JP3919912B2 - 液圧搬送手段のための流量制御装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液圧搬送手段のための流量制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
上記分類に対応する方式の流量制御装置は周知である。たとえばドイツ特許第４４２６６５２Ｃ１号に流量制御装置が記載されており、この流量制御装置は、２つの互いに独立に作用し且つ互いに平行に配設された部分搬送流量絞弁を有する。総搬送流量は、このとき前記部分搬送流量絞弁に影響された２つの部分搬送流量より形成される。互いに独立に作用する部分搬送流量絞弁により、両方の部分搬送流量絞弁の制御信号の切り離しがおこなわれる。互いに独立して作用し且つ互いに平行に配設された２つの部分搬送流量絞弁を使用して、システム圧力が高圧の場合でも、搬送流量特性曲線の低下を可能にする搬送流量制御の実施が達成されることを意図している。公知の流量制御装置における欠点は、動圧に依存する部分搬送流量絞弁を駆動する圧力差が、特定の駆動状況で有効な絞りを達成するために不十分であり、もしくはポンプ構造のために十分な圧力差が発生しないことである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
したがって本発明が解決しようとする課題は、簡単に構成することができ、かつ、前述の欠点が発生しない上記分類に対応する方式の流量制御装置を構成することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
この課題は、液圧負荷へ液圧搬送手段により利用可能にされる搬送流量を方向付けるため、互いに独立して作用し且つ互いに平行に配設された部分搬送流量絞弁を備える液圧搬送手段のための流量制御装置において、
部分搬送流量絞弁（５０）の1つが、液圧搬送手段（１０）の作動圧力（Ｐ２）と、液圧搬送手段（１０）の圧力室（３２）内の圧力（Ｐ１）との間の圧力差によって制御されることを特徴とする流量制御装置により解決される。
部分搬送流量絞弁の１つが、液圧搬送手段の作動圧力と前記液圧搬送手段の圧力室内の圧力との間の圧力差によって制御されることにより、液圧搬送手段内の最大可能の圧力差を第２部分搬送流量絞弁を駆動するために好ましく活用することができる。これは、好ましくはベーンポンプとして形成された液圧搬送手段の回転数の増加とともに、総液圧搬送手段の下降する搬送流量特性の調整に活用できるように、第２部分搬送流量絞弁の制御に利用される圧力差を大きく上昇することで達成される。この結果、ドイツ特許第４４２６６５２Ｃ１号から知られている流量制御装置に比べ、総搬送流量特性曲線は、回転数が高い場合でもシステム圧力に依存せず、本質的に一定の、またはさらに下降する容積流量に良好に調整することができる。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明の好ましい実施態様においては請求項１のごとく、作動圧力と、部分搬送流量絞弁に対して最遠位端の圧力領域との間の圧力差が、液圧搬送手段の圧力室内で取り出されることが考慮されている。これにより、実際に最大限可能の最大圧力差が、部分搬送流量絞弁の駆動に活用することが保証される。
さらに好ましいのは、圧力室内の圧力が、液圧搬送手段の圧力結節点で、前記圧力結節点の最適の範囲において、好ましくは液圧搬送手段のロータの回転方向に見て、圧力結節点の終端で取り出される場合である。これにより前記圧力は、圧縮に基づいて液圧搬送手段の圧力室内に最大圧力が発生するところで取り出される。
本発明のその他の好ましい実施態様は、残りの従属請求項に記載した特徴から生じる。
【０００６】
【実施例】
以下、本発明は付属の図面を利用して一実施例を詳しく説明する。各図面は次のとおりである。
