DE3309435A1

DE3309435A1 - Durchflussmengenregelventil

Info

Publication number: DE3309435A1
Application number: DE19833309435
Authority: DE
Inventors: Ichiro Koike
Original assignee: Jidosha Kiki Co Ltd
Current assignee: Jidosha Kiki Co Ltd
Priority date: 1982-03-26
Filing date: 1983-03-16
Publication date: 1983-10-06
Also published as: KR840005631U; ES282774Y; US4546786A; KR850001092Y1; ES282774U; JPS58146168U

Description

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PATENT- UND RECHTSANWÄLTE

PATENTANWäUTE DIPL.-ING. W. EITLE · DR. RER. NAT. K. HOFFMANN ■ DIPL.-INC3. W. LEHN

DIPL.-ING. K. FÜCHSLE . DR. RER. NAT. B. HANSEN · DR. RIiR. NAT. H.-A. BRAUNS · DIPL.-ING. K. GDRG

DIPL.-ING. K. KOHLMANN · RECHTSANWALT A. N&TTE

Jidosha Kiki Co., Ltd. 38 394

Tokyo / Japan

Durchflußmengenregelventil

Die Erfindung bezieht sich auf ein Durchflußmengenregelventil, das zwischen der Auslaßöffnung einer Ölpumpe und einer hydraulischen Einrichtung zur Steuerung der der Einrichtung zugeführten Öldurchflußmenge angeordnet ist, gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Bei einer Servolenkung ist es beispielsweise notwendig die ölzufuhr der Fahrgeschwindigkeit eines Fahrzeuges anzupassen. Insbesondere ist es bei niedrigen Geschwindigkeiten notwendig eine erhöhte Menge Hydrauliköl zuzuführen, um die erforderliche Lenkkraft niedrig zu halten. Im Gegensatz ist es bei hohen Geschwindigkeiten notwenig, daß die ölzufuhr zur Steigerung der Lenkkraft vermindert wird, um die Fahrstabilität aufrecht zu erhalten. Um dies zu erreichen ist häufig zwischen der Servolenkung und einer Ölpumpe ein Durchflußmengenregelventil vorgesehen. Ein derartiges Durchflußmengenregelventil umfaßt beispielsweise eine Drosselbohrung und eine Ventilbohrung, die in einem Durchflußkanal ausgebildet ist, der eine Verbindung zwischen der Servolenkung und der ölpumpe schaft. In die Ventilbohrung ist ein Steuerventil eingepaßt, das sich entsprechend

^ABEl.LASTRASSE 4 ■ D-SOOO MÖNCHEN 81 . TELEFON ζθ 893 Ö110 87 ■ TELEX O5-S9619 CPATHEJ · TELEKOPIERER 918356

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einer Druckdifferenz über der Drosselbohrung vorwärts und rückwärts bewegt, so daß die ausgegebene Ölmenge entsprechend der Fahrzeuggeschwindigkeit oder der Drehzahl der Pumpe zunimmt. Wenn die Druckdifferenz über der Drosselbohrung gleich oder größer einem bestimmten Wert wird, bewegt sich das Steuerventil in einer Richtung, um die Öffnung der Drosselbohrung zu vermindern und öffnet einen Rückführkanal zu einem Tank, so daß auf diese Weise eine ölüberschußmenge zum Tank zurückgeführt wird, wodurch die Ölzufuhr zur Servolenkung vermindert wird.

Fig.1 zeigt ein Beispiel eines derartigen Durchflußmengenregelventils. Das Ventil umfaßt ein Gehäuse 1, in dem eine Ventilbohrung 2 begrenzt ist, die durch einen Saugkanal 3 mit der Auslaßöffnung einer nicht dargestellten Ölpumpe und durch einen Auslaßkanal 4 mit einer nicht dargestellten Servolenkung verbunden ist. Weiter ist ein mit einem nicht dargestellten Tank verbundener Rückführkanal 5 mit der Ventilbohrung 2 verbunden. In einer sich in die Ventilbohrung 2 öffnenden Zone ist der Saugkanal 3 mit einer festen Drosselbohrung 6 und einer veränderbaren Drosselbohrung 7 versehen, deren öffnung mittels eines Steuerventils 9 wie die öffnung 8 des Rückführkanals 5 verändert werden kann. Insbesondere ist das Steuerventil 9 gleitbar in der Ventilbohrung 2 eingepaßt und wird normalerweise mittels einer Feder 10 in der Richtung zum Versperren der Öffnung 8 vorgespannt. Im Ruhezustand liegt das Steuerventil mit einem sich von der Endfläche des Steuerventils 9 erstreckenden Vorsprung 11 gegen die Endwand der Bohrung 2 an und sperrt auf diese Weise den Rückführkanal 5, während die variable Drosselbohrung 7 vollständig geöffnet ist. Wenn jedoch eine über den Drosselbohrungen 6, 7 auftretende Druckdifferenz gleich oder größer als ein bestimmter Wert wird, bewegt sich das Steuerventil 9 gegen die Federkraft der Feder 10

nach links und öffnet allmählich den Rückführkanal 5, wie dargestellt, und vermindert die Öffnung der variablen Drosselbohrung 7.

