DE3401754C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein hydraulisches Stromteilgerät nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und ein hydraulisches Stromsummiergerät nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 2.

Ein derartiges hydraulisches Stromteil- bzw. Stromsummiergerät arbeitet nach dem Drosselprinzip. Die Flüssigkeitsströme werden mit Hilfe von konstanten oder veränderbaren Meßdrosseln verglichen, und die Regelung wird mit sich auf die Wirkung von Druckdifferenzen bewegenden Regelschiebern durchgeführt, die eine zusätzliche Drossel bilden und dadurch das erwünschte Teilungs- und Summierverhältnis unabhängig von der Belastung der Verbraucher sichern.

In hydraulischen Radantrieben kann die belastungsunabhängige synchrone Drehzahl der Räder mit Hilfe herkömmlicher Regelschieber mit zwei Regelkanten, durch den Zusammenbau von drei Stromteilgeräten, oder durch den Einbau der Regelschieber und der Meßdrossel in ein gemeinsames Gehäuse gesichert werden. Diese bekannte Lösung ist in der Zeichnung in Fig. 1 dargestellt, die eine vereinfachte theoretische Schaltung eines durch drei Regelschieber mit zwei Regelkanten ausgeführten Stromteilgerätes zeigt. Ein derartiges herkömmliches Stromteilgerät ist beispielsweise auch aus der US 41 21 601 bekannt.

Bei dieser Lösung ist es nachteilig, daß die minimale zur Regelung nötige Druckdifferenz an den Meßdrosseln zweimal erscheint, ferner daß der über den ersten Regelschieber fließende Flüssigkeitsstrom größer ist als die über den zweiten und dritten Regelschieber fließenden Flüssigkeitsströme, wodurch die geometrischen Maße der Regelschieber voneinander verschieden sind. Als weiterer Nachteil kann erwähnt werden, daß die Zahl der Meßdrosseln das zweifache der Zahl der Regelschieber beträgt und die Querschnitte der Meßdrosseln nicht einmal im Falle eines gleichen Teilungsverhältnisses gleich sind.

Aus der Fachliteratur ist eine Lösung bekannt, bei der die Regelung des Flüssigkeitsstromes mit Regelschiebern mit einer Regelkante durchgeführt ist. Das Prinzipschema einer solchen Lösung ist in Fig. 2 dargestellt. Es ist ersichtlich, daß die zur Regelung nötige minimale Druckdifferenz an den Meßdrosseln nur einmal erscheint, dadurch ist auch der Energieverlust kleiner, und über die Regelschieber fließen gleiche Flüssigkeitsströme - ein gleiches Teilungsverhältnis vorausgesetzt -, so daß die geometrischen Maße vorteilhafterweise gleich sein können, wodurch eine einfachere Fertigungstechnologie, und vielleicht sogar ein kleineres Durchlaßmaß und Gewicht erreichbar sind. Die Zahl der Meßdrosseln ist mit der Zahl der Regelschieber, d. h. der Verbraucher gleich, und die Querschnitte der Meßdrosseln sind ebenfalls gleich ausgebildet, wodurch eine kostengünstigere Fertigung und Konstruktion ermöglicht sind. Neben den aufgezählten Vorteilen hat diese Lösung in Kenntnis der gestellten Aufgabe zahlreiche Nachteile, da die Rückkopplung zwischen den Regelschiebern durch eine im geschlossenen Raum angeordnete Flüssigkeit erreicht wird, wobei es sich in der Regel um Öl handelt, ist die Aufrechterhaltung eines konstanten Volumens, aber auch die Dimensionierung des Volumens an sich eine sehr komplizierte Aufgabe, und eine eventuelle Erhöhung oder Verminderung der Zahl der Verbraucher und die damit verbundene Änderung der Zahl der Regelschieber ist nur durch einen totalen Umbau des Stromteil- und Stromsummiergerätes möglich. Ein weiterer Nachteil der erwähnten Lösung liegt darin, daß die die Regelung durchführende Druckdifferenz im Gegenteil zu der Lösung mit Regelschiebern mit zwei Regelkanten immer zwei Regelschieber mit einer Regelkante bewegt, so daß größere Reibungskräfte und eine ungenauere Regelung in Kauf genommen werden muß und ferner eine vollkommene Ausschaltung der Regelschieber aus der Regelung nicht möglich ist.

Aus der DE 27 18 961 A1 ist eine Gleichhubsteuerung hydraulischer Zug- und Druckzylinder bekannt. Hierbei ist der erste Steuerraum jedes Regelschiebers mit der Druckleitung der Pumpe verbunden und der zweite Steuerraum mit einem durch einen Hilfskolben abgeschlossenen Arbeitsraum, der mit einer weiteren andersgearteten Steuereinrichtung verbunden ist.