図１は内部を示すベーンポンプの正面図であり、図２は図１に基づくベーンポンプの細部拡大図であり、図３は流量制御装置の接続図であり、図４乃至図７は流量制御装置の搬送流量特性曲線である。
図１に、開かれた正面図におけるベーンポンプ１０を示す。ベーンポンプ１０はポンプハウジング１２を有し、前記ポンプハウジング内の凹部１４の中にリング１６が配設されている。リング１６内には、駆動軸１８がロータ２０を回動自在に配設されている。ロータ２０は、凹部１４もしくはリング１６に対して中心に配設される。ロータ２０は、放射状に延長するスリット２２を有し、このスリット内で放射状に移動するベーン２４が案内されている。図示した例においてロータ２０は、合計１０枚のベーン２４を有し、前記ベーンがロータ２０の円周に均一に配設されている。
【０００７】
リング１６は、内部輪郭２６を有し、この内部輪郭が、回転軸をはさんで正反対に同時に位置する二つのポンプ室２８を形成する。これ以後の説明では単にポンプ室２８を引合いに出すが、両方のポンプ室２８は同一に構成されることは明白である。さらに、ベーンポンプ１０の構造および機能は一般に知られているので、本発明の説明に必要な構造もしくは機能に関係する範囲でのみ引合いに出す。
ポンプ室２８は、吸込室３０と圧力室３２とを形成する。反時計方向廻りに矢印３４で示した回転方向に圧力室３２が吸込室３０に後置される。吸込室３０は、吸込開口部３６を介して、いわゆる吸込通路３８に連通している。吸込通路３８は、該吸込通路側に詳しく図示していない接続管を介してベーンポンプ１０の接合部に接続されている。
【０００８】
圧力室３２の領域を図２に拡大して示す。ここでは加圧領域３２に、いわゆる圧力結節点４０が配設され、この圧力結節点がベーンポンプ１０の圧力継手と接続される圧力収集室４２に至る圧力開口部を形成することが明らかである。圧力収集室４２は、リング１６を取り囲むリング状室によって形成される。圧力収集室４２は、すべて（前述の場合では２つ）の圧力室３２の圧力結節点４０と接続されている。圧力収集室４２は液圧式に搬送流量制御弁４４と接続されている。搬送流量制御弁４４は、たとえばピストン弁の軸方向に延長部を有し、これが固定されたオリフィス板のオリフィス板孔に差し込まれている。前記オリフィス板に差し込まれた延長部は、本発明の意味において、第１の部分搬送流量絞弁４６を形成する。この部分搬送流量絞弁は通路に依存して作動する。搬送流量制御弁４４の具体的な構造については、これがすでに一般に知られているので、本発明の説明の枠組の中では詳しく説明しないことにする。
【０００９】
圧力結節点４０は、ここでは単に暗示されている制御管４８を介して第２の部分搬送流量絞弁５０と接続されている。部分搬送流量絞弁５０は、ここでは基本的な機能を説明するため単に図式的に暗示しているにすぎない。具体的な一実施例に従えば、部分搬送流量絞弁５０は、たとえば搬送流量制御弁４４の中に収容することができる。部分搬送流量絞弁５０は、ピストン弁５２を有し、このピストン弁は弁孔５４の中で軸方向にばね５５の力に対して移動可能に軸支されている。ピストン弁５２は、該ピストン弁の軸方向の延長において弁孔５４の軸方向の延長よりも小さいため、この結果、該ピストン弁は、図２に示した図解に対応して、第１圧力室５６を第２圧力室５８から分離している。第１圧力室５６は、制御管４８を介して圧力結節点４０に接続されている。制御管４８は、ここで（回転方向３４に見て）圧力結節点４０の後部端６０に開口されている。
第２圧力室５８は、制御管６２を介して圧力収集室４２に接続されている。弁孔５４に第１通路６４が合流し、この通路が同様に圧力収集室４２（図２に示していない）に接続される。反対側に別の通路６６が合流し、この通路が負荷に案内されるベーンポンプ１０の圧力継手６８に接続される。ピストン弁５２は制御継手７０を形成し、この制御継手は、通路６６に割当てられたガイドエッジ７２を有する。ピストン弁５２が弁孔５４に密接に案内されていることは明らかであり、この結果、圧力室５６もしくは５８と通路６４および６６との間は直接連通していない。
