der Dosieröffnung 22, wie in 6(a) gezeigt ist. Während der
Umgehungsschieber 30 mit dem auf der Dosieröffnung 22 befindlichen
Verjüngungsabschnitt 51 bewegt
wird, wird die Öffnungsfläche der Dosieröffnung 22 gemäß dem Anstieg
der Stromrate des aus dem Zufuhrdurchgang 13 ausgeströmten Arbeitsfluids
allmählich
verringert. Die Änderung
der Öffnungsfläche der
Dosieröffnung 22 verringert
allmählich
die Stromrate des dem Steuerventil 63 zugeführten Arbeitsfluids.
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Wenn
die Fahrzeuggeschwindigkeit von der mittleren Geschwindigkeit weiter
bei der hohen Geschwindigkeit erhöht wird, befindet sich der
Abschnitt 52 mit großem
Durchmesser der Steuerstange 50 auf der Dosieröffnung 22,
wie in 7(a) gezeigt
ist. Da der Abschnitt 52 mit großem Durchmesser die Öffnungsfläche der
Dosieröffnung 22 minimiert,
wird die Stromrate des dem Steuerventil 63 zugeführten Arbeitsfluids
minimiert.
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Wie
in 8 gezeigt ist, wird,
wenn das Fahrzeug mit einer niedrigen Geschwindigkeit fährt, d.
h. die Drehzahl der Pumpe 60 ungefähr N1 ist, die Stromrate bei
Qb1 durch den Abschnitt 53 mit kleinem Durchmesser der
Steuerstange 50 aufrechterhalten. Wenn das Fahrzeug mit
einer hohen Geschwindigkeit fährt,
d. h. die Drehzahl der Pumpe 60 ungefähr N2 ist, wird die Stromrate
verringert und durch den Abschnitt 52 mit großem Durchmesser
der Steuerstange 50 bei Qb2 gehalten. Dies zeigt die abfallende
Kennlinie im Zustand niedrigen Lastdrucks.
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Wird
demgemäß das Lenkrad
gedreht, wird ein Paar der veränderlichen
Drosseln V1, V3 und V2, V4 allmählich
geöffnet,
und das andere Paar wird gleichzeitig gemäß dessen Drehrichtung geschlossen,
wodurch der Lastdruck erhöht
wird. Dies bewirkt, daß der
Differenzdruck zwischen den beiden Kammern des Servozylinders 62 eine
Unterstützungskraft
der Servolenkvorrichtung erzeugt.
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Gemäß dem Anstieg
des Lastdrucks wird der linksgerichtete hydraulische Antrieb f2
erhöht.
Die Differenz der hydraulischen Antriebe f1 und f2 zwischen beiden
Enden des Ansprechschiebers 24 wird auch gemäß der Flächendifferenz
zwischen den Druckaufnahmeflächen
A1 und A2 der beiden Enden des Ansprechschiebers 24 vergrößert. Wenn
die Differenz der hydraulischen Antriebe f1 und f2 die Kraft Fs
der Feder 27 übersteigt,
wird der Ansprechschieber 24 gegen die Feder 27 nach
links bewegt, was die Öffnungsfläche der
veränderlichen
Mündung bzw. Öffnung 28,
wie in 3 gezeigt ist,
verringert. Durch Schließen
der veränderlichen Öffnung 28 wird die
Verbindung zwischen der Druckeinleitungsöffnung 35 und der
Druckentlastungsöffnung 36 geschlossen,
so daß die
aus der Federkammer 32 zum Reservoir 38 abgegebene
Steuerungsfluidrate auf Null verringert wird. Daher nimmt der Druck
in der Federkammer 32 zu, so daß sich der Umgehungsschieber 30 bewegt,
um die Öffnungsfläche des
Umgehungsdurchgangs 20 zu verengen. Folglich nimmt die
Stromrate des dem Steuerventil 63 zugeführten Arbeitsfluids zu, um
eine ausreichende Unterstützungskraft
der Servolenkvorrichtung zu erzeugen.
-
In
diesem Zustand mit hohem Lastdruck mit der Drehung des Lenkrades
befindet sich, wenn das Fahrzeug mit einer niedrigen Geschwindigkeit
fährt, der
Abschnitt 53 mit kleinem Durchmesser der Steuerstange 60 des
Umgehungsschiebers 30 auf der Dosieröffnung 22, wie in 5(b) dargestellt ist.
