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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Druckschalter, der
zum Feststellen einer Druckerhöhung
einer hydraulischen Vorrichtung verwendet wird.
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Diskussion des Stands
der Technik
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In
einer hydraulischen Servolenkvorrichtung, die in einem Automobil
oder dergleichen verwendet wird, wird eine hydraulische Pumpe im
allgemeinen von einem Motor angetrieben, und ein von der hydraulischen
Pumpe abgegebenes Betriebsfluid wird der hydraulischen Servolenkvorrichtung
zugeführt, um
den Lenkvorgang des Fahrers zu unterstützen.
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In
solch einer hydraulischen Servolenkvorrichtung nimmt, wenn ein Lenkvorgang
ausgeführt wird,
während
das Automobil oder dergleichen gestoppt ist und daher der Motor
mit seiner Leerlaufdrehzahl läuft
(im folgenden als "stationärer Lenkvorgang" bezeichnet), der
Lastdruck der hydraulischen Pumpe zu, was ein Abwürgen des
Motors zur Folge hat. Um dieses Problem zu lösen, verwendet das herkömmliche
Automobil oder dergleichen einen sogenannten Idle-Up-Mechanismus
und verwendet auch einen Druckschalter, der eine Erhöhung des
Lastdrucks der hydraulischen Pumpe feststellt, während der Motor mit der Leerlaufdrehzahl
läuft,
um den Idle-Up-Mechanismus
zu betreiben.
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1 zeigt
ein Beispiel eines solchen Druckschalters. In 1.
bezeichnet Ziffer 1 ein Schaltergehäuse, das an einem in einem
Pumpengehäuse 2 ausgebildeten
Druckeinleitungskanal 3 angebracht ist.
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Im
Schaltergehäuse 1 ist
ein Kolben 4 abgestützt,
der in einer axialen Richtung beweglich ist. Ein durch den Druckeinleitungskanal 3 eingeführter bzw. eingeleiteter
Lastdruck wirkt auf den Kolben 4. Oberhalb des Kolbens 4 ist
ein Anschluss 5 angeordnet, der als einer eines Paares
elektrischer Kontakte dient. Dieser Anschluss 5 wird über ein
als elektrischer Isolator dienendes Harz 6 durch den Haltering 7 gehalten.
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Zwischen
dem Anschluss 5 und dem Kolben 4 ist eine Tellerfeder 8 angeordnet,
die als der andere elektrische Kontakt dient. Wenn der Kolben 4 die
Tellerfeder 8 drückt,
kommt die Tellerfeder 8 in Kontakt mit dem Anschluss 5.
Die Tellerfeder 8 wird zwischen dem Haltering 7 und
dem Schaltergehäuse 1 gehalten
und ist über
das Schaltergehäuse 1 und
das Pumpengehäuse 2 an
einer Fahrzeugkarosserie geerdet.
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Der
Haltering 7 wird in eine Aufnahmebohrung 1a eingelegt,
die im Schaltergehäuse 1 ausgebildet
ist, und ein Endabschnitt 1b des Schaltergehäuses 1 wird
durch Verstemmen einwärts
verformt, so dass der Haltering 7 am Schaltergehäuse 1 befestigt
ist, wodurch die Tellerfeder 8 positioniert wird. Nach
dem Verstemmen wird ein Harz 9 in den Öffnungsabschnitt der Aufnahmebohrung 1a gefüllt, um so
den Öffnungsabschnitt
abzudichten.
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Wenn
der Lastdruck der hydraulischen Pumpe aufgrund eines stationären Lenk
vorgangs zunimmt, während
der Motor mit der Leerlaufdrehzahl läuft, wirkt der erhöhte Druck
auf den Kolben 4, so dass der Kolben 4 gegen die
Federkraft der Tellerfeder 8 gleitet. Folglich verformt
der Kolben 4 die Tellerfeder 8 elastisch, wodurch
sie mit dem Anschluss 5 in Kontakt gebracht wird. Bei diesem
Vorgang wird eine elektrische Leitung zwischen dem Pumpengehäuse 2 und
den Anschluss 5 eingerichtet, so dass ein elektrisches
Signal für
Idle-Up erzeugt wird.
