DE102017217302A1

DE102017217302A1 - Vorrichtung zum Betätigen eines Schaltelementes

Info

Publication number: DE102017217302A1
Application number: DE102017217302.5A
Authority: DE
Inventors: Michael Riedhammer
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2017-09-28
Filing date: 2017-09-28
Publication date: 2019-03-28

Abstract

Um ein Schaltelement einer Differenzialsperre auch bei niedrigen Temperaturen schnell ansteuern zu können, ist das Schaltventil (4, 11, 12) benachbart zum Schaltelement (1, 2, 3) angeordnet und die von der Druckmittelquelle (6) wegführende Leitung (8) ist über ein Druckbegrenzungsventil (9) mit dem Druckmittelreservoir (7) verbunden, damit diese Leitung permanent mit erwärmtem Öl durchströmt wird.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Betätigen eines Schaltelementes nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.
Gattungsgemäße Vorrichtungen werden häufig zum Betätigen der Differenzialsperren eines geländegängigen Fahrzeugs verwendet. Differenzialsperren, auch häufig als Sperren des Ausgleichsgetriebes bezeichnet, werden häufig über hydraulische oder pneumatische Schaltelemente im Schließ- oder Öffnungssinne betätigt. Insbesondere bei hydraulisch betätigten Differenzialsperren ist die Betätigungszeit häufig von der Viskosität des Druckmittels und somit von der Außentemperatur abhängig.
Die EP 1606536 A1 offenbart eine Vorrichtung zum Betätigen eines Schaltelements, bei welcher durch das Schaltelement im nicht betätigten Zustand permanent Druckmittel geleitet wird. Dadurch ist das Schaltelement einem erhöhten Ruhedruck ausgesetzt. Dieser erhöhte Ruhedruck resultiert aus dem Fließwiderstand des Druckmittels. Zusätzlich ist es notwendig am Schaltelement zwei Anschlüsse vorzusehen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine einfach aufgebaute Vorrichtung zum Betätigen eines Schaltelements zu schaffen, bei welcher die Betätigungsgeschwindigkeit des Schaltelements unabhängig von der Außentemperatur ist.
Die Aufgabe wird mit einer auch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs aufweisenden gattungsgemäßen Vorrichtung gelöst.
Erfindungsgemäß weist die Vorrichtung ein Schaltventil auf, welches benachbart zum Schaltelement angeordnet ist. Indem das Schaltventil in unmittelbarer Nähe des Schaltelementes angeordnet ist, besteht die Möglichkeit, die Druckmittelzuführung von der Druckmittelquelle zum Schaltventil über ein Druckbegrenzungsventil wieder mit dem Druckmittelreservoir zu verbinden. Dadurch fließt, unabhängig ob das Schaltelement betätigt ist oder nicht, permanent ein Druckmittelstrom von der Druckmittelquelle zum Schaltventil und von dort über das Druckbegrenzungsventil zum Druckmittelreservoir. Die langen Zuleitungen von der Druckmittelquelle, auch Pumpe genannt, zum Schaltventil und auch die Rückleitung vom Schaltventil zum Druckmittelreservoir sind somit permanent von Druckmittel mit gleichbleibender Viskosität durchströmt. Das warme Druckmittel muss nach passieren des Schaltventils somit nur noch einen sehr kurzen Abstand zum Schaltelement überbrücken, wodurch das Schaltelement sehr schnell im Öffnungs- und Schließsinne betätigt werden kann. Zusätzlich besteht die Möglichkeit das Schaltventil auch als Proportionalventil auszubilden und das Schaltelement benötigt nur noch eine Druckmittelzuführung.
Weist das Schaltelement einen Entlüftungsanschluss auf, so ist dieser mit der Leitung, welche mit dem Druckmittelreservoir verbunden ist, verbunden. Sind mehrere Schaltventile und Schaltelemente vorhanden, so ist jeweils das einem Schaltelement zugeordnete Schaltventil benachbart zum Schaltelement angeordnet. Dadurch ist wiederum der Abstand zum Schaltelement sehr gering. Das Schaltventil bzw. jedes Schaltventil ist an der permanent mit warmem Druckmittel durchflossenen Leitung angeschlossen.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Vorrichtung in einem Fahrzeug mit einem mindestens einer Differenzialsperre bzw. sperrbaren Ausgleichsgetriebe verwendet wird. Bei diesen Fahrzeugen kann es sich beispielsweise um geländegängige Arbeitsmaschinen, wie allradgetriebene Muldenkipper, Ackerschlepper oder Radlader handeln. Insbesondere allradgetriebene Muldenkipper weisen häufig ein Vorderachsdifferenzial, ein Mittendifferenzial und ein Hinterachsdifferenzial auf, welche räumlich sehr weit von der Druckmittelquelle entfernt liegen. Wird dieser Muldenkipper bei niedrigen Umgebungstemperaturen eingesetzt, so ist es wesentlich, dass die sperrbaren Differenziale schnell und einfach ansteuerbar sind. Da die Schaltventile jeweils unmittelbar benachbart am Schaltelement angeordnet sind und die Druckmittelzuführung zum Schaltventil permanent mit warmem Druckmittel durchflossen ist, ist auch bei niedrigen Umgebungstemperaturen ein sicheres Betätigen der Differenzialsperre möglich.