-
Das
Stromsteuerventil 37 reguliert die Stromrate des dem Steuerventil 63 zugeführten Arbeitsfluids
in der dem Zustand mit niedrigem Lastdruck ähnlichen Weise konstant. Da
der Druck in der Federkammer 32 im Zustand mit hohem Lastdruck größer ist
als derjenige im Zustand mit niedrigem Lastdruck, befindet sich
der Umgehungsschieber 30 rechts im Vergleich zu der Position
des Zustands mit niedrigem Lastdruck, so daß die Öffnungsfläche des Umgehungsdurchgangs 20 verengt
ist. Daher befindet sich die Steuerstange 50 des Umgehungsschiebers 30 im
Zustand mit hohem Lastdruck rechts im Vergleich zu ihrer Position
im Zustand mit niedrigem Lastdruck.
-
Da
die Stromrate der Pumpe 60 gemäß dem Anstieg der Fahrzeuggeschwindigkeit
zunimmt, wird der Umgehungsschieber 30 allmählich nach
links geschoben, um die dem Steuerventil 63 zugeführte Stromrate
in der dem Zustand mit niedrigem Lastdruck ähnlichen Weise konstant zu
regulieren. Der Umgehungsschieber 30 wird nämlich gegen
die Kraft der Feder 33 in 3 allmählich nach
links geschoben, um die Stromrate des zum Reservoir 38 abgeleiteten
Arbeitsfluids zu erhöhen.
Aufgrund der Verschiebung des Umgehungsschiebers 30 wird
auch die Steuerstange 50 des Umgehungsschiebers 30 nach
links bewegt.
-
In
der dem Zustand mit niedrigem Lastdruck ähnlichen Weise befindet sich,
wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit bei einer mittleren Geschwindigkeit erhöht wird,
der Verjüngungsabschnitt 51 der
Steuerstange 50 auf der Dosieröffnung 22, wie in 6(b) dargestellt ist. Wenn
die Fahrzeuggeschwindigkeit von der mittleren Geschwindigkeit aus
auch weiter bei der hohen Geschwindigkeit erhöht wird, befindet sich der
Abschnitt 52 mit großem
Durchmesser der Steuerstange 50 auf der Dosieröffnung 22,
wie in 7(b) dargestellt
ist. Da der Umgehungsschieber 30 im Zustand mit hohem Lastdruck
im Vergleich zu seiner Position im Zustand mit niedrigem Lastdruck rechts
liegt, ist die Fahrzeuggeschwindigkeit, d. h. die Drehzahl der Pumpe 60,
um vom Abschnitt 53 mit kleinem Durchmesser zum Verjüngungsabschnitt 51 der
Steuerstange 50 überzugehen,
höher als
diejenige des Zustands mit niedrigem Lastdruck. Aus dem gleichen
Grund ist Fahrzeuggeschwindigkeit für einen Übergang vom Verjüngungsabschnitt 51 zum Abschnitt 52 mit
großem
Durchmesser höher
als diejenige des Zustands mit niedrigem Lastdruck.
-
Wie
oben beschrieben wurde, wird, wie in 8 dargestellt
ist, wenn das Fahrzeug mit einer niedrigen Geschwindigkeit fährt, d.
h. die Drehzahl der Pumpe 60 ungefähr N1 ist, die Stromrate bei
Qa1 gehalten. Wenn das Fahrzeug mit einer hohen Geschwindigkeit
fährt,
d. h. die Drehzahl der Pumpe 60 ungefähr N2 ist, wird die Stromrate
verringert und bei Qa2 gehalten. Dies zeigt die abfallende Kennlinie
des Zustands mit hohem Lastdruck. Vergleicht man die graphische
Darstellung des Zustands mit hohem Lastdruck mit derjenigen des
Zustands für
niedrigem Lastdruck in 8,
ist die graphische Darstellung des Zustands mit hohem Lastdruck
gegenüber
der graphischen Darstellung des Zustands mit niedrigem Lastdruck
nach rechts oben verschoben. 8 zeigt, daß die Stromrate
des Zustands mit hohem Lastdruck bei jeder Drehzahl der Pumpe 60 größer als diejenige
des Zustands mit niedrigem Lastdruck ist, um die Unterstützungskraft
der Servolenkvorrichtung zu erzeugen.
-
In
der oben beschriebenen Ausführungsform hat
die Stromsteuereinrichtung den einfachen Aufbau, der den im Stutzen 12 aufgenommenen,
auf Lastdruck ansprechenden Schieber 24 und den Umgehungsschieber 30 mit
der Steuerstange 50 beinhaltet. Die Stromsteuereinrichtung
kann ohne wesentliche Verbesserung des Gehäuses Energie sparen, da das
Gehäuse 10 ein
normales Gehäuse
nutzt, das nicht zur Energieeinsparung ausgelegt ist. Das normales
Gehäuse
kann nämlich
als ein gemeinsames Gehäuse
verwendet werden. Außerdem
wird wegen des einfachen Aufbaus die Stromsteuereinrichtung einfach
zusammengebaut.
