CN102239076B - 液压动力转向器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于车辆的液压动力转向器(1)，其包括：用于从压力介质容器(3)向消耗器(4)输送压力介质的泵(2)，其中根据转速由车辆马达驱动泵(2)；用于调节通向消耗器(4)的体积流量的调节装置(5)；以及在从泵(2)到消耗器(4)的压力介质流中设置的、具有可变的敞开的横截面积(7)的节流圈(6)，其中敞开的横截面积(7)在节流圈(6)上存在的压力升高时增大。设定，节流圈(6)至少在能影响敞开的横截面积(7)的通过区域内由柔性的和/或可压缩的材料构成，在节流圈(6)上的压力升高时，所述材料改变其形状，从而增大敞开的横截面积(7)。

Description

液压动力转向器
技术领域
本发明涉及一种用于车辆的液压动力转向器，其包括泵用于从压力介质容器向消耗器输送压力介质。本发明还涉及一种用于输送压力介质的容积式泵。
背景技术
车辆的液压动力转向器由一般的现有技术是充分已知的，对此例如参阅DE102006002959A1，它披露一种包括用于汽车的体积流量调节的泵的液压系统。
由DE19745448C1已知同类的用于车辆的液压动力转向器和同类的容积式泵。
车辆特别是汽车和商用车的液压动力转向器为了很好的功能需要不变的压力介质流量。对此一般用马达驱动的泵产生压力介质流，马达通常涉及内燃机，其以可变的转速工作。为了保持压力介质流量不变，这样的泵具有调节装置，其作为旁路调节或作为行程调节(Hubregelung)工作。对此用节流阀或节流圈测量压力介质流量。在节流阀或节流圈上的压差是通向消耗器的体积流量的尺度。
在由具有可变的转速的马达驱动的泵中通常不利的是，即使无转向行动发生，这样的装置也有高的功率消耗。为了在无转向行动发生时降低高的功率消耗，由一般现有技术已知电控制的调节式节流圈。这样的调节式节流圈的缺点在于，它是昂贵的，因为需要比例阀、ECU(电子控制单元)和多个传感器。
另一可选的可能性是，根据压力可变地改变调节式节流圈。一般适用的是，如果实施转向行动，则在调节式节流圈上提高压力。如果无转向行动实施，则一般接近直通压力。DE19745448C1中公开一种根据压力可变的调节式节流圈。
该文件披露一种容积式泵用于从压力介质容器向消耗器、特别是向汽车的助力转向器输送压力介质。在壳体的内部装入泵组件，其包括一个转子、一个曲线环和多个工作移动件(Arbeitschieber)。工作移动件可以例如构成为叶片泵的叶片或构成为转子泵的滚子。在曲线环与转子之间构成多个工作腔，它们通过各工作移动件划分并且它们沿轴向方向由控制盘限定。旁路流量调节阀用于调节通向消耗器的体积流量。旁路流量调节阀的节流阀由节流圈构成，其具有可变的敞开的横截面积。根据克服弹簧力可移动的活塞的位移，改变节流圈的敞开的横截面积。在节流圈上存在的压力升高时增大节流圈的敞开的横截面积。这一点这样实现，即活塞通过在节流圈上存在的压力仅仅克服弹簧力可移动。
DE19745448C1中公开的容积式泵在压力升高时能够很快地实现较大的调节流量。
DE19745448C1中描述的方案的缺点在于，其耗费是较大的，因为附加需要活塞、弹簧和在泵壳体中的相应的加工。
发明内容
本发明的目的在于，排除现有技术的缺点，特别是提供一种用于车辆的液压动力转向器，其中可以以简单而廉价的方式改善用于输送压力介质的泵的功率消耗。
本发明的目的还在于，提供一种容积式泵用以输送压力介质、特别是用以供给汽车的助力转向器，它可简单而廉价地制造并且改善功率消耗。
本发明实现一种用于车辆的液压动力转向器，其包括：用于从压力介质容器向消耗器输送压力介质的容积式泵，其中根据转速由车辆马达驱动所述泵；用于调节通向消耗器的体积流量的调节装置，该调节装置影响或控制所述泵的行程调节器或者该调节装置是旁路调节装置；以及在从泵到消耗器的压力介质流中设置的节流圈，在节流圈上产生的压差作用在调节装置上，节流圈具有可变的敞开的横截面积，在节流圈上存在的压力升高时，敞开的横截面积增大，其特征在于：节流圈至少在能影响敞开的横截面积的通过区域内由柔性的和/或可压缩的材料构成，在节流圈上的压力升高时，所述材料改变其形状，从而增大敞开的横截面积，通过突出部确定节流圈的敞开的横截面积，节流圈至少在所述通过区域内具有多个空气腔或多个空气室，在突出部的、远离敞开的横截面积的背面上构成一个空气室，所述突出部能至少部分后退到该空气室中。
