JP2005502001A - パワーアシストステアリングポンプ - Google Patents

Abstract

ポンプ、特にパワーアシストステアリングポンプであって、流れ制御弁が設けられていて、該流れ制御弁はとりわけ、主絞りのような液圧的な抵抗部と、制御ピストンとを有しており、主絞りは場合によっては制御ピンとリングオリフィスとによって形成されている。

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポンプ、特にパワーアシストステアリングポンプであって、流れ制御弁が設けられていて、該流れ制御弁はとりわけ、主絞りのような液圧的な抵抗部と、制御ピストンとを有しており、主絞りは場合によっては制御ピンとリングオリフィスとによって形成されている形式のものに関する。このような形式のポンプは公知である。パワーアシストステアリングポンプでは、内燃機関の回転数の上昇によるポンプ回転数の上昇時に、所定の体積流以上のステアリングへの体積流を制限し、過剰な体積流を流れ制御弁を介して直接的にポンプ内部に戻すために、一般的に流れ制御弁が使用される。このことは例えば、アイドリング回転数で既に、ポンプが内燃機関によって、ステアリングのために必要な例えば１０ｌ／分の体積流が提供されるような回転数で駆動されることを意味している。車速が増大し、ひいては内燃機関の回転数が増大すると、更に上昇するポンプ体積流は流れ制御弁を介して、ステアリングに流れる約１０ｌ／分の体積流と、ポンプの吸込領域に戻される付加的な制御体積流に分割される。内燃機関の回転数が上昇するにつれ、即ち自動車の車速が上昇するにつれ、ステアリングへの体積流を減少させて、高い速度での直接的なステアリングフィール（感覚）を生ぜしめる流れ制御弁も公知である。このような形式の流れ制御弁は、例えば円錐状の端部を備えた制御ピンを有していて、この制御ピンは、リングオリフィスに位置していて、流れ制御弁が引き続き開かれた状態で、この制御ピンとリングオリフィスとから成る主絞りをますます閉鎖し、これによりステアリングへと流れる体積流を減じる。体積流をこれ以上調節することは、このような形式の流れ制御装置においてもはや不可能であるので、実際は、ステアリングへと与えられる体積流は、ポンプ回転数によってしか影響を受けない。
【０００２】
主絞りが電磁石を介して調節される流れ制御弁を有したパワーアシストステアリングポンプも公知である。これは、流れ制御弁の領域で、電磁石の配置が主絞りの位置によって規定され、ひいては、電磁弁の可能な組み込み位置が制限されることを意味する。このような形式のポンプの組み付けスペースはより大きくなり、種々様々なエンジンルームへの組み付けは困難になる。
【０００３】
そこで本発明の課題は、このような欠点のないポンプを提供することである。
【０００４】
この課題を解決するために本発明の構成では、ポンプ、特にパワーアシストステアリングポンプであって、流れ制御弁が設けられていて、該流れ制御弁はとりわけ、主絞りのような液圧的な抵抗部と、制御ピストンとを有しており、主絞りは場合によっては制御ピンとリングオリフィスとによって形成されている形式のものにおいて、主絞りに対して平行に、電気的に調節可能なバイパス絞りが配置されているようにした。
【０００５】
これにより本発明によれば、ポンプから、ステアリングのような消費器への体積流を付加的に電気的に調節することができる。有利には、バイパス絞りが、主絞りと同じ差圧によって負荷される。
【０００６】
本発明によるポンプの構成は、バイパス絞りが、制御電流が増大するにつれ、ポンプから消費器へのフィード量を減じることを特徴としている。別の有利な構成では、バイパス絞りの制御電流が増大するにつれ、ポンプから消費器へのフィード量が増大される。
【０００７】