-
Die
Stromsteuereinrichtung ändert
den Druck der Federkammer 32 zur Energieeinsparung durch
das auf Lastdruck ansprechende Ventil 61, das die Verbindung
zwischen der Federkammer 32 und dem Reservoir 38 reguliert.
Da die Stromsteuereinrichtung die zwischen dem Umgehungsschieber 30 und
dem Ansprechschieber 24 befindliche Feder wie die herkömmliche,
im Stand der Technik beschriebene Stromsteuereinrichtung nicht benötigt, kann
daher die Stromsteuereinrichtung verglichen mit der herkömmlichen
Stromsteuereinrichtung die altersbedingte Verschlechterung vermindern.
-
Die
Steuerstange 50 der Stromsteuereinrichtung der ersten Ausführungsform
besteht aus dem Abschnitt 53 mit kleinem Durchmesser, dem
Verjüngungsabschnitt 51 und
dem Abschnitt 52 mit großem Durchmesser. Die Steuerstange 50 kann
jedoch ohne einen Abschnitt mit großem Durchmesser aus dem Abschnitt 53 mit
kleinem Durchmesser und dem Verjüngungsabschnitt 51 bestehen.
Obgleich der Durchmesser des Verjüngungsabschnitts 51 vom
Abschnitt 53 mit kleinem Durchmesser zum Abschnitt 52 mit
großem
Durchmesser linear zunimmt, kann der Durchmesser des Verjüngungsabschnitts 51 gekrümmt zunehmen.
Der Verjüngungsabschnitt 51 kann
auch aus mehreren gestuften Abschnitten bestehen, um dessen Durchmesser
allmählich
zu ändern.
Insgesamt kann der Verjüngungsabschnitt 51 unter
der Bedingung, daß die Öffnungs fläche der
Dosieröffnung 22 geändert wird,
jede beliebige Form haben.
-
Zweite Ausführungsform
-
9 zeigt eine andere bevorzugte
Ausführungsform
einer Stromsteuereinrichtung, die auf eine Änderung der Drehzahl der Pumpe
und des Lastdrucks anspricht. Die Stromsteuereinrichtung kann einen
Mangel an Unterstützungskraft
der Servolenkvorrichtung bei einer niedrigen Temperatur verhindern.
Der Mangel an Unterstützungskraft
wird durch eine Abnahme einer an ein Steuerventil gelieferten Stromrate
hervorgerufen, weil der Viskositätskoeffizient
des Arbeitsfluids bei niedriger Temperatur ansteigt.
-
Die
in 9 gezeigte Stromsteuereinrichtung
weist gegenüber
der ersten Ausführungsform der
vorher beschriebenen Stromsteuereinrichtung zwei signifikante Unterschiede
auf. 9 ist vergleichbar
mit 2 für die erste
Ausführungsform. Teile
der zweiten Ausführungsform,
die im wesentlichen die gleichen wie diejenigen der ersten Ausführungsform
sind, sind durch die gleichen Ziffern der ersten Ausführungsform
bezeichnet. Die Beschreibung dieser Teile einer zweiten Ausführungsform wird
daher weggelassen. Die anderen Teile der zweiten Ausführungsform,
die von denjenigen der ersten Ausführungsform verschieden sind,
sind durch unterschiedliche Bezugsziffern bezeichnet.
-
Ein
Unterschied der zweiten Ausführungsform
ist, daß ein
auf Lastdruck ansprechender Schieber 124 (im folgenden
als Ansprechschieber 124 bezeichnet) durch eine Feder 127 in
Richtung auf eine Dosiermündung
bzw. Dosieröffnung 22 gedrängt wird.
Der andere Unterschied der zweiten Ausführungsform besteht darin, daß ein Stutzen 112 aus zwei
separaten Elementen besteht, um den Ansprechschieber 124 im
Stutzen 112 unterzubringen. Eines ist ein Hauptkörper des
Stutzens 112, und das andere ist ein Teilkörper 112a des
Stutzens 112 mit der Dosieröffnung 22. Der Teilkörper 112a des
Stutzens 112 ist durch Preßsitz im Hauptkörper des
Stutzens 112 eingepaßt.