【００１０】
ここに示した図面には、第１の部分搬送流量絞弁４６が一緒に組込まれており、一方では同様に圧力収集室４２に、他方では圧力継手６８に接続されている。部分搬送流量絞弁４６および５０は、この結果互いに平行に配設され、かつ、互いに独立して作用する。総体としてここでは一定の圧力に調整され、この圧力について、以下さらに詳しく述べる。圧力室５６では圧力Ｐ１が支配し、この圧力は圧力結節点４０の終端６０に作用する圧力に相当する。圧力室５８には圧力Ｐ２がかかり、この圧力は圧力収集室４２に作用するベーンポンプ１０の作動圧力に相当する。前記圧力Ｐ２は、同時に部分搬送流量絞弁４６の片側に作用する。部分搬送流量絞弁４６の反対側は、圧力Ｐ３が作用し、この圧力は、圧力負荷、すなわち圧力継手６８で調整される圧力に相当する。
部分搬送流量絞弁５０が圧力収集室４２に作用するベーンポンプ１０の作動圧力と、圧力結節点４０の終端６０に作用する圧力Ｐ１とによって制御されることは明らかである。ここで制御管４８は、ベーンポンプ１０の一方の圧力結節点４０のみに接続される。理想的には、ここで圧力結節点４０と連通され、この圧力結節点は、空間的に見たとき、搬送流量制御弁４４から最遠位端に置かれる。部分搬送流量絞弁４６は圧力差によって制御され、この圧力差は、圧力収集室４２に作用するベーンポンプ１０の作動圧力Ｐ２と、負荷で調整される圧力Ｐ３とから生じる。
部分搬送流量絞弁４６および５０の平行配列により、総容積流量７４が生じ、この容積流量は部分容積流量７６と７８とから構成される。部分容積流量７６および７８は、部分搬送流量絞弁４６および５０の位置により決められる。部分搬送流量絞弁５０は、ここで動圧に依存して作動するのに対し、部分搬送流量絞弁４６は、たとえば通路に依存して作動する。ただしこの他の実施例にしたがって、部分搬送流量絞弁４６は、動圧に依存しても作動することができ、または前記部分搬送流量絞弁は、固定式部分搬送流量絞弁（一定の絞弁位置）として形成される。
【００１１】
ベーンポンプ１０の駆動中、駆動軸１８を介してロータ２０が回動する。ここでベーン２４は、リング１６の内部輪郭２６にしたがって半径方向に移動する。吸込室３０の領域ではベーン２４が外れるため、この結果、２つの隣接するベーン２４の間に容積が拡大した室が形成される。この容積の拡大の結果、吸込開口部３６を介して搬送される溶媒、たとえば液圧オイルが吸引される。ロータ２０がさらに進んで回転すると、ベーン２４が圧力室３２に到達し、ここで該ベーンは放射状にスリット２２の中に定着する。これにより２つの隣接するベーン２４間の容積が縮小する。この結果、圧力が合成されるため、搬送された溶媒は圧力結節点４０を介して圧力される。ベーンポンプ１０の圧力室３２の数に対応して、ここで部分流が生じ、この部分流は圧力収集室４２に集められる。圧力収集室４２に作用するこのベーンポンプ１０の作動圧力Ｐ２は、両方の部分搬送流量絞弁４６および５０の駆動のために活用される。圧力結節点４０で、およびここでは特に該圧力結節点の終端６０で、ロータ２０の回転数に依存する圧力Ｐ１が合成され、この圧力は圧力収集室４２内の圧力P２よりも高くなる。これにより、圧力Ｐ１と圧力Ｐ２との間で圧力差が調整される。圧力Ｐ１およびＰ２は、ピストン弁５２に反対方向に作用するので、前記ピストン弁は該ピストン弁の圧力差にしたがって左もしくは右へ移動する。出発状態ではこのピストン弁５２は、ばね５５の力により右へ圧縮される。この圧力が圧力結節点４０の終端６０で上昇したとき、ピストン弁５２がばね５５の力に対して左へ移動する。それと同時に圧力収集室４２内の圧力が上昇するので、圧力Ｐ１には、ばね５５の力のみならず、圧力Ｐ２も反対に作用する。この結果ばね５５の力の調整により、圧力比Ｐ１−Ｐ２を決定することができ、この圧力比でピストン弁５２は通路６４と通路６６との間の連通を開き、この結果、一定の部分容積流量７６が生じる。第２の部分容積流量７８は、ここで詳しく考察していない方法で、部分搬送流量絞弁４６を介して調整される。