電気的に調節可能なバイパス絞りが、標準装備のポンプに取り付け可能であって、これによりバイパス絞りのフレキシブルな組み付け位置が得られ、この場合、ポンプのどこに、流れ制御弁に配置された主絞りがあるかとは無関係に実現されると有利である。このような構成は、所定のエンジンルームにおいて存在するポンプの組み付け状況に応じて、付加的なバイパス絞りの組み付け場所をエンジンルーム条件に適合させることができ、この場合、流れ制御弁内に存在する主絞り、ひいては、流れ制御弁の機能が損なわれることはない。
【０００８】
ポンプの本発明による別の構成では、標準装備のポンプの主絞りが、ステアリングのための体積流の基本フィード量を、とりわけフェール・セーフ時に、即ち、例えば電気的な供給が故障した場合に保証し、電気的に調節可能なバイパス絞りは、種々異なるパラメータに応じて、消費器へのフィード量の付加的な変更のために利用される。本発明によれば、この場合、電気的に調節可能なバイパス絞りに影響を与えるパラメータは、車両速度、エンジン回転数、カーブ特性、ブレーキ特性、走行安定性、ステアリング角度、ステアリング回転速度、ホイール回転数、ホイールの滑りのようなパラメータである。
【０００９】
本発明によるポンプは、標準装備のポンプに設けられた主絞りに加えて付加的な電気的なバイパス絞りを使用することにより、エネルギ節約が実現可能であることも特徴とする。さらに本発明によるポンプでは、標準装備のポンプにおいて、付加的な電気的なバイパス絞りを使用することにより、アクティブなステアリングシステムを有した車両のために使用することができる。
【００１０】
図１には、本発明によるポンプ装置が、液圧回路図として示されている。ポンプユニット１は、例えばベルトプーリのような駆動装置（図示せず）の駆動軸３を介して内燃機関によって駆動される。回転数が上昇すると、ポンプ１は所定の体積流を接続点５へと圧送する。接続点５からは、接続部７が可変の主絞り９へと通じている。この主絞り９は矢印の絞りの記号によって示されている。接続点５からは別の接続部１１が、制御弁１３の制御ピストンに通じていて、第３の接続部１５が、電気的に調節可能なバイパス絞り１７に通じている。導管１１は接続点１９へと通じていて、この接続点１９からは、導管２１が、制御弁１３の制御ピストンへと通じている。制御導管２３は、制御ピストンの左側に作用する。制御導管２３内では、ポンプ出口に形成される圧力Ｐ１が作用する。この圧力Ｐ１は、接続点５を介して接続部１５，７，１１，２１に同様に作用する。主絞り９を介して、所定の体積流が接続部２５によって接続点２７へと流れる。この接続点２７には、電気的に調節可能なバイパス絞り１７の接続部２９も開口している。さらに、節点２７からは接続導管３１が絞り３３に通じていて、接続部３５を介してさらに接続点３７に通じている。この接続点３７では、制御導管３９が制御ピストンの右側に作用する。さらに、制御弁１３の制御ピストンの右側にはばね４１が作用する。接続点３７からは制御導管４３がさらに、圧力制限パイロット４５へと通じていて、導管４７を介して接続点４９へと続いている。この接続点４９には、制御弁１３の流出導管５１が開口している、流れ制御弁と圧力制限弁とを流れたオイル流が、タンク導管５５からオイルを連行することができるインジェクタ装置５３を介して、制御弁１３及び／又は圧力パイロット４５とから流出するオイルが、ポンプ吸込導管５７を介して再びポンプユニット１へと流れる。
【００１１】
ポンプ装置の機能は以下の通りである。
【００１２】
ポンプユニット１の回転数が増加すると、主絞り９を介した体積流が増大し、この体積流は消費器５９、例えばサーボステアリングへと流れる。主絞り９を介した体積流が増大するにつれ、主絞り９における差圧Ｐ１−Ｐ２は増大する。ばね４１とともに制御弁１３の制御ピストンへと作用する差圧Ｐ１−Ｐ２は最終的には、圧力Ｐ１が制御ピストンを圧力Ｐ２とばね４１とに抗して右側に移動させ、これにより体積流が、制御ピストン１３を介して流出し、さらに、ポンプ１の吸込領域５７へと供給する程の大きさになる。このような状態では制御ピストン１３は、機械的な接続部６１を介して可変の主絞り９に接続されているので、ピストン１３の開放運動が増大する場合に、可変の主絞り９がさらに閉鎖され、これによりポンプ回転数が増大するにつれ、消費器に流れる容積流は減じられる。