-
Da
der Ansprechschieber 124 in Richtung auf eine Dosieröffnung 22 gedrängt wird,
ist eine effektive Druckaufnahmefläche A1' des Ansprechschiebers 124,
die der Dosieröffnung 22 zugewandt ist,
größer als
eine effektive Druckaufnahmefläche A2', die der Auslaßöffnung 21 zugewandt
ist. Diese Beziehung zwischen den effektiven Druckaufnahmeflächen A1' und A2' ist derjenigen der
ersten Ausführungsform
entgegengesetzt.
-
Wenn
ein nicht veranschaulichtes Lenkrad im wesentlichen in seiner Neutralstellung
ist, wird der Ansprechschieber 124 am Gleitende durch die
Feder 127 in Kontakt mit dem Ende des Teilkörpers 112a des
Stutzens 112 gehalten, so daß die veränderliche Öffnung 128 vollständig offen
ist. Aufgrund der Öffnung
der veränderlichen Öffnung 128 sind
der Druckeinleitungskanal 35 und die Druckentlastungsöffnung 36 verbunden,
um das Arbeitsfluid, das durch die Dosieröffnung 22 gelangt
ist, durch die Steueröffnung 125 zum
Reservoir 38 abzuleiten.
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Auf
den Ansprechschieber 124 wird durch zwei entgegengesetzte
hydraulische Antriebe eingewirkt. Einer ist ein rechtsgerichteter
hydraulischer Antrieb f1, der durch einen Druck Pa' des Arbeitsfluids hervorgerufen
wird, das durch die Dosieröffnung 22 in 9 gelangt ist. Der andere
ist ein linksgerichteter hydraulischer Antrieb f2', der durch einen
Druck Pb' des Arbeitsfluids
hervorgerufen wird, das durch die Steueröffnung 125 gelangt
ist.
-
In
diesem Zustand werden der gesamte rechtsgerichtete Antrieb F1' und der gesamte
linksgerichtete Antrieb F2' durch
die folgenden Formeln ausgedrückt. F1' =
f1' = A1'·Pa F2' = f2' + Fs' = A2'·Pb' + Fs'
-
In
den Formeln wirkt der rechtsgerichtete hydraulische Antrieb f1' auf die Druckaufnahmefläche A1'. Der linksgerichtete
hydraulische Antrieb f2' wirkt auf
die Druckaufnahmefläche
A2'. Die Federkraft
der Feder 127 stellt Fs' dar.
-
Wenn
der Lastdruck, d. h. der Druck Pa', verhältnismäßig niedrig ist, weil eine
Differenz zwischen den hydraulischen Antrieben f1' (= A1'·Pa') und f2' (= A2'·Pb'), die auf den An sprechschieber 124 einwirken,
verhältnismäßig klein
ist und die Federkraft Fs' der
Feder 127 nach links wirkt, wird die folgende Beziehung
aufgestellt. F1' (= A1'·Pa') < F2' (= A2'·Pb' + Fs')
-
Wenn
jedoch der Lastdruck zunimmt, da die Differenz zwischen den hydraulischen
Antrieben f1' und
f2' auf der Basis
der Flächendifferenz
zwischen den Druckaufnahmeflächen
A1' und A2' zunimmt, ändert sich
die obige Beziehung wie folgt. F1' (= A1'·Pa') > F2' (= A2'·Pb' + Fs')
-
Der
Ansprechschieber 124 bewegt sich daher gegen die Federkraft
der Feder 127 nach rechts, was die Öffnungsfläche der variablen Öffnung 128 verringert.
-
Die
Funktion der Stromsteuereinrichtung, wie oben konstruiert, wird
im folgenden beschrieben.
-
Wenn
demgemäß das Lenkrad
gedreht wird, wird der Lastdruck erhöht. Gemäß dem Anstieg des Lastdrucks
wird der rechtsgerichtete hydraulische Antrieb f1' erhöht. Die
Differenz der hydraulischen Antriebe f1's und f2' zwischen beiden Enden des Ansprechschiebers 124 wird
ebenfalls vergrößert, da die
Druckaufnahmefläche
A1', die der Dosieröffnung 22 zugewandet
ist, größer ist
als die Druckaufnahmefläche
A2'. Wenn die Differenz
der hydraulischen Antriebe f1' und
f2' die Kraft der
Feder 127 übersteigt, wird
der Ansprechschieber 124 gegen die Feder 127 nach
rechts bewegt, was die Öffnungsfläche der
veränderlichen Öffnung 128 verringert.
