DE3401755C2 - Hydraulische Differentialsperre für Fahrzeugantriebe - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine hydraulische Differentialsperre mit veränderbarem Unempfindlichkeitsbereich.

Es sind aus der Praxis verschiedene nach dem Drosselprinzip arbeitende hydraulische Stromteil- und Stromsummiergeräte bekannt, mit welchen die eintretenden Flüssigkeitsströme unabhängig von der Belastung nach einem bestimmten Verhältnis geteilt werden, oder separate Flüssigkeitsströme so summiert werden, daß das Geschwindigkeitsverhältnis der Arbeitsorgane unabhängig von ihren Belastungen beibehalten wird. Die mit separaten Ergänzungselementen, z. B. mit Reglerschiebern versehenen Varianten der bekannten Vorrichtungen, wie z. B. die einschaltbaren-lösbaren hydraulischen Differentialsperren, ermöglichen, daß die Flüssigkeitsströme auf ein gegebenes Steuersignal durch die Umgehung des Reglerschiebers ohne jedwelche Messung oder quantitative Korrektur ungehindert zu den Verbrauchern gefördert werden. Hierbei können an den beiden Enden des Reglerschiebers auch Zentrierfedern angreifen, die dessen Mittelstellung zum Einschaltzeitpunkt sicherstellen.

Eine derartige hydraulische Differentialsperre für Fahrzeugantriebe ist beispielsweise aus der DE-AS 23 26 857 bekannt. Hierbei ist dem hydraulischen Stromteiler ein Differenzdruckventil parallelgeschaltet, über welches die Hydromotoren unter Umgehung des Stromteilers bei höheren Drehzahlen direkt mit dem Drucköl beaufschlagt werden, so daß die Differentialsperre bei hohen Drehzahlen ausgeschaltet ist.

Es sind ferner solche Lösungen bekannt, bei welchen die Regelung durch eine auf ein gegebenes Steuersignal durchgeführte Festsetzung des Reglerschiebers, z. B. mit Hilfe von an den Enden des Reglerschiebers angreifenden Steuerkolben, ausgeschaltet werden kann. Diese Lösung weist gegenüber den oben erwähnten Lösungen den Vorteil auf, daß Umflutleitungen überflüssig sind.

Eine gemeinsame Eigenschaft der erwähnten Lösungen ist, daß zur Messung der zu regelnden Flüssigkeitsströme konstante oder von den summierten Flüssigkeitsströmen abhängig veränderbare Meßdrosseln dienen. Die über die Meßdrosseln fließenden Flüssigkeitsströme rufen Drucksignale hervor, wobei die Differenz dieser Drucksignale den Reglerschieber bei einer Abweichung von dem gegebenen Teilungs-Summierverhältnis den Querschnitt der entsprechenden Leitungen verengend oder vergrößernd bewegt, bis die Druckdifferenz ausgeglichen und das vorbestimmte Mengenverhältnis wiederhergestellt wird.

Eine derartige Regelung erfordert, daß diese Systeme von vornherein mit einem gewissen Energieverlust betrieben werden, der durch den beim Durchfluß der Flüssigkeitsströme durch die Meßdrosseln auftretenden Druckabfall verursacht wird, wobei aber die Systeme mit veränderbaren Meßdrosseln mit einem günstigeren Energieverbrauch und breiterer Umfassung des Flüssigkeitsbereiches arbeiten.

Im Falle von hydraulischen Differentialsperren wird zur Verminderung der Energieverluste im ausgeschalteten Zustand der Differentialsperre außer der Festsetzung des Reglerschiebers in seiner Ausgangslage gleichzeitig eine künstliche Vergrößerung der Querschnitte der veränderbaren Meßdrossel durch das Steuersignal ausgelöst. Dieser Vorgang wird in der Fachliteratur als Entlastung bezeichnet. Eine solche Entlastung wird mit einer bekannten Vorrichtung erreicht, indem die Kombination eines gesteuerten Rückschlagventils kleiner Form und einiger in Umflutleitungen eingebauter konstanter Drosseln kleinen Querschnittes verwendet werden.