これにより、消費器５９に流れる体積流は、制御弁１３と調節可能な主絞り９の機械的な特性により設定され、変更不能である。消費器５９への体積流の高さに関して付加的なパラメータを有効にするために、本発明では、主絞り９に対して平行に電気的に調節可能なバイパス絞り１７を使用している。このバイパス絞り１７は、電磁石６３への制御電流が増大するにつれに、ばね力６５に抗して、バイパス絞り１７のピストンを無段階式にスライドさせることができ、ひいては付加的な体積流が節点２７へと、ひいては消費器５９へと流れる。これにより、制御弁１３の制御ピストンと主絞り９の機械的な特性とは無関係に、体積流特性マップが実現される。
【００１３】
図２には、このような形式の体積流特性マップのバンド幅が示されている。この場合、０〜６０００回転のポンプ回転数ｒｐｍにわたって、消費器５９への制御されたフィード量ｌ／分が、この場合０〜１０ｌ／分が供給される。この場合、フィード流特性線バンド１００が示されていて、このフィード流特性線バンド１００は、ほぼ６００ｒｐｍで４．５ｌ／分の平均体積流を有している。この体積流は、回転数が６０００ｒｐｍまで上がるにつれ、２ｌ／分の平均体積流にまで減じられる。このような体積流バンドは、例えば、制御弁１３の制御ピストンと、可変の主絞り９とによって調節される体積流に相当する。この場合、バンド幅は、システムにおける全ての付加的な誤差を含んでいるのが望ましい。図１に示した電気的に調節可能なバイパス絞り１７によれば、バイパス絞りの開放によって消費器への付加的な体積流が得られる。この付加的な体積流により、バイパス絞り１７の最大の開放までに、図２の特性線バンド１０１が得られる。従ってこの場合、ほぼ１０００ｒｐｍで８ｌ／分が得られる。これは、可変の主絞り９によって、６０００ｒｐｍで、ほぼ６．５ｌ／分まで下げられる。バイパス絞り１７の無段階式の調節により、特性線１００と１０１との間の全ての特性線が実現可能である。これにより、例えば、パーキングのために大きな体積流を準備することができ、この体積流は、高い走行速度では減じられ、ステアリングホイールにおける操舵力の感覚をより直接的なものにする。同様に、カーブ速度、ブレーキ特性、車輪の滑りなど相応の別の車両パラメータが、ステアリングのための相応のフィード流特性線を調節することもできる。可変の主絞り９によって、パーキングのためにまず必要な大きな体積流を比較的迅速に最小の体積流にまで減じることができ、ひいては省エネに貢献することもできる。
【００１４】
この場合、原則的には、可変の主絞り９がポンプの基本フィード量を保証するような処理方法をとることができる。制御弁１３の制御ピストンに機械的に結合されている制御ピンによって、これまでと同様に、種々異なる回転数に依存した、基本フィード量の特性線が実現される。主絞り９に平行に接続され、同じ差圧Ｐ１−Ｐ２によって負荷される電気的に調節可能なバイパス絞り１７により、ポンプの基本フィード量を付加的に変化させることができる。構造的な設計に応じて、バイパス絞り１７は、磁石６３のための制御電流が増加するに連れ、消費器５９へのポンプ１のフィード量を減少させる、または増大させる。従ってこのような形式のポンプ装置のフェール・セーフ特性のために、電気的な供給が故障した場合に、機械的な主絞り９の機能を保持し続けるのが有利であり、このことは純粋に電気的に調節可能な主絞りでは実現が困難である。
【００１５】
図３には、標準装備のポンプケーシングにおける、このような形式の可変の主絞りの構造的な適応が示されている。電気的に操作可能なバイパス絞り弁２０１は、接続部材２０３を介して、標準装備のパワーアシストステアリングポンプのカバー２０５に固定されている。カバー２０５は、ポンプケーシング２０７を閉鎖している。このポンプケーシング２０７内では、弁ケーシング２０９内にこれまでも設けられていた流れ制御弁と可変の主絞りとが配置されている（図示せず）。消費器への体積流供給部は、ポンプの接続部２１１によって形成されていて、消費器およびタンクからの戻り流入は、接続部２１３を介して行われる。これまで使用されていた図示のポンプのエンジンルームにおける構造的な状況に応じて、カバー２０５もしくは接続部分２０３を変更することにより、電気的な弁２０１の位置の一連の変更が行われる。この場合、ポンプまたは車両の構造的なその他の状況は変更されない。