Durch Schließen der
veränderlichen Öffnung 128 wird
die Verbindung zwischen der Druckeinleitungsöffnung 35 und der Druckentlastungsöffnung 36 geschlossen,
so daß die von
der Federkammer 32 zum Reservoir 38 abgeleitete
Steuerungsfluidrate auf Null verringert wird. Der Druck in der Federkammer 32 nimmt
daher zu, so daß der
Umgehungsschieber 30 sich dahingehend bewegt, die Öffnungsfläche des
Umgehungsdurchgangs 20 zu verengen. Folglich nimmt die
Stromrate des dem Steuerventil 63 zugeführten Arbeitsfluids zu, so
daß eine
ausreichende Unterstützungskraft der
Servolenkvorrichtung erzeugt wird.
-
Funktion
und Wirkung des Stromsteuerventils mit dem Umgehungsschieber 30 sind
im wesentlichen die gleichen wie diejenigen der ersten Ausführungsform.
Da nämlich
der Differenzdruck über
die Dosieröffnung 32 auf
den Umgehungsschieber 30 wirkt, wird die Öffnung des
Umgehungsdurchgangs 20 so eingestellt, daß der Differenzdruck
konstant gehalten wird, um die Stromrate des von der Pumpe 60 zum
Steuerventil 63 gelieferten Arbeitsfluids konstant zu halten.
Außerdem
reguliert die Steuerstange 50 des Umgehungsschiebers 30 die Öffnungsfläche der Dosieröffnung 22 gemäß der Drehzahl
der Pumpe 60.
-
Im
Zustand kalter Temperatur wie z. B. einem kalten Umfeld nimmt der
Viskositätskoeffizient
des Arbeitsfluids zu. Das Arbeitsfluid mit hohem Viskositätskoeffizienten
drängt
den Ansprechschieber 124 gegen die Federkraft der Feder 127,
selbst wenn das Lenkrad im wesentlichen in seinem Neutralzustand ist.
Das Arbeitsfluid bewirkt eine Kraft, um den Ansprechschieber 124 in 9 nach rechts zu bewegen.
Diese rechtsgerichtete Bewegung wirkt dahingehend, die veränderliche Öffnung 124 wie
die hydraulischen Antriebe f1' zu
verengen, so daß das
Arbeitsfluid, das dem Steuerventil 63 zugeführt wird, gesteigert
wird, um die Unterstützungskraft
der Servolenkvorrichtung zu erzeugen. Da die durch das Arbeitsfluid
mit hohem Viskositätskoeffizienten
erzeugte zusätzliche
Kraft dahingehend wirkt, die veränderliche Öffnung 128 zu
verengen, wird die Unterstützungskraft
der Servolenkvorrichtung ausreichend erzeugt, selbst wenn die Stromsteuereinrichtung
im Zustand kalter Temperatur ist. Da die zusätzliche Kraft die veränderliche Öffnung 128 verengt,
selbst wenn das Lenkrad im wesentlichen in seinem Neutralzustand
ist, hält
außerdem
die Stromsteuereinrichtung die dem Steuerventil 63 zugeführte Stromrate
beim Neutralzustand. Die Stromrate verhindert den Mangel an Unterstützungskraft
der Servolenkung, wenn die Drehung des Lenkrades begonnen wird.
Daher verhindert die Stromsteuereinrichtung der zweiten Ausführungsform
den Mangel an der Unterstützungskraft
im Zustand kalter Temperatur.
-
Dritte Ausführungsform
-
10, 11 und 12 zeigen
eine andere bevorzugte Ausführungsform
einer Stromsteuereinrichtung. Die Stromsteuereinrichtung kann eine
Instabilität
der Stromrate verhindern, die durch Fremdstoffe verursacht wird,
welche in der veränderlichen Öffnung des
auf Lastdruck ansprechenden Ventils hängenbleiben.
-
Die
in 10 dargestellte Stromsteuereinrichtung
weist gegenüber
der ersten Ausführungsform
zwei signifikante Unterschiede auf. 10 ist mit 2 für die erste Ausführungsform
vergleichbar. Teile der dritten Ausführungsform, die im wesentlichen
die gleichen wie diejenigen der ersten Ausführungsform sind, sind durch
die gleichen Ziffern der ersten Ausführungsform bezeichnet. Daher
wird die Beschreibung dieser Teile in der dritten Ausführungsform
weggelassen. Die anderen Teile der dritten Ausführungsform, die von denjenigen
der ersten Ausführungsform
verschieden sind, sind durch verschiedene Bezugsziffern bezeichnet.