本发明还实现一种用于从压力介质容器向消耗器输送压力介质的容积式泵，其具有下列特征：装入泵壳体中的泵组件，所述泵组件至少包括一个转子、一个曲线环和多个工作移动件，在曲线环与转子之间构成通过工作移动件划分的工作腔，这些工作腔沿轴向方向通过控制盘限定；调节装置，用于调节通向消耗器的体积流量，该调节装置影响或控制所述泵的行程调节器或者该调节装置是旁路调节装置；节流圈，所述节流圈具有可变的敞开的横截面积，在节流圈上存在的压力升高时，敞开的横截面积增大，在节流圈上产生的压差作用在调节装置上；其特征在于：节流圈至少在能影响敞开的横截面积的通过区域内由柔性的和/或可压缩的材料构成，在节流圈上的压力升高时，所述材料改变其形状，从而增大敞开的横截面积，通过突出部确定节流圈的敞开的横截面积，节流圈至少在所述通过区域内具有多个空气腔或多个空气室，在突出部的、远离敞开的横截面积的背面上构成一个空气室，所述突出部能至少部分后退到该空气室中。
通过按照本发明的方案设定，在从泵到消耗器的压力介质流中设置的节流圈至少在能影响敞开的横截面积的通过区域内由柔性的和/或可压缩的材料构成，所述材料在节流圈上压力升高时改变其形状，从而增大敞开的横截面积，利用简单而廉价的措施达到，在上升的压力时此后实现调节，因为此后达到对调节决定性的压差(在节流圈之前和之后)。按照本发明利用简单的措施提供一种用于车辆的液压动力转向器或容积式泵，其中在压力升高时很快地实现向较大的调节流量的调节。也就是说在高的压力时、亦即在实施转向行动中此后达到的压差，从该压差起调节装置减少通向消耗器的体积流量，因为在高的压力时增大敞开的横截面积。用于调节通向消耗器的体积流量的调节装置可以例如构成为行程调节或构成为旁路调节。对此在较低的转速时也可以已发生调节。
可以简单而廉价地实现按照本发明的方案。基本上只需要以可变形的或柔性的和/或可压缩的节流圈替换至今存在的刚性的节流圈。不需要通向大气或通向吸入侧的连接。
有利的是，通过有细孔的材料或通过多个空气腔或空气室达到可压缩性，其作为后退空间供使用，节流圈或节流圈的至少一部分(其确定敞开的横截面积)在压力升高时可以后退入后退空间中。
在本发明的一种结构上的实施形式中可以设定，通过由柔性的和/或可压缩的材料构成的突出部确定节流圈的敞开的横截面积。优选突出部可以涉及可变形的隆起，其再次优选构成环形环绕的。有利的是，在突出部的、远离敞开的横截面积的背面上，空气室优选构成环形环绕的，在节流圈上存在的压力升高时突出部可以后退入该空气室中。
按照本发明在节流圈上压力升高时改变形状的所谓柔性的和/或可压缩的材料应该被理解为，这样的变形发生在如下的压力内，所述压力通常存在于液压动力转向器中。对此按照本发明可以完全设定，只当达到一定的压力水平时才发生材料或节流圈的变形。可以通过适合的材料的选择达到这一点。
可以连续或突变地实现变形。
按照本发明可以设定，在通常在液压转向系统中产生的压力直到达到最大压力内实现变形。但不同于此也可以设定，材料已在确定的压力水平时在达到最大压力之前如此变形，即产生最大的敞开的横截面面积。
附图说明
以下借助附图按原理描述本发明的实施例。其中：
图1示出用于车辆的液压动力转向器的原理图，包括泵用于从压力介质容器向液压动力转向器的消耗器输送压力介质；
图2示出按照本发明的节流圈的视图，其设置在从泵到消耗器的管道中；
图3示出通向消耗器的功率消耗或体积流量在高压和低压时与转速相关的曲线图；以及
图4示出包括按照本发明的节流圈的容积式泵的纵剖面图。
具体实施方式
车辆的液压动力转向器由一般的现有技术是充分已知的，对此例如参阅DE102006002959A1和DE19745448C1，因此以下对此不更详细地讨论。由一般的现有技术也充分已知容积式泵、特别是用于输送压力介质以便供给液压动力转向器、特别是供给汽车的助力转向器，因此对此也不更详细地讨论。以下只更详细地描述对按照本发明的方案重要的特征。
图1示出用于车辆的液压动力转向器1的一部分。在此示出泵2用于从压力介质容器3向消耗器4输送压力介质。压力介质在实施例中涉及油。泵2在实施例中涉及行程调节的容积式泵2。消耗器4可以涉及液压动力转向器的任意的消耗器，例如涉及液压油缸，其经由转向横向杆和其他的机械元件偏转需要被转向的车轮。