【００１６】
図４には、標準装備の別のポンプにおける、このような形式の電気的なバイパス絞りの適応が示されている。電気的なバイパス絞り弁２０１は、この場合、流れ制御弁ケーシング２０９の上側で、ポンプケーシング２０７上に取り付けられているので、このポンプの設置状況に応じて鉛直に取り付けられている。消費器への吐出接続部２１１およびポンプの吸込接続部２１３は、このポンプでは別の位置に配置されているので、このような状況および車両における組み付けスペースに応じて、バイパス絞りの配置のための空いている個所が別の形式で得られる。
【００１７】
図５には、軸方向に取り付けられた電気的なバイパス絞り２０１を有した、図４と同じタイプのポンプが示されている。エンジンルームでのポンプの組み付け個所における状況に応じて、弁ケーシング２０９の周りの領域および吸込領域２１３または吐出領域２１１にスペースがない場合、磁石弁２０１の取付けのためにポンプ後方のスペースが利用される。この図により、フレキシブルな組み付け位置を有した付加的なバイパス絞りにより、標準装備のポンプへの簡単な取付けが可能となることがわかる。
【００１８】
図６には、バイパス絞り２０１の磁石電流制御を算出するための方法の概略的なブロック図が示されている。この場合、磁石電流は、複数のインプット値に基づき、電子的な計算装置によって算出され、相応に磁石電流が流される。磁石電流算出のためのアルゴリズムのためのインプット値として、車両速度３０１、ステアリング回転速度３０３、内燃機関の回転数３０５，ステアリング角度３０７が使用される。ステアリング回転速度３０３は、機能ユニットを介して特性マップ３０９のための第１のインプット値として発せられる。特性マップ３０９のための第２のインプット値としては車両速度３０１が使用される。従って、特性マップ３０９では、車両速度３０１とステアリング回転速度３０３の関数として弁開放値が表われる。特性マップ３０９はさらに、第２の特性マップ３１１のための第１のインプット値として利用される。第２の特性マップ３１１では、第２のインプット値としてエンジン回転数３０５が処理される。即ち、特性マップ３１１では、特性マップ３０９と内燃機関回転数３０５の関数として、弁開放値が表れる。第２の特性マップ３１１はさらに、機能ユニット３１５のための第１のインプット値として利用される。この機能ユニット３１５のために第２のインプット値として特性線３１３が利用される。特性線３１３は、ステアリング角度信号３０７から形成され、ステアリング角度３０７の関数として弁開放値を成す。機能ユニット３１５のアウトプット値は、機能ユニット３１７のインプット値であり、機能ユニット３１７では、バイパス絞り２０１の磁石電流のための磁石電流特性線が、弁開放値の関数として生ぜしめられる。磁石電流３１９は、バイパス絞り２０１の電磁石に供給される。
【００１９】
本明細書によって提出した請求の範囲は、広い特許権を得るための先例のない文章表現による（文言的）提案であり、本明細書及び／又は図面にのみ開示のその他の特徴事項の特許請求を留保してある。
【００２０】
本明細書の従属請求項における先行の独立請求項及び／又は従属請求項の引用は、本明細書の先行の独立請求項及び／又は従属請求項に記載の構成（特徴）を、該各従属請求項に記載の構成（特徴）によってさらに改善することを示すものであり、該各従属請求項に記載の構成に対して、独立した発明の特許権の獲得を断念するものではない。
【００２１】
従属請求項の対象は、従来技術に関しその優先性において固有の独立した発明を形成し得るので、出願人は、独立請求項の具体化あるいは部分的説明に対してはこれを留保する。それらはさらに先行する下位請求項の対象に依存しない構成を有した独立した発明性を十分に含み得る。