Aus der IT 4 97 162 ist ein gattungsgemäßes Stromteil- und Summiergerät bekannt. Hier sind alle "rechten" Steuerräume mehrerer Regelschieber mittels eines Verbindungskanals miteinander verbunden. Durch den Verbindungskanal und die dadurch miteinander verbundenen Steuerräume wird ein gemeinsamer Flüssigkeitsraum ausgebildet, welcher mittels weiterer Kanäle mit dem zu den Verbrauchern führenden Flüssigkeitsstrom verbunden ist. Jedoch sind auch hier alle "rechten" Steuerräume miteinander verbunden, wodurch in allen "rechten" Steuerräumen sowie in dem Verbindungskanal der gleiche arithmetische Mitteldruck herrscht, was die Nachteile geringer Betätigungskraft und damit Anfälligkeit für Reibungskräfte mit sich bringt.

Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein hydraulisches Stromteilgerät und ein hydrau­ lisches Stromsummiergerät der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bzw. 2 angegebenen Art zu schaffen, mit welche bei geringer Leckölanfälligkeit eine sensible und von Reibungskräften unbeeinflußte Regelung des Flüssigkeitsstromes erzielt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 bzw. 2 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, ein hydraulisches Stromteil- und Stromsummiergerät mit Regelschiebern mit einer Regelkante für zwei oder mehrere Verbraucher herzustellen, wobei eine Rückkopplung zwischen den einzelnen Regelschiebern so ausgestaltet ist, daß der gemeinsame geschlossene Flüssigkeitsraum geöffnet ist und je ein Steuerraum eines jeden Regelschiebers mit einem an der eigenen Meßdrossel angeschlossenen anderen Steuerraum je eines weiteren Regelschiebers verbunden ist.

Im Sinne einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen hydraulischen Stromteil- und Stromsummiergerätes sind weitere Drosseln in die den einen Steuerraum jedes Regelschiebers mit der eigenen zugehörigen Meßdrossel verbindenden Leitungen eingefügt, und eine einen äußeren Eingriff sichernde Steuerleitung ist mit dem Steuerraum mindestens eines Regelschiebers verbunden. Dadurch wird eine partielle oder volle Lösung der Flüssigkeitsstromregelung zwischen den einzelnen Verbrauchern durch ein Steuersignal ermöglicht.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert, in der lediglich zwei Ausführungsformen der Erfindung dargestellt sind. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 ein Prinzipschema einer bekannten Ausführungsform eines hydraulischen Stromteil- und Stromsummiergerätes,

Fig. 2 eine weitere bekannte Lösung,

Fig. 3 eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Stromteil- und Stromsummiergerätes mit vier Regelschiebern und

Fig. 4 eine vorteilhafte Anwendungsmöglichkeit des erfindungsgemäßen Stromteil- und Stromsummiergerätes gemäß Fig. 3 bei Vierradantrieben.

Wie aus Fig. 3 ersichtlich, enthält das erfindungsgemäße hydraulische Stromteil- und Stromsummiergerät vier Regelschieber 1, 2, 3, 4, mit einer Regelkante, die über in Hydraulikleitungen 5, 6, 7, 8 eingebaute konstante Meßdrosseln 9, 10, 11, 12 an einer Hochdruck-Hydraulikquelle Q angeschlossen sind. Im geöffneten Zustand der Regelschieber 1, 2, 3, 4 fließen die Flüssigkeitsströme über Anschlüsse Q1, Q2, Q3, Q4 einem bestimmten Teilungsverhältnis entsprechend ab. Jeder Regelschieber 1, 2, 3, 4 hat einen Steuerraum 13, 14, 15, 16 an dem die eigene zum Regelschieber gehörende Meßdrossel angeschlossen ist. Ferner weist jeder Regelschieber 1, 2, 3, 4 einen weiteren Steuerraum 17, 18, 19, 20 auf, der mit dem an der eigenen Meßdrossel angeschlossenen anderen Steuerraum eines anderen Regelschiebers verbunden ist. In dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 ist der Steuerraum 13 des Regelschiebers 1 über eine Leitung 21 mit dem Steuerraum 20 des Regelschiebers 4, der Steuerraum 14 des Regelschiebers 2 über eine weitere Leitung 22 mit dem Steuerraum 17 des Regelschiebers 1, der Steuerraum 15 des Regelschiebers 3 über eine weitere Leitung 23 mit dem Steuerraum 18 des Regelschiebers 2 und der Steuerraum 16 des Regelschiebers 4 über eine weitere Leitung 24 mit dem Steuerraum 19 des Regelschiebers 3 verbunden. In Leitungen 25, 27, 29, 31, die den einen Steuerraum eines jeden Regelschiebers mit der eigenen Meßdrossel verbinden, sind konstante Drosseln 26, 28, 30, 32 eingebaut. In den Steuerräumen der Regelschieber sind Federn 33 angeordnet, die zur Einstellung der Ausgangslage der Regelschieber dienen. An den Steuerraum 16 des Regelschiebers 4 ist eine einen äußeren Eingriff ermöglichende Steuerleitung 34 angeschlossen, die den Steuerraum 16 über ein Steuerventil 35 und eine Pumpe 36 mit einem Behälter 37 verbindet.