-
Ein
Unterschied der dritten Ausführungsform ist,
daß mehrere
Kerben 270 eine veränderliche Öffnung 228 eines
auf Lastdruck ansprechenden Schiebers 224 (der im folgenden
als Ansprechschieber 224 bezeichnet wird) bilden, der in 11 dargestellt ist, um einen
Bewegungsumfang des Ansprechschiebers 224 zu erzeugen,
der länger
als derjenige der ersten Ausführungsform
ist. Da in der ersten Ausführungsform
die veränderliche Öffnung 28 über den
gesamten Umfangsrand des in 4 dargestellten
Ansprechschiebers 24 ausgebildet ist, ist die Öffnungsfläche pro
Einheitsverschiebung des Ansprechschiebers 24 vergleichsweise
groß mit
der Folge, daß der Ansprechschieber 24 sich über eine
kurze Strecke bewegt. Daher besteht eine Möglichkeit, daß Fremdstoffe
im Arbeitsfluid in der veränderlichen Öffnung 28 des
Ansprechventils 61 hängenbleiben.
Die Fremdstoffe verhindern, daß sich
der Ansprechschieber 24 reibungslos bewegt, was eine Instabilität der Stromrate
hervorruft.
-
Der
andere Unterschied der dritten Ausführungsform besteht darin, daß sich ein
zylindrisches Filterelement 221 im Ansprechschieber 224 befindet, um
zu verhindern, das Fremdstoffe in der veränderlichen Öffnung 228 hängenbleiben.
Das Detail dieser Unterschiede wird im folgenden beschrieben.
-
Ein
Stutzen 212 weist eine Auslaßöffnung 21 und eine
Dosieröffnung 22 auf.
Eine zwischen der Auslaßöffnung 21 und
der Dosieröffnung 22 ausgebildete
gestufte Bohrung 223 nimmt den Ansprechschieber 224 verschiebbar
auf.
-
Der
Ansprechschieber 224 besteht aus einem kleinen Schieberabschnitt 224a,
einem mittleren Schieberabschnitt 224b und einem großen Schieberabschnitt 224c,
dessen Durchmesser in dieser Reihenfolge größer wird. Daher ist der Durchmesser
dL des großen
Schieberabschnitts 224c größer als der Durchmesser dM
des mittleren Schieberabschnitts 224b, wie in 11 gezeigt ist. Der kleine
Schieberabschnitt 224a, der mittlere Schieberabschnitt 224b und
der große
Schieberabschnitt 224c befinden sich in einer kleinen Bohrung 223a,
einer mittleren Bohrung 223b bzw. einer großen Bohrung 223c der
gestuften Bohrung 223.
-
Ein
Druckeinleitungskanal 35 ist in der mittleren Bohrung 223b der
gestuften Bohrung 223 so ausgebildet, daß er zum
Stutzen 212 durchdringt. Zwischen der mittleren Bohrung 223b und
der großen Bohrung 223c der
gestuften Bohrung 223 ist eine Innenrille 223d ausgebildet.
Im Stutzen 212 ist eine Druckentlastungsöffnung bzw.
ein Druckentlastungskanal 36 so ausgebildet, daß er mit
dem Reservoir 38 verbunden ist. Die Öffnung des Druckentlastungskanals 36 befindet
sich auf der Innenrille 223d.
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Zwischen
dem kleinen Schieberabschnitt 224a und dem mittleren Schieberabschnitt 224b des Ansprechschiebers 224 ist
eine Außenrille 224d ausgebildet.
In der Außenrille 224d des
Ansprechschiebers 224 ist eine Steueröffnung 225 so ausgebildet, daß sie zu
einem Durchgangsloch 29 des Ansprechschiebers 224 durchdringt.
Daher stellt das Durchgangsloch 29 des Ansprechschiebers 224 über die Steueröffnung 225,
den Druckeinleitungskanal 35 und den Verbindungskanal 34 eine
Verbindung mit der Federkammer 32 des Stromsteuerventils 37 her.
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Eine
oder mehrere Kerben 270, z. B. zwei Kerben, mit einer vorbestimmten
Breite ist oder sind in der Außenfläche des
mittleren Spulenabschnitts 224b des Ansprechschiebers 224 zur
Auslaßöffnung 21 ausgebildet.
Eine der Kerben 270 berührt
die Öffnung
der Steueröffnung 224.
Jede Kerbe 270 ist einer Schulter zugewandt, die durch
den mittleren Schieberabschnitt 224b und die Innenrille 223d des Ansprechschiebers 224 gebildet
wird. Die Schulter und jede Kerbe 270 bilden eine veränderliche Öffnung 288.