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Da
ein solcher Druckschalter in einem Motorraum angeordnet ist, nimmt
die Haftkraft zwischen dem Endabschnitt (verstemmter Abschnitt) 1b des Schaltergehäuses 1 und
dem in die Öffnung
der Aufnahmebohrung 1a gefüllten Harzes 9 aufgrund
von Salzschäden,
die von auf Strassen verstreuten Mittel gegen Eisbildung hervorgerufen
werden, oder aufgrund eines thermischen Schocks ab, was die Ausbildung
eines Spalts zwischen dem Harz 9 und dem verstemmten Abschnitt 1b zur
Folge hat. In diesem Fall tritt durch den Spalt Feuchtigkeit und
der gleichen in das Innere des Schaltergehäuses 1 ein und ruft
nachteilige Wirkungen an dem elektrischen Kontaktabschnitt zwischen
der Tellerfeder 8 und dem Anschluss 5 hervor.
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Im
herkömmlichen
Druckschalter ist auf dem Außenumfang 1c des
unteren En des des Schaltergehäuses 1 ein
Gewinde ausgebildet, und das untere Ende des Schaltergehäuses 1 wird
in ein Gewindeloch 2a geschraubt, das am Öffnungsende
des Druckeinleitungskanals 3 des Pumpengehäuses 2 der
hydraulischen Pumpe ausgebildet ist.
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Um
das Schaltergehäuse 1 in
das Pumpengehäuse 2 zu
schrauben, hat ein Zwischenabschnitt 1d des Schaltergehäuses 1 eine
hexagonale Form. Da der hexagonale Zwischenabschnitt 1d mit
dem Presssitzabschnitt des Halterings 7 überlappt
und der innere Umfang des Zwischenabschnitts 1d kreisförmig ist,
um den Haltering 7 aufzunehmen, weist der Zwischenabschnitt 1d dünnwandige
Abschnitte auf, auf denen beim Einpressen des Halterings 7 Spannung
konzentriert wird. Wenn die konzentrierte Spannung den Bruchpunkt
des Materials des Schaltergehäuses 1 übersteigt,
wird der Haltering 7 locker, was eine Lageverschiebung
der Tellerfeder 8 zur Folge hat.
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Dieses
Problem tritt auch auf, wenn das Schaltergehäuse 1 in das Pumpengehäuse 2 geschraubt
wird. Das heißt,
wenn ein Schraubenschlüssel
bzw. Sechskantschlüssel
oder ein ähnliches Werkzeug
statt eines Ringschlüssels
verwendet wird, um das. Schaltergehäuse 1 in das Pumpengehäuse 2 zu
schrauben, verformt sich der Zwischenabschnitt 1d des Schaltergehäuses 1,
so dass der Haltering 7 locker wird, was eine Lageverschiebung
der Tellerfeder 8 zur Folge hat. Selbst wenn ein Ringschlüssel verwendet
wird, tritt ein ähnliches
Problem auf, falls das Schaltergehäuse 1 mit einer ein
vorbestimmtes Drehmoment übersteigenden
Kraft festgezogen wird.
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Dies
schafft eine Möglichkeit,
dass der Druckschalter nicht EIN-geschaltet wird, selbst wenn ein
vorbestimmter Druck auf den Druckschalter wirkt, was eine Verschlechterung
der Leistungsfähigkeit des
Druckschalters zur Folge hat.
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Das
Dokument
JP 07 147 119 offenbart
eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, die oben beschriebenen Probleme
zu lösen
und einen verbesserten Druckschalter zu schaffen, der durch äußere Faktoren
wie z. B. Salzschäden
und thermischen Schock kaum beeinflußt wird.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, einen Druckschalter
mit einer Struktur zu schaffen, die verhindert, dass beim Einpressen
eines Halterings erzeugte Spannungen sich innerhalb eines Schaltergehäuses konzentrieren,
und auch verhindert, dass der Haltering eine Lageverschiebung hervorruft,
die ansonsten aufgrund eines Anziehmoments bei Anbringung des Schaltergehäuses auftreten
würde.