Bei Radantrieben entsteht der Synchronfehler nicht nur aus der Abweichung der Drehmomentbedürfnisse, die sich aus der Wechselwirkung der Räder und des Bodens ergibt und die durch die Verwendung eines als Differentialsperre wirkenden Stromteilgerätes mit einer zusätzlichen Drossel als künstliche Belastung kompensiert werden kann; eine Abweichung der Drehzahl der Räder können aber auch unterschiedlich abgenützte Reifen, Reifen mit ungleichem Druck oder Durchmesser, die verschiedenen Kurvenradien der Räder, oder die in ungleich eingestellte Hydromotoren geförderten, gleich verteilten Flüssigkeitsströme verursachen.

Da wegen der Trägheit und des Gewichtes des Fahrzeuges auch eine mechanische, d. h. eine Rad-Boden-Rad-Verbindung zwischen den Rädern zustandekommt, erscheint der durch den sekundären Faktor verursachte Synchronfehler in erster Linie nicht als eine Drehzahlabweichung, sondern als ein dem Stromteilgerät gegebenes, kontinuierliches, positiv rückgekoppeltes Regelsignal. Dies hat zur Folge, daß das Fahrzeug nach dem sprunghaften Erreichen der Leistungsgrenze der Förderpumpe stehenbleibt.

Durch die Erfindung wird die Aufgabe gelöst, eine in hydraulischen Radantrieben verwendbare hydraulische Differentialsperre zu schaffen, die bei niedrigem Energieverlust und großer Umfassung dem Flüssigkeitsstrombereiches ohne jedwelche die Differentialsperre umgehende Umflutleitungen zur Herstellung des ausgeschalteten Zustandes geeignet ist, und die über eine Entlastungsschaltung verfügt.

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Differentialsperre, die einen hydraulischen Stromteiler mit mindestens einem Reglerschieber mit zwei Reglerkanten oder mindestens zwei Reglerschiebern mit je einer Reglerkante und konstanter Länge, sowie eine mit dem Reglerschieber in Reihe geschaltete veränderbare Meßdrossel aufweist und die über eine auf die Meßdrossel einwirkende Entlastungsschaltung mit einer konstanten Drossel und einem gesteuerten Rückschlagventil verfügt, durch dessen Betätigung der Durchflußquerschnitt der Meßdrossel vergrößert wird, und an den Enden des auch im entlasteten Zustand der Differentialsperre bewegbaren Reglerschiebers je eine Feder abgestützt ist, die zwischen der jeweiligen Stirnfläche des Reglerschiebers und einer Innenfläche des Gehäuses des Reglerschiebers angeordnet ist, wobei die Federn eine solche Federkonstante aufweisen, daß der Reglerschieber bei eingeschalteter Differentialsperre erst bei einem Teilungsfehler von etwa 10% anspricht.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß die hydraulische Verbindung zwischen den Rädern einen bestimmenden und regelnden Charakter bekommt und die Drehzahlabweichungen innerhalb einer gegebenen Fehlergrenze auf einem der Fahrtleistung entsprechenden Energieniveau gehalten werden können, wenn das Stromteilgerät mit Federn bedeutender Federkonstante versehen ist, die mit dem Reglerschieber in Wirkverbindung stehen und dadurch einen künstlichen Grundfehler verursachen, so daß der Reglerschieber die Regelung erst beim Fühlen eines Teilungsfehlers über 10% beginnt.

Der wesentliche Vorteil der erfindungsgemäßen Differentialsperre ist darin zu sehen, daß ein automatischer Schutz gegen ein unkontrolliertes Überdrehen der Räder bei hydraulischen Radantrieben auch bei ausgeschalteter Differentialsperre sichergestellt ist.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer der möglichen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung erläutert, die in der Zeichnung als eine schematische Schaltung der erfindungsgemäßen Differentialsperre dargestellt ist.