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Da
die veränderliche Öffnung 228 mit
der Kerbe 270 teilweise um den Ansprechschieber 224 angeordnet
ist, wird die Öffnungsfläche pro
Einheitsverschiebung des Ansprechschiebers 224 kleiner
als diejenige des Ansprechschiebers 24 der ersten Ausführungsform.
Daher ist es möglich,
eine ausreichende Öffnungsfläche der
veränderlichen Öffnung 228 zu
sichern, so daß ein
Betrag der Verschiebung des Ansprechschiebers 224 größer ist
als derjenige des Ansprechschiebers 24 der ersten Ausführungsform.
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Um
den Betrag der Verschiebung des Ansprechschiebers 224 zu
vergrößern, sind
die Länge der
Kerbe 270 in der axialen Richtung des Ansprechschiebers 224,
die Breite der Kerbe 270 und die Federkonstante einer Feder 227,
die den Ansprechschieber 224 drängt, geeignet entworfen.
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Das
Durchgangsloch 29 des Ansprechschiebers 224 nimmt
ein zylindrisches Filterelement 221 auf, das von der Seite
der Auslaßöffnung 21 aus
eingesetzt und in der Innenfläche
des Durchgangslochs 29 befestigt wird. Ein vorbestimmter
Raum, der der inneren Öffnung
der Steueröffnung 225 zugewandt ist,
ist zwischen der Innenfläche
des Durchgangslochs 29 und der Außenfläche des Filterelements 221 gesichert.
Mehrere Netzteile 221a sind in der Seitenfläche des
Filterelements 221 zum Filtern des Arbeitsfluids ausgebildet,
um die durch Reibung oder Verschleiß der Elemente der Stromsteuereinrichtung, der
Pumpe 60 und dergleichen erzeugten Fremdstoffe zu entfernen.
Der Netzteil 221a ist aus einem Drahtnetz aufgebaut.
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In
den oben beschriebenen Konstruktionen gelangt, wenn das Arbeitsfluid
durch das Durchgangsloch 29 des Ansprechschiebers 224 dem
Steuerventil 63 zugeführt
wird, das Arbeitsfluid durch das Filterelement 221. Ein
Teil des Arbeitsfluids wird zur Steueröffnung 225 geleitet,
nachdem die Fremdstoffe durch die Netzteile 221a des Filterelements 221 aus dem
Arbeitsfluid entfernt sind. Die Fremdstoffe werden zur Seite des
Steuerventils 63 gebracht. Daher wird verhindert, daß die Fremdstoffe
direkt in die Steueröffnung 225 eintreten.
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Da
der Ansprechschieber 224 mit der Kerbe 270 über eine
größere Distanz
gleitet, wird außerdem verhindert,
daß die
Fremdstoffe aus der veränderlichen Öffnung 228 leicht
entfernt werden, selbst wenn die Fremdstoffe durch die Steueröffnung 225 in
die veränderliche Öffnung 228 eindringen.
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Die
Stromsteuereinrichtung der dritten Ausführungsform verhindert daher
eine Instabilität
der Stromrate, die durch die Fremdstoffe hervorgerufen wird, welche
in der veränderlichen Öffnung 228 hängenbleiben.
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In
der dritten Ausführungsform
sind sowohl das Filterelement 221 als auch die Kerbe 270 für einen
langen Schieberhub vorgesehen, um die Instabilität der Stromrate zu verhindern.
Es ist jedoch möglich,
daß entweder
das Filterelement 221 oder die Kerbe 270 vorgesehen
wird.
-
Vierte Ausführungsform
-
13 und 14 zeigen eine andere bevorzugte Ausführungsform
einer Stromsteuereinrichtung. Die Stromsteuereinrichtung kann einen
Mangel an Unterstützungskraft
für eine
Servolenkvorrichtung bei einer niedrigen Temperatur ähnlich der
zweiten Ausführungsform
verhindern. Außerdem
kann die Stromsteuereinrichtung eine Instabilität der Stromrate verhindern,
die durch Fremdstoffe hervorgerufen wird, weil die Stromsteuereinrichtung
der vierten Ausführungsform
ein Filterelement ähnlich
der dritten Ausführungsform
aufweist.
-
13 der vierten Ausführungsform
ist vergleichbar mit 2 der
ersten Ausführungsform
und 9 der zweiten Ausführungsform.