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Die
vorliegende Erfindung schafft Verbesserungen für einen Druckschalter, welcher
enthält:
ein Schaltergehäuse
mit einer Aufnahmebohrung, die sich von einem Ende des Schaltergehäuses nach
innen erstreckt, und einer Führungs-
bzw. Gleitbohrung, die sich zwischen der Aufnahmebohrung und dem
anderen Ende des Schaltergehäuses
erstreckt; einen Kolben, der innerhalb der Gleitbohrung verschiebbar
ange ordnet und dafür
eingerichtet ist, Druck aufzunehmen; einen Anschluss, der als ein elektrischer
Kontakt dient und über
einen elektrischen Isolator an der Aufnahmebohrung fixiert ist; und
eine Tellerfeder, die als der andere elektrische Kontakt dient und
zwischen dem Kolben und dem Anschluss angeordnet ist, wobei die
Tellerfeder sich aufgrund einer Druckkraft des Kolbens verformt
und mit dem Anschluss in Kontakt kommt.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung enthält der
Druckschalter ferner einen ringförmigen
elastischen Ring, der an einem Ende des Isolators platziert ist,
so dass er an einem Öffnungsabschnitt
der Aufnahmebohrung liegt. Ein Endabschnitt des Schaltergehäuses ist
einwärts
verformt, um den elastischen Ring elastisch zu verformen, wodurch
der Öffnungsabschnitt
der Aufnahmebohrung abgedichtet wird. Der ringförmige elastische Ring besteht
vorzugsweise aus Gummi und hat einen kreisförmigen Querschnitt.
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Im
Druckschalter gemäß der vorliegenden Erfindung
ist der ringförmige
elastische Ring an dem Öffnungsabschnitt
der Aufnahmebohrung des Gehäuses
vorgesehen, und der Endabschnitt des Gehäuses ist durch Verstemmen so
verformt, dass der ringförmige
elastische Ring elastisch verformt wird, wodurch eine Abdichtung
am Öffnungsabschnitt durch
eine Bohrung gesichert ist. Selbst wenn der verformte Endabschnitt
des Gehäuses
sich aufgrund eines thermischen Schocks oder dergleichen radial nach
außen öffnet, kann
daher die Abdichtung durch elastische Wiederherstellung bzw. Rückbildung
des ringförmigen
elastischen Rings aufrechterhalten werden. Außerdem können Fertigungseinrichtungen
vereinfacht werden, wird die Montagearbeit einfacher und die Zuverlässigkeit
gesteigert verglichen mit dem Fall, in welchem Harz in den Öffnungsabschnitt
der Aufnahmebohrung gefüllt
wird.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung umfasst das Schaltergehäuse einen zylindrischen Abschnitt, der
eine zylindrische Außenform
hat und in den ein Haltering, der aus einem isolierendem Material
hergestellt ist, eingepresst wird, einen Gewindeabschnitt zur Anbringung
des Schaltergehäuses
und einen polygonalen Abschnitt zum Festziehen, der zwischen den
zylindrischen Abschnitt und dem Gewindeabschnitt ausgebildet ist
und verwendet wird, um das Schaltergehäuse festzuziehen. In diesem
Fall hat der Abschnitt zum Festziehen vorzugsweise eine hexagonale
Außenform.
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Im
Druckschalter gemäß der vorliegenden Erfindung
tritt, da der Abschnitt des Schaltergehäuses, in den ein Haltering
eingepresst wird, eine zylindrische Außenform hat, keine Spannungskonzentration
innerhalb des Schaltergehäuses
auf, selbst wenn der Haltering in das Schaltergehäuse eingepresst
wird. Selbst wenn das Schaltergehäuse festgezogen wird, wird
außerdem
der Haltering aufgrund eines Anziehmoments nicht lose, so dass verhindert wird,
dass der Haltering eine Lageverschiebung hervorruft. Dementsprechend
ist es möglich,
die Leistungsfähigkeit
des Druckschalters zuverlässig
aufrechtzuerhalten.