【００１２】
ロータ２０の回転数が上昇するにつれて、圧力Ｐ１は圧力結節点４０の終端６０でさらに上昇し、この結果、圧力Ｐ１とＰ２との間の圧力差が大きくなる。これによりピストン弁５２がさらに左へ移動し、この結果、制御継手７０のガイドエッジ７２は通路６６を軸方向に通過し、この結果、一方で内室５８および通路６６と他方で内室５８および通路６４との間の自由通過面が縮小される。これにより可変断面をもつ絞弁位置が形成され、該絞弁位置の自由断面は圧力差Ｐ１−Ｐ２に依存する。
部分容積流量７８および７６の重なりにより、前記部分容積流量を圧力差Ｐ１−Ｐ２もしくはＰ２−Ｐ３に対応して変化させることができ、総容積流量７４が調整される。互いに独立かつ平行に作用する２つの部分搬送流量絞弁により、特に部分搬送流量絞弁５０が最大のベーンポンプ１０に供給される圧力Ｐ１により搬送流量制御弁４４から最遠位端の圧力結節点４０の終端６０で駆動され、大きく下降する総容積流量７４がベーンポンプ１０の上部回転域で達成される。これについては、たとえば図４を利用して示した、さまざまな搬送流量特性曲線を参照されたい。
【００１３】
図３に、図１および２に示した液圧搬送手段のための流量制御装置の接続図を示す。ここではベーンポンプ１０である。この接続図は、部分搬送流量絞弁４６および５０の制御機能をさらに明らかにするものである。図１および２と同一の部分は、別の図解説明ではあるが同一の符号を付し、繰返して説明しない。
ベーンポンプ１０は、駆動中に搬送流を搬送し、この搬送流はベーンポンプ１０の回転数に依存する。ベーンポンプ１０が、たとえば車両に配設されたパワーステアリングポンプであるとき、該パワーステアリングポンプは、たとえば車両の内燃機関によって可変回転数で駆動される。ここで液圧オイルは暗示されたタンク８０から圧力負荷としてのステアリング８２にポンプ輸送される。ここでベーンポンプ１０から負荷８２への管路に第１部分搬送流量絞弁４６が配設される。圧力結節点４０から制御管４８が第２部分搬送流量絞弁５０へ案内される。圧力Ｐ２が支配する圧力収集室４２は、一方で管６２および６４を介して第２搬送流量絞弁５０（図２も参照）と接続され、他方では第１部分搬送流量絞弁４６を介して負荷８２と接続される。圧力Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３の間の圧力比、特に圧力Ｐ１および圧力Ｐ２と、他方では圧力Ｐ２および圧力Ｐ３との間の圧力差で調整される圧力比に応じて、部分容積流量Ｑ１（７８）とＱ２（７６）が影響を受け、この結果、総容積流量Ｑ（７４）が生じる。部分容積流量Ｑ１およびＱ２は、これにより総容積流量Ｑにまとめられる。
さらに、搬送流量制御弁４４が暗示されており、該搬送流量制御弁のピストン弁８４は、大幅に圧力Ｐ２が上昇したとき、圧力収集室（４２）をベーンポンプ１０もしくはタンク８０の吸込側へ、ブースタ接続８６を介して接続する。さらに、圧力制御弁８７が備えられてあり、この圧力制御弁は、調整可能の最小圧力の作動圧力Ｐ２を越えたときさらに開かれ、かつ、同様に接続８８を介してタンク８０へ接続する。
【００１４】
図４乃至図７に、流量制御装置により達成することができる搬送流量特性曲線を示す。この搬送流量特性曲線では、その都度総容積流量Ｑ（単位：l/min）が、ベーンポンプ１０の回転数（単位：rpm）で表されている。その都度各図面に複数の搬送流量特性曲線が記載されており、これらはさまざまな圧力Ｐに相当する。ここに表示した圧力値は、ベーンポンプ１０の駆動圧力Ｐ３に相当する。さまざまな搬送流量特性曲線に基づき、圧力がさまざまに調整されるにもかかわらず、一方では特性曲線が比較的狭い許容帯にとどまり、該特性曲線が回転数ｎの上昇とともに比較的一定の容積流量Ｑの領域にとどまり、もしくは低い容積流量Ｑの値に低下できることが、明らかにされている。