Fig. 2 zeigt eine Kennlinie des Durchflußmengenventils zur Darstellung der der Servolenkung zugeführten ölmenge. Die Kennlinie des beschriebenen Ventils wird mittels der ausgezogenen Linie A in Fig. 2 dargestellt. Man sieht, daß insbesondere bei einer geringen Drehzahl der Pumpe die Ölversorgung mit einer Steigerung der Drehzahl zunimmt. Bei einer Drehzahl N beginnt das Steuerventil 9 den Rückführkanal 5 zu öffnen, wodurch eine Ölüberflußmenge zum Tank zurückgeführt wird, so daß man einen konstanten Wert Q für die der Servolenkung zugeführte Ölmenge erhält. Wenn die Drehzahl den Wert N. einnimmt, beginnt das Steuerventil 9 die öffnung der veränderbaren Drosselbohrung 7 zu verkleinern, so daß die in den Auslaßkanal 4 abgegebene Ölmenge vermindert wird. Wenn die Drehzahl gleich oder größer als N wird., versperrt das Steuerventil 9 die veränderbare Drosselbohrung 7 vollständig, wodurch nur das durch die Festdrosselbohrung 6 strömende Öl in den Kanal 4 ausgegeben wird, wodurch man eine konstante ölmenge Q_ erhält.

Nimmt man an, daß die ölmenge Q-. für die Servolenkung bei einer Drehzahl der Pumpe N₂ den idealen Wert darstellt, so folgt, daß die Ölmenge Q bei oder in der Nähe der geringeren Drehzahl N. nicht ausreichend ist, wodurch eine übermäßig hohe Steuerkraft erzeugt wird. Wenn andererseits die Öffnung der Drosselbohrung vergrößert wird, um eine ausreichende Ölmenge Q„ bei einer geringeren Drehzahl N₁ zu erzeugen, so kann die Öffnung dieser Drosselbohrung nicht wesentlich vermindert werden, wenn nicht die Drehzahl der Pumpe vergrößert wird. Wie mittels

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der ausgezogenen Linie B dargestellt, kann die Ölzufuhr nicht auf den Wert Q^ bei einer hohen Fahrzeuggeschwindigkeit vermindert werden, wenn nicht die Drehzahl auf einen größeren Wert N_. gesteigert wird, wodurch man den Nachteil erhält, daß bei hohen Fahrzeuggeschwindigkeiten die Steuerkraft äußerst gering ist. D.h., bisher war es schwierig, eine ideale Kennlinie, wie sie mittels der gestrichelten Kurve C in Fig. 2 dargestellt ist, zu erhalten, die eine optimale Ölversorgung sowohl bei hohen als auch bei niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeiten sicherstellt.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Durchflußmengenregelventil der eingangs genannten Art zu schaffen, das insofern eine stabile Leistung aufweist, als es bei einer geringeren Pumpendrehzahl eine erforderliche und ausreichende Ölmenge der hydraulischen Einrichtung zuführt, die eine gesteigerte Ölmenge benötigt, und daß eine ölüberschußmenge bei einer höheren Pumpendrehzahl sicher zu einem Tank zurückgeführt wird.

Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 gekennzeichnete Erfindung gelöst.

Gemäß der Erfindung ist am Steuerventil eine Kante ausgebildet, die einen Rückführkanal zu einem Tank öffnet oder schließt, wobei die Kante einen Durchmesser aufweist, der ein wenig geringer als der Innendurchmesser einer Ventilbohrung ist, so daß dazwischen eine variable Drosselbohrung ausgebildet wird.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

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(»Φ 0 · ft β O β α

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines

bekannten Ventils;

Fig. 2 eine graphische Darstellung einer idealen

Kennlinie eines Vontils verglichen mit entsprechenden Kennlinien bekannter Ventile;

Fig. 3 eine schematische Schnittansicht einer

Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 4a bis 4d graphische Darstellungen der Ölzufuhr der

Öffnungsfläche einer Drosselbohrung, der

Öffnungsfläche eines Rückführkanals und

der Verschiebung eines Steuerventils

sowohl für ein bekanntes Ventil als auch für ein Ventil gemäß der Erfindung;

Fig. 5a bis 5d schematische Schnittansichten zur Dar-

stellung der Verschiebung eines Steuerventils in einem bekannten Ventil;

Fig. 5e bis 5h schematische Schnittansichten zur Darstellung der Verschiebung eines Steuer-

ventils in der erfindungsgemäßen Anordnung;

und

Fig. 6a bis 6e Schnittansichten zur Darstellung anderer

Formen des Vorsprungs am Steuerventil.