液压动力转向器需要的液压循环在图1只示出为理解本发明所需的那一部分。
根据转速由未更详细示出的车辆马达驱动容积式泵2。这意味着，根据车辆马达的转速，容积式泵2或快或慢地旋转，并也相应地改变由容积式泵2输送的油量。
如由图1还可看出的，设置调节装置5用以调节通向消耗器4的体积流量。在实施例中调节装置5构成为行程调节器。这样的调节装置5及其在液压系统、特别在液压动力转向器的液压系统中的集成或在容积式泵2内的集成由一般的现有技术是充分已知的，因此以下对其不更详细地描述。通过调节装置5的打开和关闭产生油流用以操纵容积式泵2的操纵装置。该操纵装置在图1中用+/-箭头表示。通过由调节装置5产生的油流造成(该油流通过在节流圈6上的压差决定)，操纵装置提高或降低通向消耗器的体积流量。调节装置5因此在实施例中影响或控制容积式泵2的行程调节器。调节装置5可以以未更详细描述的方式设有过压阀。
基本上根据在节流圈6的压差实现行程调节器的控制。这样的节流圈6按原理示于图1中。
节流圈6设置在从容积式泵2到消耗器4的压力介质流中。在此按照本发明设定，节流圈6具有可变的敞开的横截面积7，其中在节流圈6上存在的压力升高时增大敞开的横截面积7。压力在此是指，该压力在面向容积式泵2的一侧上施加在节流圈6上。
按照本发明，敞开的横截面积7在压力升高时的改变这样达到，即节流圈6至少在能影响敞开的横截面积7的通过区域内由柔性的和/或可压缩的材料构成，在实施例中设定，由柔性的和/或可压缩的材料构成整个节流圈6。
通过柔性的和/或可压缩的材料达到，节流圈6在压力升高时改变其形状，而增大敞开的横截面面积7。对此应该这样实现变形，将敞开的横截面积7改变成使在节流圈6上的压力升高时产生调节流量的显著的变化。
节流圈6的有利的实施形式示于图2中。图2示出管道8，其从容积式泵2通向消耗器4。节流圈6在此可以集成于液压动力转向器1中，如这在图1中所示。
如由图2可看出的，通过由柔性的和/或可压缩的材料构成的突出部9确定节流圈6的敞开的横截面积7。同时在突出部9的、远离敞开的横截面积7的背面上构成空气室10。在节流圈6上存在的压力升高时，突出部9或突出部9的至少一部分可以后退入该空气室10中。
在按图2的实施例中，通过向内拱起的可变形的隆起9构成节流圈6的突出部9。同时在隆起9的、远离敞开的横截面积7的背面上构成一个环形的空气室10。环形的空气室10对此可以构成连续的或通过板条、隔板等中断。通过这样的板条或隔板以及通过隆起9的壁厚可以对隆起9的变形并因此对敞开的横截面积7的改变产生影响。
图2中所示利用可变形的隆起9的方案的优点在于，通过隆起9而无其他的措施自动地构成空气室10，其在一侧由隆起9和在另一侧由管道8限定。具有向内拱起的隆起9的节流圈6可以一方面简单而廉价地制造，另一方面无困难地集成于管道8中。
如由图2可看出的，沿流动方向在隆起9之前和以后通过节流圈6构成通道段，其优选齐平地贴紧管道8的内壁。
取代或补充于图2中所示具有空气室10的方案，也可以设定，节流圈6完全或至少在确定敞开的横截面积7的通过区域内由有细孔的材料构成。
此外可以补充地或取代地设定，节流圈6完全或至少在确定横截面积7的通过区域内具有多个空气腔和/或构成一个或多个(其他的)空气室10。
基本上如下任一种材料适用于实现按照本发明的方案，所述材料在如下压力内是可压缩地或柔性地变形的，所述压力存在于液压动力转向器的液压系统内或容积式泵中，后者用在液压动力转向器中。优选作为材料可以使用橡胶、橡胶类的弹性体或通过硫化在构成多个空腔的情况下下组成的橡胶元件。
图3示出功率消耗或体积流量根据容积式泵2的转速的曲线图。对此x轴标明转速，y轴标明体积流量，ND标明低压时的曲线和HD标明高压时的曲线。
在转向系统中通过被泵输送的体积流量在管道中形成直通压力，通过按照本发明的方案可以降低该直通压力，当无转向运动实施时尤其如此。借此降低泵的功率消耗。
图4按原理示出容积式泵2用于从压力介质容器3向消耗器4输送压力介质。消耗器4可以例如涉及液压动力转向器1或其元件，特别是也涉及汽车的助力转向器。图4中所示的容积式泵2具有泵壳体11，在泵壳体中装入泵组件12。泵组件12在此至少具有一个转子13、一个曲线环14和多个工作移动件15。转子13经由驱动轴16支承于支承壳体17中。驱动轴16经由未更详细示出的车辆马达根据转速被驱动。