図４乃至図７のさまざまな特性曲線領域は、部分搬送流量絞弁のさまざまな選択もしくは調整から生ずる。この結果、たとえば図４に基づき、回転数ｎ１のある値に容積流量Ｑの上昇が可能であり、この容積流量は、圧力Ｐ３に依存せず、比較的一定に維持される。図５に基づく別の実施例にしたがって、回転数ｎ１を超過した後、容積流量Ｑが比較的一定に圧力Ｐ３に依存せず狭い許容帯で下降することも可能である。図６に示した別の実施例は、容積流量Ｑを圧力Ｐ３に依存せず、回転数ｎ１とｎ２との間の限られた回転域で、比較的一定に維持しうることを示す。これはその後で狭い許容域で比較的一定の下降を得るためである。さらに、図７に示した実施例に基づき、容積流量Ｑを、再び圧力Ｐ３に依存せず、回転数ｎ１〜ｎ２の領域で比較的一定に調整することも可能であり、これは、次に容積流量Ｑを最大回転数ｎ３の回転域まで下げ、かつ、回転数ｎ３の上方の回転数で容積流量Ｑを比較的狭い許容帯で、本質的に一定に調整するためである。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は開かれたベーンポンプの正面図。
【図２】図２は図１に基づくベーンポンプの細部拡大図。
【図３】図３は流量制御装置の接続図。
【図４】図４は流量制御装置の搬送流量特性曲線。
【図５】図５は流量制御装置の搬送流量特性曲線。
【図６】図６は流量制御装置の搬送流量特性曲線。
【図７】図７は流量制御装置の搬送流量特性曲線。

Claims (7)

1. 液圧負荷へ液圧搬送手段により利用可能にされる搬送流量を制御するため、互いに独立して作用し且つ互いに平行に配設された部分搬送流量絞弁（５０、４６）を備える液圧搬送手段（１０）のための流量制御装置であって、前記液圧搬送手段が、ベーンポンプである流量制御装置において、
   前記部分搬送流量絞弁の１つ（５０）が、液圧搬送手段（１０）の圧力収集室（４２）に作用する作動圧力（Ｐ２）と、前記液圧搬送手段（１０）の圧力室（３２）内の圧力結節点（４０）の終端（６０）に作用する圧力（Ｐ１）との間の圧力差によって制御されることを特徴とする流量制御装置。
2. 圧力（Ｐ１）が圧力室（３２）で取り出され、前記圧力室が、液圧搬送手段（１０）の流量制御弁（４４）から空間的に最も遠い端に配設され、前記流量制御弁（４４）は、一方では前記液圧搬送手段（１０）の圧力収集室（４２）に接続され、他方では前記液圧搬送手段（１０）の吸引室（３０）又はタンク（８０）に接続されることを特徴とする請求項１記載の流量制御装置。
3. 圧力（Ｐ１）が圧力室（３２）の圧力結節点（４０）の終端（６０）で取り出されることを特徴とする請求項１または２記載の流量制御装置。
4. 圧力（Ｐ１）が、液圧搬送手段（１０）のロータ（２０）の回転方向に見て、圧力結節点（４０）の端部（６０）で取り出されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の流量制御装置。
5. 部分搬送流量絞弁（４６、５０）が流量制御弁（４４）に組込まれていることを特徴とする請求項２記載の流量制御装置。
6. 部分搬送流量絞弁（５０）が、少なくとも１つのピストンを備えてばね（５５）と共に動作し、前記した少なくとも１つのピストンに作用する圧力に依存して、前記部分搬送流量絞弁（５０）の流量を制御することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項記載の流量制御装置。
7. 部分搬送流量絞弁（４６）が固定式絞弁位置として形成されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項記載の流量制御装置。

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