Es ist ersichtlich, daß die Rückkopplung zwischen den Regelschiebern mit einer Regelkante durch an einem Ende offene Kommunikationsräume ausgeführt ist. Jeder Regelschieber wird durch die Differenz der Druckabfälle an der eigenen und an einer anderen, vorteilhafterweise an der benachbarten Meßdrossel in eine entsprechende Öffnungs- oder Sperrichtung so lange bewegt, bis eine Druckdifferenz an jedem Punkt der an sich geschlossenen Rückkopplungskette besteht.

Die offenen Kommunikationsräume ermöglichen eine einfache Konstruktion, Dimensionierung, Bearbeitung und eine unkomplizierte Änderung des Systems bei Änderung der Verbraucherzahl, zugleich wird auch die Genauigkeit des Systems erhöht, da die die Regelung durchführende Druckdifferenz, die infolge der Abweichung der Flüssigkeitsströme von dem vorbestimmten Verhältnis zustande kommt, nur je einen Regelschieber bewegt, so daß die Einwirkung der Reibungskraft auf die Hälfte - mit der bekannten Variante mit einer Regelkante verglichen - vermindert wird.

Da die erfindungsgemäße Lösung an sich einbaulageabhängig ist, sind die Regelschieber im Interesse der richtigen Funktion wie bei der Anwendung der erfindungsgemäßen Lösung als ein Stromteil- und Stromsummiergerät mit einer Ausgangslage der Regelschieber sichernden schwachen Federn 33 versehen, oder mit Federn bedeutender Federkonstante, die einen Unempfindlichkeitsbereich ermöglichen, wie es bei der Anwendung der erfindungsgemäßen Lösung als hydraulische Ausgleichssperre vorteilhaft ist.

Im Falle von Vierradantrieben kann es auch vorteilhaft sein, daß in bestimmten Fällen, beispielsweise bei hoher Fahrtgeschwindigkeit, die Parallelschaltung aller vier Räder bei gleichzeitiger Auflösung der synchronen Verbindung in eine paarweise Reihenschaltung der Räder geändert werden soll. Das bedeutet, daß zwei Regelschieber völlig geöffnet und zwei Regelschieber völlig gesperrt werden sollen.

Ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel für die obengenannte Anwendung ist aus Fig. 4 ersichtlich.

Die Hochdruck-Hydraulikquelle Q, die mit den Regelschiebern 1, 2, 3, 4 über die Meßdrosseln 9, 10, 11, 12 verbunden ist, hat eine Förderpumpe 38. Der Anschluß Q1 des Regelschiebers 1 ist an einen mit einem Rad 39 zusammengebauten Hydromotor 40, der Anschluß Q2 des Regelschiebers 2 an einem mit einem Rad 41 zusammengebauten Hydromotor 42 und einem Wechselventil 43, der Anschluß Q3 des Regelschiebers 3 an einen mit einem Rad 4 zusammengebauten Hydromotor 45 und der Anschluß Q4 des Regelschiebers 4 an einen mit einem Rad 46 zusammengebauten Hydromotor 47 und dem Wechselventil 43 angeschlossen. Eine gemeinsame Rücklaufleitung 48 der Hydromotoren 40 und 45, sowie eine gemeinsame Rücklaufleitung 49 der Hydromotoren 42 und 47 sind in der Ausgangslage des Wechselventils 43 an einer Rücklaufleitung der Förderpumpe 38 parallel angeschlossen. Mit den Steuerräumen 14 und 16 der Regelschieber 2 und 4 sind weitere mit einem weiteren Wechselventil 50 verbundene Steuerleitungen 34 verbunden. Diese Steuerleitungen 34 sind in der Ausgangslage des Wechselventils 50 voneinander wie auch von der Rücklaufleitung der Förderpumpe 38 getrennt.