In einer Ausgestaltungsform der Erfindung ist das Druckbegrenzungsventil in der Nähe des Druckmittelreservoirs angeordnet. In einer weiteren Ausgestaltungsform der Erfindung ist das Druckbegrenzungsventil nahe dem Schaltventil angeordnet. In jedem Fall ist jedoch das Druckbegrenzungsventil zwischen der mit höherem Druck beaufschlagten Zuleitung zum Schaltventil und der Leitung, welche vom Schaltventil zum Druckmittelreservoir führt, angeordnet. Somit weist das Schaltventil eine Druckmittelzuführung mit höherem Druck auf und einen Druckanschluss auf, welcher mit dem Druckmittelreservoir verbindbar ist. Über das Schaltventil lässt sich somit das Schaltelement entweder mit dem höheren Druck der Druckmittelquelle oder mit dem Druck im Druckmittelreservoir verbinden. Dadurch wird das Schaltelement entweder im Öffnungs- oder im Schließsinne betätigt. Die Länge der Druckmittelleitung vom Schaltventil zum Schaltelement ist sehr kurz, wodurch in diesem Bereich auch größere Durchmesser der Leitung möglich sind.
Weitere Merkmale sind der Figurenbeschreibung zu entnehmen.
Die einzige Figur zeigt die Vorrichtung zum Betätigen eines Schaltelements in einem Muldenkipper, wobei ein Schaltelement 1 eine Sperre eines Ausgleichsgetriebes einer Vorderachse betätigt und das Schaltelement 2 eine Sperre eines Ausgleichsgetriebes einer Mittelachse betätigt und das Schaltelement 3 eine Sperre eines Ausgleichsgetriebes einer Hinterachse betätigt. Das Schaltventil 4, welches auch als elektrisch betätigtes Proportionalventil ausgeführt sein kann, ist über eine Leitung 5 mit einem Kolbenraum des Schaltelementes 1 verbunden. Die Druckmittelquelle 6, auch Pumpe genannt, entnimmt Druckmittel aus dem Druckmittelreservoir 7 und fördert dieses Druckmittel in die Leitung 8. Die Leitung 8 ist mit einem Druckbegrenzungsventil 9 verbunden, welches über die Leitung 10 mit dem Druckmittelreservoir 7 verbunden ist. Das Schaltventil 4 ist einerseits mit der Leitung 8 und andererseits mit der Leitung 10 verbunden, wobei das Druckbegrenzungsventil 9 zwischen diesen Verbindungen angeordnet ist. Somit weist das Schaltventil 4 einen Druckmittelzulauf und einen Druckmittelrücklauf auf. Das Schaltventil 11 ist mit dem Schaltelement 2 verbunden und ist ebenfalls mit den Leitungen 8 und 10 verbunden. Das Schaltventil 12 ist mit dem Schaltelement 3 verbunden und ebenfalls mit den Leitungen 8 und 10 verbunden. Das Druckbegrenzungsventil 9 ist entweder nahe dem Schaltventil 12 oder nahe dem Druckmittelreservoir 7 angeordnet. Indem permanent Druckmittel von der Druckmittelquelle 6 über die Leitung 8 durch das Druckbegrenzungsventil 9 in die Leitung 10 und somit in das Druckmittelreservoir 7 gefördert wird, liegen an den Schaltventilen 4, 11 und 12 permanent Druckmittel mit geeigneter Viskosität an, da das Druckmittel durch die Zirkulation durch die Druckmittelquelle 6 erwärmt wird. Indem das Schaltventil 4 unmittelbar benachbart zum Schaltelement 1 angeordnet ist und das Schaltventil 11 unmittelbar benachbart zum Schaltelement 2 angeordnet ist und das Schaltventil 12 unmittelbar benachbart zum Schaltelement 3 angeordnet ist, kann das erwärmte Druckmittel in der Leitung 8 schnell zu den Schaltelementen 1, 2 und 3 gelangen. Auch die Rückführung des Druckmittels aus den Schaltelementen 1, 2 und 3 in die Leitung 10 kann schnell erfolgen, da ein schnelles Abfließen möglich ist. Die Schaltelemente 1, 2 und 3 und somit die Differenzialsperren, sind somit auf einfache Weise schnell betätigbar. Das Schaltelement 1 kann hierbei als hydraulisch betätigte Lamellenkupplung oder als hydraulisch betätigte Klauenkupplung ausgebildet sein.
Bezugszeichenliste