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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 ersichtlich, da
diese mit Verweis auf die folgende ausführliche Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsformen besser
verstanden wird, wenn sie in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen
betrachtet, in welchen:
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1 eine
Schnittansicht ist, die einen herkömmlichen Druckschalter zeigt;
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2 eine
Schnittansicht eines Druckschalter gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist;
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3 eine
Schnittansicht ist, der ein Beispiel einer Tellerfeder zeigt;
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4 eine
Schnittansicht ist, die entlang der Linie A-A in 2 gelegt
ist; und
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5 eine
Schnittansicht ist, die entlang der Linie B-B in 2 gelegt
ist.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSFORM
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Eine
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird nun mit Verweis auf die Zeichnungen
beschrieben.
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2 zeigt
eine Schnittansicht eines Druckschalters gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. In 2 stellt
die linke Seite einer Mittelachse O einen Zustand dar, in welchem
auf den Druckschalter kein Lastdruck wirkt, während die rechte Seite der
Mittelachse O einen Zustand darstellt, in welchem auf den Druckschalter
ein Lastdruck wirkt.
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In 2 bezeichnet
Ziffer 10 ein Pumpengehäuse
einer hydraulischen Pumpe. In dem Pumpengehäuse 10 ist ein Druckeinleitungskanal 11 ausgebildet.
Ein Druckschalter 20 gemäß der vorliegenden Erfindung
ist in ein Gewindeloch 12 geschraubt, das am Öffnungsende
des Druckeinlassungskanals 11 ausgebildet ist, wobei zwischen dem
Gewindeloch 12 und dem Pumpengehäuse 10 ein Dichtungsring 21 angeordnet
ist, um Fluiddichtigkeit sicherzustellen.
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Das
Schaltergehäuse 22 des
Druckschalters 20 hat eine Aufnahmebohrung 23,
die einen größeren Durchmesser
aufweist und sich von einem Ende des Schaltergehäuses 22 einwärts erstreckt,
sowie eine Gleitbohrung 24, die einen kleineren Durchmesser
hat und sich zwischen der Aufnahmebohrung 23 und dem anderen
Ende des Schaltergehäuses 22 erstreckt.
Auf der äußeren Umfangsfläche des
anderen Endes des Schaltergehäuses 22 ist
ein Gewindeabschnitt 22C für einen Schraubeingriff mit
dem Gewindeloch 12 des Pumpengehäuses 10 ausgebildet.
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Ein
Kolben 26 ist in die Gleitbohrung 24 so verschiebbar
eingesetzt, dass das Spitzenende des Kolbens 26 in die
Aufnahmebohrung 23 vorragt. Am Öffnungsende (unteres Ende in 2)
der Gleitbohrung 24 ist eine Vertiefung 30 ausgebildet,
um darin einen Teflonring 27, einen O-Ring 28 und
ein Eingriffsglied 29 in dieser Reihenfolge bezüglich der Richtung
zum Druckeinleitungskanal 11 unterzubringen. Die äußere Umfangsfläche des
Kolbens 26 steht in engem Kontakt mit der inneren Umfangsfläche des O-Rings 28.
Ein dünnwandiger
Abschnitt 31 des unteren Endes des Schaltergehäuses 22,
welches Ende der Vertiefung 30 entspricht, ist durch Verstemmen
oder Bördeln
so verformt, dass eine axiale Bewegung des Teflonrings 27,
des O-Rings 28 und des Eingriffsglieds 29 verhindert
wird.
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Der
Kolben 26 hat an seinem einen Ende, das dem Druckeinleitungskanal 11 zugewandt
ist, einen Abschnitt 32 mit kleinerem Durchmesser. Eine Bewegung
des Kolbens 26 in Richtung auf den Druckeinleitungskanal 11 ist
durch einen Eingriff zwischen dem Eingriffsglied 29 und
einem gestuften Abschnitt 33 beschränkt, der an der Wurzel des
Abschnitts 32 mit kleinerem Durchmesser ausgebildet ist.
Außerdem
ist an dem äußeren Umfang
des Abschnitts 32 mit kleinerem Durchmesser ein Anschlagring 34 angebracht.