Nach der Betätigung der Wechselventile 43 und 50 wird die Regelwirkung der an den Meßdrosseln 10, 12 entstehenden Druckabfälle durch die in den Leitungen 27, 31 der Regelschieber 2, 4 eingesetzten Drosseln 28, 32 aufgehoben. Die Regelschieber 1 und 3 werden völlig geöffnet und die Regelschieber 2 und 4 völlig gesperrt. Auf diese Weise ist die Regelung teilweise ausgeschaltet. Die Räder 39, 41, 44 und 46 laufen unsynchronisiert, paarweise in Reihe geschaltet. Wenn die Wechselventile 43 und 50 wieder in ihre Ausgangslage gestellt werden, wird die Regelwirkung automatisch wiederhergestellt. Die Räder laufen synchronisiert und parallelgeschaltet.

Wenn alle Steuerleitungen 25, 27, 29, 31 an einen Raum gleichen Druckes angeschlossen sind, dann werden die Regelschieber 1, 2, 3, 4 mit Hilfe der Feder 33 in ihre Ausgangslage gestellt, und damit wird ein freier Durchfluß ohne Regelung für die Flüssigkeitsströme gesichert. Das vollständige Ausschalten der Regelung ist z. B. bei der Durchführung eventueller Messungen, wenn das Fahrzeug teilweise hochgehoben ist oder bei der Durchführung von Prüfungen und der Wartung notwendig.

Die aufgezählten Vorteile beziehen sich sinngemäß auf hydraulische Stromteil- und Stromsummiergeräte sowohl für zwei, wie auch für mehrere Verbraucher, da aber die derzeitig verwendeten Geräte für zwei Verbraucher alle mit einem Regelschieber mit zwei Regelkanten ausgeführt sind, soll hier darauf hingewiesen werden, daß die erfindungsgemäße Lösung mit zwei Regelschiebern mit je einer Regelkante trotz ihrer scheinbaren Kompliziertheit (größere Zahl der Bauteile und Bohrungen) einfacher und kostengünstiger hergestellt werden kann, da die genauere Bearbeitung der kürzeren Bohrungen der Regelschieber leichter durchführbar ist. Ferner stimmen die Bauteile mit den Bauteilen der anderen Lösungen mit einer Regelkante überein, wodurch die Größe der Serien erhöht und damit die Kosten gesenkt werden können.

Claims (4)

1. Hydraulisches Stromteilgerät für den Anschluß von mehreren Verbrauchern, mit einem an eine Hochdruck-Hydraulikquelle anschließbaren Haupteingang und mehreren, der Anzahl der Verbraucher entsprechenden Anzahl von Regelschiebern, wobei jeden Regelschieber eine Regelkante, ein von der Hydraulikquelle über jeweils eine Meßdrossel gespeister Regelschiebereingang, ein mit jeweils einem Verbraucher verbundener Regelschieberausgang sowie zwei sich an den beiden Stirnenden des Regelschiebers gegenüberliegende Steuerräume zugeordnet sind und wobei jeweils der erste Steuerraum jeweils über eine erste Leitung mit den zugehörigen Regelschiebereingang verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Steuerraum (13, 14, 15, 16) jedes Regelschiebers (1, 2, 3, 4) jeweils über eine zweite Leitung (21, 22, 23, 24) mit dem zweiten Steuerraum (17, 18, 19, 20) eines jeweils anderen Regelschiebers (4, 1, 2, 3) verbunden ist.

2. Hydraulisches Stromsummiergerät für den Anschluß an mehrere Verbraucher, mit einem Hauptausgang und mehreren, der Anzahl der Verbraucher entsprechenden Anzahl von Regelschiebern, wobei jedem Regelschieber eine Regelkante, ein mit dem Hauptausgang über jeweils eine Meßdrossel verbundener Regelschieberausgang, ein mit jeweils einem Verbraucher verbundener Regelschiebereingang sowie zwei sich an den beiden Stirnenden des Regelschiebers gegenüberliegende Steuerräume zugeordnet sind und wobei jeweils der erste Steuerraum jeweils über eine erste Leitung mit dem zugehörigen Regelschieberausgang verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Steuerraum (13, 14, 15, 16) jedes Regelschiebers (1, 2, 3, 4) jeweils über eine zweite Leitung (21, 22, 23, 24) mit dem zweiten Steuerraum (17, 18, 19, 20) eines jeweils anderen Regelschiebers (4, 1, 2, 3) verbunden ist.

3. Hydraulisches Stromteil- oder Stromsummiergerät nach Anspruch 1 bzw. 2, dadurch gekennzeichnet, daß in die erste Leitung (25, 27, 29, 31) jedes Regelschiebers (1, 2, 3, 4) jeweils eine konstante Drossel (26, 28, 30, 32) eingebaut ist.

4. Hydraulisches Stromteil- oder Stromsummiergerät nach Anspruch 1 bzw. 2, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest an einen ersten Steuerraum (16 bzw. 14, 16) von zumindest einem der Regelschieber (4 bzw. 2, 4) eine einen äußeren Eingriff sichernde Steuerleitung (34) angeschlossen ist.