In Fig. 3 ist das erfindungsgemäße Ventil dargestellt. Es soll darauf hingewiesen werden, daß ähnliche Teile mit den gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 bezeichnet sind. Insbesondere weist ein Steuerventil 9 einen Vorsprung 12 auf, der zum öffnen oder Schließen eines Rück-

führkanals 5 dient. Der Vorsprung 12 umfaßt eine Kante 13 mit einem Durchmesser, der ein wenig geringer als der der Ventilbohrung 2 ist. Bei der vorliegenden Ausführungsform hat der Vorsprung 12 einen Durchmesser D von 18 mm, die Kante 13 hat einen Durchmesser D_ von 17,5 mm und die axiale Länge L der Kante 13 liegt in einem Bereich von 0,5 bis 2,0 mm. Diese Werte liegen vorzugsweise in folgenden Bereichen:

D : 10 bis 25 mm

D„: 8 bis 24,8 mm L : 0,5 bis 3,0 mm.

Als Ergebnis der Ausbildung der Kante 13 am Vorsprung 12 mit einem etwas geringeren Durchmesser als den der Ventilbohrung wird eine veränderbare Drossel bohrung zwischen der Kante 13 und der benachbarten Kante der Öffnung 8 des Rückführkanals 5 ausgebildet. Hierdurch erhält man bei der Regelung der einer Servolenkung zugeführten Ölmenge eine ideale Kennlinie,die im einzelnen im folgenden erläutert wird.

Die Fig. 4a bis d und die Fig. 5a bis h zeigen einen Vergleich zwischen der Funktionsweise der vorliegenden Erfindung und einer bekannten Konstruktion, insbesondere zeigt Fig. 4a die Ölversorgung zu einer Servolenkung, Fig. 4b die gesamte öffnungsfläche der Drosselbohrungen 6 und 7, Fig. 4c die Öffnungsfläche des Rückführkanals 5 und Fig. 4d die Verschiebung des Steuerventils 9. In diesen Figuren stellt die ausgezogene Linie die Kennlinie des bekannten Ventils dar, und die gestrichelte Linie der Kennlinie der vorliegenden Erfindung. Die Fig. 5a bis h zeigen die verschiedenen Verschiebungen des Steuerventils 9, wobei die Fig. 5a bis d die Ver-Schiebungen der bekannten Anordnung und die Fig. 5e

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bis h die Verschiebungen der erfindungsgemaßen Anordnung zeigen. Fig. 5a und e entsprechen dem Ruhezustand, Fig. 5b und f entsprechen der Drehzahl N₁ der Pumpe, Fig. 5c und g der Drehzahl N_ der Pumpe und die Fig. 5d und h der Drehzahl N- der Pumpe.

Im Ruhezustand liegt das Steuerventil 9 gegen die Endwand der Ventilbohrung 2 mittels des Anschlags 11 an, und zwar sowohl bei der erfindungsgemäßen Anordnung als auch bei der bekannten Anordnung, wobei der Saugkanal 3 mit dem Auslaßkanal 4 nur über die Drosselbohrung 6 und 7 und die Ventilbohrung 2 in Verbindung steht. Wenn die Pumpe sich anfängt zu drehen, wird das Hydrauliköl vollständig durch den Auslaßkanal 4 ausgegeben

I^ (s. Fig.5a und e). Wenn die Drehzahl der Pumpe steigt und dadurch die ausgegebene ölmenge zunimmt, nimmt die Druckdifferenz über die Drosselbohrungen 6 und 7 zu, wodurch das Steuerventil 9 verschoben wird. Bei der Drehzahl N beginnt sich der "Rückführkanal 5 zu öffnen

^O (s. Fig. 5b und f). Unmittelbar bevor sich der Rückführkanal 8 öffnet ist die variable Drosselbohrung 7 vollständig geöffnet und entsprechend ist die Ölversorgung unter dieser Bedingung maximal (s. Fig. 4a).