1: Schaltelement
2: Schaltelement
3: Schaltelement
4: Schaltventil
5: Leitung
6: Druckmittelquelle
7: Druckmittelreservoir
8: Leitung
9: Druckbegrenzungsventil
10: Leitung
11: Schaltventil
12: Schaltventil

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1606536 A1 [0003]

Claims

Vorrichtung zum Betätigen eines Schaltelements (1, 2, 3) mit einem Schaltventil (4, 11, 12), welches über eine erste Leitung (8) mit einer Druckmittelquelle (6) verbindbar ist und über eine zweite Leitung (10) mit einem Druckmittelreservoir (7) verbindbar ist und über eine dritte Leitung (5) mit dem Schaltelement (1, 2, 3) verbunden ist, wobei zusätzlich die erste Leitung (8) mit der zweiten Leitung (10) über ein Druckbegrenzungsventil (9) verbunden ist, wodurch in der ersten Leitung (8) ein höherer Druck vorhanden ist, als in der zweiten Leitung (10), dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltventil (4, 11, 12) benachbart zum Schaltelement (1, 2, 3) angeordnet ist, wodurch die Länge der ersten Leitung (8) ein vielfaches der Länge der dritten Leitung (5) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltventil (4, 11, 12) eine Schaltstellung aufweist, in welcher die erste Leitung (8) mit der dritten Leitung (5) verbunden ist und das Schaltventil (4, 11, 12) eine Schaltstellung aufweist, in welcher die zweite Leitung (10) mit der dritten Leitung (5) verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltelement (1, 2, 3) eine Entlüftungsleitung aufweist, welche mit der zweiten Leitung (10) verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltventil (4, 11, 12) als ein Proportionalventil ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckbegrenzungsventil (9) nahe dem Druckmittelreservoir (7) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckbegrenzungsventil (9) nahe dem Schaltelement (1, 2, 3) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Schaltelemente (1, 2, 3) vorhanden sind und jeweils ein Schaltelement (1, 2, 3) von einem Schaltventil (4, 11, 12) betätigbar ist, wobei jedes Schaltventil (4, 11, 12) über die erste Leitung (8) mit einer Druckmittelquelle (6) verbunden ist und über die zweite Leitung mit einem Druckmittelreservoir (7) verbunden ist und über eine Leitung (5) mit dem Schaltelement (1) verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckbegrenzungsventil (9) benachbart zum letzten Schaltventil (12) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltelement (1, 2, 3) eine hydraulisch betätigbare Lamellenkupplung ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltelement (1, 2, 3) eine hydraulisch betätigbare Sperre eines Ausgleichsgetriebes einer Arbeitsmaschine ist.
Arbeitsmaschine mit mindestens einer über ein sperrbares Ausgleichsgetriebe angetriebenen Achse, wobei das Ausgleichsgetriebe ein Schaltelement (1, 2, 3) nach Anspruch 1 aufweist.