【００２２】
実施例は、本発明の限定を表すものとして理解されるべきではない。それどころか本発明の開示の枠内では、数多くの改良や変更が可能である。特にそのような変化例においては、複数の要素や材料の組み合わせ、および/または例えば一般的な文献や実施形態並びに請求項に記載され図面にも含まれている特徴ないし要素または方法ステップに結び付けた個々の組み合わせや変更が当業者にとっては、課題の解決に関して容易に推考できる。また組み合わせ可能な特徴によるさらなる新規な対象や方法ステップないし一連の方法ステップへつなげることもでき、種々の製造方法、検査および作業方法にも関する。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明によるポンプの液圧回路図である
【図２】本発明によるポンプの特性線範囲を示す図である
【図３】本発明によるポンプの構造的な構成を示す図である
【図４】別の構造的な構成を示す図である
【図５】別の構成を示す図である
【図６】バイパス絞りの磁石電流制御を算出するための方法のための概略的なブロック図である

Claims (11)

1. ポンプ、特にパワーアシストステアリングポンプであって、流れ制御弁が設けられていて、該流れ制御弁はとりわけ、主絞りのような液圧的な抵抗部と、制御ピストンとを有しており、主絞りは場合によっては制御ピンとリングオリフィスとによって形成されている形式のものにおいて、
   主絞りに対して平行に、電気的に調節可能なバイパス絞りが配置されていることを特徴とする、パワーアシストステアリングポンプ。
2. ポンプからステアリングのような消費器への体積流を、付加的に電気的に調節することができる、請求項１記載のポンプ。
3. バイパス絞りが、主絞りと同じ差圧によって負荷される、請求項２記載のポンプ。
4. 制御電流が増大するにつれ、バイパス絞りが、ポンプから消費器へのフィード量を減少させる、請求項３記載のポンプ。
5. 制御電流が増大するにつれ、バイパス絞りが、ポンプから消費器へのフィード量を増大させる、請求項３記載のポンプ。
6. 電気的に調節可能なバイパス絞りが、標準装備のポンプに適用可能であって、これによりバイパス絞りのフレキシブルな組み付け位置が、ポンプに配置された主絞りの位置とは無関係に実現される、請求項１から５までのいずれか１項記載のポンプ。
7. 標準装備のポンプの主絞りが、ステアリングのための体積流の基本フィード量を、とりわけフェール・セーフ時に保証し、電気的に調節可能なバイパス絞りは、種々異なるパラメータに応じて、消費器へのフィード量の付加的な変更のために利用される、請求項１から６までのいずれか１項記載のポンプ。
8. 電気的に調節可能なバイパス絞りのためのパラメータが、車両速度、エンジン回転数、カーブ特性、ブレーキ特性、走行安定性、ステアリング角度、ステアリング回転速度、ホイール回転数及び／又はホイールの滑りのようなパラメータである、請求項１から７までのいずれか１項記載のポンプ。
9. 標準装備のポンプにおいて、付加的な電気的なバイパス絞りを使用することにより、エネルギ節約が実現可能である、請求項１から８までのいずれか１項記載のポンプ。
10. 標準装備のポンプにおいて、付加的な電気的なバイパス絞りを使用することにより、アクティブなステアリングシステムが実現可能である、請求項１から９までのいずれか１項記載のポンプ。
11. ポンプ、特にパワーアシストステアリングポンプであって、流れ制御弁が設けられており、該流れ制御弁はとりわけ、主絞りのような液圧的な抵抗部と、制御ピストンとを有しており、主絞りが場合によっては制御ピンとリングオリフィスとから成っている形式のものにおいて、出願書類に開示された本発明の少なくとも１つの特徴を特徴とするポンプ。

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