²^ Wenn die Drehzahl der Pumpe weiter zunimmt, wird das Steuerventil 9 weiter verschoben, so daß der Rückführkanal 5 geöffnet und die öffnung der Drosselbohrung 7 vermindert wird. Es soll darauf hingewiesen werden, daß bei der erfindungsgemaßen Ausführung die variable Drossel-

^O bohrung zwischen der Kante 13 des Vorsprungs des Steuerventils 9 und der benachbarten Kante der Öffnung 8 des Rückführkanals ausgebildet wird, wodurch ein größerer Strömungswiderstand ausgebildet wird, der wiederum die Verschiebung des Steuerventils 9 verglichen mit der bekannten Anordnung, vergrößert. Als Ergebnis

einer derartigen Differenz sieht man, daß bei der Drehzahl N„ der Pumpe die bekannte Anordnung die veränderbare Drosselbohrung 7 nicht ausreichend vermindert (Fig. 5c) und daher die Ölversorgung nicht ausreichend vermindert wird (Fig. 4a), während bei der Erfindung die Drosselbohrung 7 vollständig geschlossen ist (Fig. 5g) und die Ölversorgung auf den erforderlichen Wert vermindert wird (Fig. 4a).

Wenn die Drehzahl der Pumpe weiter zunimmt, verschiebt sich das Steuerventil 9 weiter, so daß die Drosselbohrung 7 bei der Drehzahl ISU bei der bekannten Anordnung geschlossen ist (Fig. 5g), so daß die Ölversorgung auf den erforderlichen Wert vermindert wird. Bei der Erfindung wird andererseits der Rückführkanal 5 weiter geöffnet als bei der Drehzahl N„, so daß die Ölversorgung zur Servolenkung im wesentlichen die gleiche bleibt wie bei der Drehzahl N~, unabhängig von der Steigerung der Drehzahl der Pumpe, so daß die gewünschte Ölversorgungsmenge beibehalten wird.

Ein entgegengesetzter Betrieb zu dem oben beschriebenen tritt ein, wenn die Drehzahl der Pumpe vermindert wird.

Wie beschrieben, wird bei der Erfindung durch die Auslösung der Kante 13 am Vorsprung des Steuerventils 9 mit einem Durchmesser, der ein wenig geringer als der Durchmesser dar Ventilbohrung ist, sichergestellt, daß das Steuerventil 9 eine vergrößerte Verschiebung durchführt und die Drosselbohrung 7 bei der Drehzahl N_ der Pumpe geschlossen ist, so daß die Ölversorgung so klein wie möglich ist. Auf diose Weise kann verglichen mit der bekannten Anordnung die Ölmengc verringert worden.

Die Fig. 6a bis f zeigen verschiedene Formen des Vorsprungs

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12, die bei der Erfindung Verwendung finden können. So kann der Vorsprung wie in Fig. 6a gezeigt, eine Schräge 21 aufweisen, oder kann mit mehreren Stufen 22, 23 ausgebildet sein (s. Fig. 6b und c). Weiter kann die Kante wie in Fig. 6d und e dargestellt als Rundung 2 4 und 25 ausgebildet sein.

Leerseite

Claims

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Jidosha Kiki Co., Ltd. 38 394

Tokyo / Japan

Durchflußmengenregelventil

Patentansprüche

Durchflußmengenregelventil mit einer in einem eine hydraulische Einrichtung mit einer Auslaßöffnung einer Ölpumpe verbindenden Kanal ausgebildeten Ventilbohrung, einer sich in die Ventilbohrung öffnende Drosselbohrung, ein gleitbar in der Ventilbohrung eingepaßtes Steuerventil und einem mit einem der ölpumpe zugeordneten Tank verbundenen, sich in die Ventilbohrung öffnenden Rückführkanal, wobei das Steuerventil zur Veränderung der Öffnung der Drosselbohrung und des Rückführkanals entsprechend der Druckdifferenz über der Drosselbohrung vorwärts und rückwärts verschoben wird, wodurch die Ölzufuhr zur hydraulischen Einrichtung verändert wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein Vorsprung (12) an dem den Rückführkanal (5) öffnenden oder schließenden Steuerventil

(9) eine Kante (13) mit einem Durchmesser aufweist, der etwas geringer als der Innendurchmesser der Ventilbohrung (2) ist, wodurch zwischen der Kante (13) und einer benachbarten Kante der Öffnung (8) des Rückführkanals (5) eine

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voränderbare Drosselbohrung ausgebildet wird.
2. Durchflußmengenregelventil nach Anspruch 1, dadurch gekennz eichnet, daß die Kante (13) des Vorsprungs (12) des Steuerventils (9) abgestuft ist.
3. Durchflußmengenregelventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kante (13) des Vorsprungs (12) am Steuerventil (9) abgeschrägt ist.
4. Durchflußmengenregelventil nach Anspruch 1, dadurch gekennz eichnet, daß die Kante (13) des Vorsprungs (12) am Steuerventil (9) mehrfach abgestuft ist-
5. Durchflußmengenregelventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kante (13) des Vor-SDrungs (12) am Steuerventil (9) gekrümmt ist.