Teile der vierten Ausführungsform,
die im wesentlichen die gleichen wie diejenigen der ersten Ausführungsform
sind, sind durch die gleichen Ziffern der ersten Ausführungsform
bezeichnet. Daher wird die Beschreibung dieser Teile in der vierten
Ausführungsform
weggelassen. Die anderen Teile der vierten Ausführungsform, die von denjenigen
der ersten Ausführungsform
verschieden sind, sind durch verschiedene Bezugsziffern bezeichnet.
-
Ein
auf Lastdruck ansprechender Schieber 324 der vierten Ausführungsform
(im folgenden als Ansprechschieber 324 bezeichnet) wird
durch eine Feder 327 in Richtung auf eine Dosieröffnung 22 gedrängt. Ein
Stutzen 312 besteht ebenfalls aus zwei separaten Elementen,
die ein Hauptkörper
des Stutzens 312 und ein Teilkörper 312a mit der
Dosieröffnung 22 sind.
Da der Ansprechschieber 324 in Richtung auf eine Dosieröffnung 22 gedrängt wird,
ist die Beziehung der Druckaufnahmeflächen des Ansprechschiebers 324 derjenigen
der ersten Ausführungsform
entgegengesetzt. Die übrige
Konstruktion ist im wesentlichen die gleiche wie die der zweiten Ausführungsform.
Daher kann die Stromsteuereinrichtung der vierten Ausführungsform
den Mangel an der Unterstützungskraft
im Zustand kalter Temperatur verhindern.
-
Ein
Durchgangsloch 329 des Ansprechschiebers 324 hat
einen Abschnitt 329a mit großem Durchmesser, der der Dosieröffnung 22 zugewandet ist.
Der Abschnitt 329a mit großem Durchmesser nimmt ein zylindrisches
Filterelement 321 auf. Wie in 14 gezeigt ist, ist ein vorbestimmter
Raum, der der inneren Öffnung
der Steueröffnung 325 zugewandt
ist, zwischen der Innenfläche
des Abschnitts 329a mit großem Durchmesser und der Außenfläche des
Filterelements 321 gewährleistet.
Der Raum zwischen dem Abschnitt 329a mit großem Durchmesser und
dem Filterelement 321 dient als Leitungsweg 360,
um das Arbeitsfluid zur Steueröffnung 325 einzuleiten.
-
Die
Querschnittsfläche
des Leitungswegs 360 wird kleiner, während der Leitungsweg 360 näher zur
Steueröffnung 325 verläuft, da
der innere Rand des Filterelements 321, der der Bodenfläche des
Abschnitts 329a mit großem Durchmesser zugewandt ist,
in dessen Außenfläche in geneigter
Form ausgebildet ist. Der zwischen dem inneren Rand des Filterelements 321 und
der Bodenfläche
des Abschnitts 329a mit großem Durchmesser ausgebildete
Zwischenraum ist der größte Teil
der Querschnittfläche des
Leitungswegs 360 als Öffnung
des Leitungswegs 360. Daher nimmt die Querschnittsfläche des
Leitungswegs 360 in Richtung auf einen unteren Teil des zur
Steueröffnung 325 geleiteten
Arbeitsfluids allmählich
ab.
-
Ähnlich der
dritten Ausführungsform
ist die veränderliche Öffnung 328 mit
Kerben 370 in der Außenfläche des
Ansprechschiebers 324 ausgebildet. Die Kerbe 370 erstreckt
sich in der axialen Richtung des Ansprechschiebers 324 und
kann mit einer Druckentlastungsöffnung 36 in
Verbindung stehen.
-
In
den oben beschriebenen Konstruktionen fängt, da die Querschnittfläche des
Leistungsfläche 360 des
Filterelements 321 allmählich
abnimmt, das Filterelement 321 Fremdstoffe G stromaufwärts des Leitungsweges 360.
Die Fremdstoffe G werden zwischen der Innenfläche des Abschnitts 329a mit
großem
Durchmesser und der Außenfläche des
Filterelements 321 gefangen, wie in 14 gezeigt ist. Außerdem kommt das Filterelement 321 wegen
der Abnahme der Querschnittfläche
des Leitungsweges 360 mit verschiedenen Größen der
Fremdstoffe G zurecht.
-
Das
Filterelement 325 verhindert daher, daß Fremdstoffe in die Steueröffnung 321 eindringen
und in der veränderlichen Öffnung 328 hängenbleiben, um
so eine Instabilität
der Stromrate zu vermeiden, die durch Fremdstoffe hervorgerufen
wird. Außerdem verringert
die einfache Konstruktion des Filterelements 321 die Herstellungskosten
des Filterelements zum Entfernen der Fremdstoffe.