在工作移动件15与曲线环14之间构成未示出的以多个容积室的形式的工作腔，这些工作腔在它们的轴向两侧面由两个控制盘限定。在控制盘18、19中以已知的方式设置多个压力孔20和多个未示出的吸入孔。
此外以已知的方式在泵壳体11中设置调节装置5用以调节通向消耗器4的体积流量。调节装置在实施例中可以构成为旁路流量调节阀5。旁路流量调节阀5以已知方式具有活塞5a用以调节通向消耗器4的体积流量。此外设置节流圈6，其包括按照本发明可变的敞开的横截面积7，以已描述的方式，在节流圈6上存在的压力升高时敞开的横截面积7改变，使得敞开的横截面积增大。
图4中只按原理示出的节流圈6的构成可以例如以如在图2中所示的方式实现，所有其他的在本发明的范围内描述的方案也是可能的，其中节流圈6或至少影响敞开的横截面积7的通过区域由柔性的和/或可压缩的材料构成，所述材料在节流圈6上压力升高时改变其形状，从而增大敞开的横截面积7。
附图标记列表
1   液压动力转向器
2   泵
3   压力介质容器
4   消耗器
5   调节装置
5a  活塞
6   节流圈
7   敞开的横截面积
8   管道
9   突出部
10  空气室
11  泵壳体
12  泵组件
13  转子
14  曲线环
15  工作移动件
16  驱动轴
17  支承壳体
18  控制盘
19  控制盘
20  压力孔

Claims (5)

1.用于车辆的液压动力转向器(1)，其包括：
用于从压力介质容器(3)向消耗器(4)输送压力介质的容积式泵(2)，其中根据转速由车辆马达驱动所述泵(2)；
用于调节通向消耗器(4)的体积流量的调节装置(5)，该调节装置(5)影响或控制所述泵(2)的行程调节器或者该调节装置是旁路调节装置；以及
在从泵(2)到消耗器(4)的压力介质流中设置的节流圈(6)，在节流圈(6)上产生的压差作用在调节装置(5)上，节流圈(6)具有可变的敞开的横截面积(7)，在节流圈(6)上存在的压力升高时，敞开的横截面积(7)增大，
其特征在于：节流圈(6)至少在能影响敞开的横截面积(7)的通过区域内由柔性的和/或可压缩的材料构成，在节流圈(6)上的压力升高时，所述材料改变其形状，从而增大敞开的横截面积(7)，通过突出部(9)确定节流圈(6)的敞开的横截面积(7)，节流圈(6)至少在所述通过区域内具有多个空气腔或多个空气室(10)，在突出部(9)的、远离敞开的横截面积(7)的背面上构成一个空气室(10)，所述突出部(9)能至少部分后退到该空气室中。
2.按照权利要求1所述的液压动力转向器，其特征在于：节流圈(6)具有向内拱起的隆起，所述隆起构成突出部(9)，在隆起的、远离敞开的横截面积(7)的背面上构成一个环形的空气室(10)。
3.按照权利要求1或2所述的液压动力转向器，其特征在于：节流圈(6)完全由柔性的和/或可压缩的材料构成。
4.用于从压力介质容器向消耗器(4)输送压力介质的容积式泵，其具有下列特征：
装入泵壳体(11)中的泵组件(12)，所述泵组件至少包括一个转子(13)、一个曲线环(14)和多个工作移动件(15)，在曲线环(14)与转子(13)之间构成通过工作移动件(15)划分的工作腔，这些工作腔沿轴向方向通过控制盘(18、19)限定；
调节装置(5)，用于调节通向消耗器(4)的体积流量，该调节装置(5)影响或控制所述泵(2)的行程调节器或者该调节装置是旁路调节装置；
节流圈(6)，所述节流圈具有可变的敞开的横截面积(7)，在节流圈(6)上存在的压力升高时，敞开的横截面积(7)增大，在节流圈(6)上产生的压差作用在调节装置(5)上；
其特征在于：节流圈(6)至少在能影响敞开的横截面积(7)的通过区域内由柔性的和/或可压缩的材料构成，在节流圈(6)上的压力升高时，所述材料改变其形状，从而增大敞开的横截面积(7)，通过突出部(9)确定节流圈(6)的敞开的横截面积(7)，节流圈(6)至少在所述通过区域内具有多个空气腔或多个空气室(10)，在突出部(9)的、远离敞开的横截面积(7)的背面上构成一个空气室(10)，所述突出部(9)能至少部分后退到该空气室中。
5.按照权利要求4所述的容积式泵，其特征在于：所述容积式泵用于从压力介质容器向汽车的助力转向器的消耗器(4)输送压力介质。
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