Ein Eingriff zwischen dem Anschlagring 34 und dem Eingriffsglied 29 verhindert, dass
sich der Kolben 26 übermäßig in Richtung
auf die offene Bohrung 23 bewegt, selbst wenn ein anormaler
Druck auf den Kolben 26 wirkt.
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Am
Boden der Aufnahmebohrung 23 ist eine Tellerfeder 35 mit
einer in 3 gezeigten Form angeordnet.
Diese Tellerfeder 35 wird an ihrem äußerem Umfangsrand durch einen
Haltering 36 gehalten, der in die Aufnahmebohrung 23 eingepresst
ist. Die Tellerfeder 35 ist aus einer dünnen Metallplatte geschaffen
und hat drei geschnittene Abschnitte 35A, die vom äußeren Rand
in Richtung auf die Mitte der Tel lerfeder 35 verlaufen,
so dass dort ein Mittelabschnitt 35B gebildet wird, der
durch biegsame Abschnitte 35C abgestützt ist, die von den geschnittenen
Abschnitten 35A gebildet werden. Wenn auf den Mittelabschnitt 35B eine
größere Kraft
als ein vorbestimmter Pegel angewendet wird, verformen sich die biegsamen
Abschnitte 35C, und der Mittelabschnitt 35B bewegt
sich dementsprechend. Die Tellerfeder 35 ist über das
Schaltergehäuse 22 und
das Pumpengehäuse 10 an
der Fahrzeugkarosserie geerdet.
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Der
Haltering 36 hält
einen Anschluss 38, an welchem eine Spannung angelegt ist.
Bevor der Haltering 36 in das Schaltergehäuse 22 eingepresst wird,
wird der Anschluss 38 innerhalb des Halterings 36 platziert
und über
einen Träger 37 an
ihm angebracht, der aus einem als isolierendes Material dienenden
Harz besteht. Der Träger 37 erstreckt
sich in 2 nach oben, um eine Bohrung 39 zur
Anbringung zu bilden, in die ein nicht veranschaulichter Verbinder
eingesetzt wird. Ein Verbindungsanschluss 40 ist mit einem
Schaftabschnitt 38A des Anschlusses 38 verbunden
und ragt für
einen Eingriff mit dem nicht veranschaulichten Verbinder in die
Bohrung 39 zur Anbringung vor. In 2 bezeichnet
Ziffer 41 eine Führungsrille,
um den Verbinder innerhalb der Bohrung 39 zur Anbringung
zu führen,
wenn der Verbinder in die Bohrung 39 zur Anbringung eingesetzt
ist. Ziffer 42 bezeichnet einen O-Ring, der aus Gummi hergestellt
ist und einen kreisförmigen
Querschnitt hat. Der O-Ring 42 ist innerhalb des Öffnungsabschnitts
der Aufnahmebohrung 23 platziert, so dass er auf der oberen
Endfläche
des Halterings 36 sitzt und mit dem äußeren Umfang des Trägers 37 in
engem Kontakt steht. Ein dünnwandiger
Endabschnitt 43 des Schaltergehäuses 22, der die Aufnahmebohrung 23 umgibt,
ist durch Verstemmen einwärts
verformt, um so den O-Ring 42 elastisch zu verformen, so
dass der Öffnungsabschnitt
der Aufnahmebohrung 23 abgedichtet ist. Durch Verstemmen
wird auch der Haltering 36 über den O-Ring 42 am
Schaltergehäuse 22 befestigt,
so dass die Tellerfeder 35 an Ort und Stelle gehalten wird.
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Wenn
der den Anschluss 38 tragende Haltering 36 in
das Schaltergehäuse 22 eingesetzt
wird, ist das Spitzenende des Anschluss 38 dem Mittelabschnitt 35B der
Tellerfeder 35 zugewandt, die in einem freien bzw. unbelasteten
Zustand ist, wobei dazwischen ein kleiner Zwischenraum ausgebildet
ist. Die Spitze des Anschlusses 38 berührt den Mittelabschnitt 35B der
Tellerfeder 35, wenn sich die Tellerfeder 35 geringfügig verformt.