Wie aus der Zeichnung ersichtlich, weist die Differentialsperre einen Reglerschieber 3 mit zwei Reglerkanten und konstanter Länge auf, der über Leitungen 9 an mit einer Hydraulikquelle Q verbundenen Meßdrosseln 2 angeschlossen ist. Ein gesteuertes Rückschlagventil 1 ist ebenfalls mit der Hydraulikquelle Q über eine Leitung 10 und über in der Leitung 10 eingebaute konstante Drosseln 8 verbunden, wobei das Rückschlagventil 1 über eine weitere Leitung 12 mit einer Kammer 11 hinter einem Schieber 5 der Meßdrosseln 2 verbunden ist. An dieser Kammer 11 sind auch weitere konstante Drosseln 8 enthaltende Umflutleitungen 7 der Meßdrosseln 2 angeschlossen. In dem Reglerschieber 3 sind zwei einen durch die Wahl ihrer Federkonstanten frei wählbaren Unempfindlichkeitsbereich der Differentialsperre sicherstellende Federn 4 angebracht, die an den Stirnflächen 13 des Reglerschiebers 3 und an den Innenflächen des Gehäuses des Reglerschiebers 3 aufliegen.

Das eingeschaltete hydraulische Stromteilgerät mit veränderbarer Meßdrossel arbeitet wegen der eingebauten Federn 4 als eine eingeschaltete Differentialsperre mit einem Unempfindlichkeitsbereich von etwa 10%. Durch die Betätigung des die Entlastungsfunktion durchführenden, gesteuerten Rückschlagventils 1 werden die Meßdrosseln 2 geöffnet, der Druckabfall an ihnen nimmt ab und dadurch nimmt auch die zum gegebenen Fehler gehörende Druckdifferenz ab, wodurch der Reglerschieber 3 von den Federn 4 in seine Mittellage verstellt wird, bei einem über den Unempfindlichkeitsbereich hinausgehenden Anstieg der Druckdifferenz jedoch gegen die Kraft der Federn 4 betätigt wird. Das heißt, daß die Festsetzung des Reglerschiebers 3 in dessen Ausgangslage nicht steif wie bei der Festsetzung des Reglerschiebers durch Steuerkolben ist, sondern diese Art der Festsetzung kann gegen die Federkraft der Federn 4 gelöst werden.

Durch eine entsprechende Dimensionierung der den Schieber 5 der veränderbaren Meßdrosseln 2 betätigenden Feder 6 bzw. der in den Umflutleitungen 7 eingebauten konstanten Drosseln 8 wird erreicht, daß der Reglerschieber 3 im entlasteten Zustand durch die Federn 4 in seine Ausgangslage gestellt wird. In dieser Position ist das Vorhandensein eines maximalen Durchflußquerschnitts sichergestellt, wie es bei einer ausgeschalteten Differentialsperre der Fall ist.

Der Vergleich der Radgeschwindigkeiten, d. h. eine Bildung von zusätzlichen Drosseln, beginnt bei ausgeschalteter Differentialsperre erst über einem Fehlerwert von 30%. Mit einem solchen Unempfindlichkeitsbereich sind die Möglichkeit der Kurvenfahrt des Fahrzeuge mit kleinem Radius und der automatische Schutz gegen ein Überdrehen der Räder sichergestellt.

Claims (1)

1. Hydraulische Differentialsperre für Fahrzeugantriebe, die einen hydraulischen Stromteiler mit mindestens einem Reglerschieber mit zwei Reglerkanten oder mindestens zwei Reglerschiebern mit je einer Reglerkante und konstanter Länge, sowie eine mit dem Reglerschieber in Reihe geschaltete veränderbare Meßdrossel aufweist und die über eine auf die Meßdrossel einwirkende Entlastungsschaltung mit einer konstanten Drossel und einem gesteuerten Rückschlagventil verfügt, durch dessen Betätigung der Durchflußquerschnitt der Meßdrossel vergrößert wird, und an den Enden des auch im entlasteten Zustand der Differentialsperre bewegbaren Reglerschiebers (3) je eine Feder (4) abgestützt ist, die zwischen der jeweiligen Stirnfläche des Reglerschiebers und einer Innenfläche des Gehäuses des Reglerschiebers angeordnet ist, wobei die Federn (4) eine solche Federkonstante aufweisen, daß der Reglerschieber (3) bei eingeschalteter Differentialsperre erst bei einem Teilungsfehler von etwa 10% anspricht.