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Bei
einem Abschnitt 22A des Schaltergehäuses 22, in den der
Haltering 36 eingepresst wird, hat das Schaltergehäuse 22 eine
zylindrische Außenform,
wie in 4 gezeigt ist (Querschnitt entlang der Linie A-A
in 2).
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Bei
einem Abschnitt 22B unterhalb des Abschnitts 22A hat
das Schaltergehäuse 22 eine
hexagonale Außenform,
wie in 5 gezeigt ist (Querschnitt entlang der Linie B-B
in 2). Das heißt,
der hexagonale Abschnitt 22B ist so ausgebildet, dass er nicht
mit dem Abschnitt des Schaltergehäuses 22 überlappt,
in den der Haltering 36 eingepresst wird. Wenn das Schaltergehäuse 22 am
Pumpengehäuse 22 angebracht
wird, wird ein Werkzeug wie z. B. ein Ringschlüssel mit dem hexagonalen Abschnitt 22B in Eingriff
gebracht.
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Wenn
der Druckschalter 20 hergestellt wird, wird der Haltering 36 in
das Schaltergehäuse 22 eingepresst.
Da der Abschnitt 22A des Schaltergehäuses 22, in den der
Haltering 36 eingepresst wird, eine zylindrische Außenform
hat, tritt innerhalb des Gehäuses 22 keine
Spannungskonzentration auf.
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Wenn
der Druckschalter 20 am Pumpengehäuse 10 angebracht
wird, wird ein Werkzeug wie z. B. ein Ringschlüssel mit dem hexagonalen Abschnitt 22B in
Eingriff gebracht, um ein Anziehmoment an das Schaltergehäuse 22 anzulegen.
Da der hexagonale Abschnitt 22B jedoch so ausgebildet ist,
dass er nicht mit dem Abschnitt des Schaltergehäuses 22 überlappt,
in den der Haltering 36 eingepresst wird, wird verhindert,
dass der Haltering 36 aufgrund des Anziehmoments lose wird.
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Als
nächstes
wird die Funktion des Druckschalters 20 mit der oben beschriebenen
Struktur beschrieben.
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Wenn
ein Lenkrad gedreht wird, nimmt der Lastdruck der hydraulischen
Pumpe zu, und der erhöhte
Lastdruck wird über
den Druckeinleitungskanai 11 in den Druckschalter 20 eingeleitet.
Als Folge wirkt der Lastdruck auf ein Ende des Kolbens 26,
so dass die Tellerfeder 35 durch den Kolben 26 gedrückt wird. Wenn
jedoch der Drehumfang des Lenkrades klein ist, nimmt der Lastdruck
nicht sehr zu, und es bleibt ein Zwischenraum zwischen der Tellerfeder 35 und dem
Anschluss 38 übrig,
so dass der Anschluss 38 sich nicht mit dem Pumpengehäuse 10 über die
Tellerfeder 35 elektrisch verbindet.
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In
dem Fall jedoch, in welchem der Lastdruck der hydraulischen Pumpe
aufgrund eines stationären Lenkvorgangs
zunimmt, während
der Motor mit seiner Leerlaufdrehzahl läuft, nimmt der Lastdruck der hydraulischen
Pumpe sehr zu. Wenn der Lastdruck in solch einem Maße zunimmt,
dass er die Federkraft der Tellerfeder 35 überwindet,
verformt sich die Tellerfeder 35 aufgrund der Druckkraft
des Kolbens 26, so das die Tellerfeder 35 mit
dem Anschluss 38 in Kontakt kommt. Als Folge steht der
Anschluss 38 mit dem Gehäuse 10 elektrisch
in Verbindung, so dass ein elektrisches Signal für Idle-Up erzeugt wird.
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Offensichtlich
sind im Lichte der obigen Lehren zahlreiche Modifikationen und Variationen
der vorliegenden Erfindung möglich.
Es versteht sich daher, dass innerhalb des Umfangs der beigefügten Ansprüche die
vorliegende Erfindung auf andere Weise als hierin konkret beschrieben
in die Praxis umgesetzt werden kann.