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Hydraulische Bremsventil-Anordnung fUr Fahrzeuge mit hydrauli-
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schem Fahrantrieb und Fahrzeuge mit einer solchen Bremsventil-Anordnung
Die Erfindung betrifft eine hydraulische Bremsventil-Anordnung für Fahrzeuge mit
hydraulischem Fahrantrieb, in welchem ein durch ein Steuergerät an eine Pumpe und
einen Tank anschließbarer Hydraulikfahrmotor vorgesehen ist, in dessen bei Vorwärtsfahrt
an den Ablauf angeschlossene Leitung ein Bremsventil als Schieber drosselventil
angeordnet ist, das in Abhängigkeit von dem Druck in der mit der Pumpe in Verbindung
stehenden, den Zulauf bildenden Leitung steuerbar ist.
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Ferner bezieht sich die Erfindung auf ein Fahrzeug mit, einer solchen
Bremsventil-Anordnung.
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Zugrundeliegende Fahrzeuge sind beispielsweise Hydraulik-Bagger. Diese
haben eine maximale zulässige Fahrgeschwindigkeit, die durch die Pumpenförderleistung
gegeben ist. Bei Bergabfahrt ergibt sich ohne Bremsung eine Geschwindigkeitssteigerung
in höhere Fahrgeschwindigkeiten als der zulässigen. Dabei kann es auch zu Schäden
am hydraulischen -Fåhrantrieb
kommen, weil unzulässig hohe Drehzahlen
des Fahrmotors, der mit den Rädern in Verbindung steht, möglich werden.
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Die bekannten Bremsventile lassen direkt und somit unter der Wirkung
von Druckschwellen in Abhängigkeit vom Zulaufdruck bei hohem Zulaufdruck zum Fahrmotor
einen ungehinderten Sücklauf durch die Ablaufleitung zu. Bei Abnahme des Zulaufdrucks
unter einem bestimmten Wert, aufgrund eines sogenannten Schiebeantriebs des Fahrmotors
vom Fahrzeug her, sperrt der Brerzsschieber des bekannten Bremsventils den Rüc--lauS
durch Drosselung der Ablaufleitung allmählich ab. Durch den sich dadurch bildenden
Stau im Ablauf wird der Fahrmotor ibrestutzt und eine Bremsung gegenüber überhöhter
Bahrgeschwindigkeiten erzeugt.
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Diese bekannte Ausführung hat den Nachteil starker Schwingungsempfindlichkeit,
weil die Beschleunigung im Sinne eines Überdrehens des Fahrantriebs nicht stetig
verläuft. Dieses ergibt sich auch durch die unmittelbare Einführung des Zulaufdrucks
in das bekannte Bremsventil. Man hat daher in dem Bremsventil eine große Dämpfung
durch starke Bemessung von Stützfedern eingeführt. Hierdurch entsteht aber eine
ungünstige Ansprechhysterese des Bremsventils, so daß der Einsatz beschränkt ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine hydraulische Bremsanordnung
zu schaffen, die den einsatz des Ventils regelt und dabei eine Bremskennlinie schafft,
die in einem angesteuerten Bremsbereich eine gleichmäßige Bremsung durch Drosselung
der Rücklaufleitung herbeiführt und auch weitestgehend schwingungsfrei arbeitet.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß dem
Schieberdrosselventil
in der Ausführung als Zwei-Wege-Strom-Regelventil (im folgenden auch als Bremsventil
bezeichnet), ein Vorsteuerventil zugeordnet ist, durch weiches ein Vorsteuerraum
des Schieberdrosselventils bei einem Zulaufdruclr oberhalb eines einstellbaren Wertes
entlastbar ist, und daß in der Ablaufleitung eine Meßblende angeordnet ist, deren
Druckgefälle an das Zwei-Wege-Strom-Regelventil, einerseits an den Federraum einer
auf dessen Bremsschieber einwirkenden Feder und,andererseits an seinen Vorsteuerraum
angeschlossen ist. Die Dleßblende in der Ablaufleitung ergibt entsprechend der Durchflußmenge
ein Druckgefälle A p, das steuerungstechnisch im Vorsteuerraum und im Federraum
wirksam wird und daher eine bemessene Beaufschlagung aus einem Druckunterschied
in der Ablaufleitung einführt. Allein dieser Druckunterschied würde aber bereits
wirksam werden, wenn noch nicht die zulässige Höchstgeschwindigkeit des Fahrzeugs
erreicht ist, d.
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h. ein Druckunterschied ergibt sich auch bei normalen Rücklaufmengen
des hydraulischen Antriebsmittels. Das- Vorsteuerventil vermeidet dabei den Einsatz
des Vorsteuerdrucks unter halb einer bestimmten Grenze dahingehend, daß der Vorsteuerraum
des Bremsventils oberhalb eines durch Einstellung des Vorsteuerventils auf einen
wählbaren Druck zum Tank'entlastet wird. Dalnit wird der Druckunterschied an der
Meßblende erst aufgrund einer Talfahrt, bei der sich der Zulaufdruck unter einem
bestimmten Wert einstellt, wirksam. Dieses Vorsteuerventil ,ist in eine Verbindung
zwischen dem vorsteuerseitigen Anschluß der Meßblende und an den Vorsteuerraum-angeschlossen.
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Bevorzugt wird, daß dem Zwei-Wege-Strom-Regelventil eine Bypaßdüse
parallel geschaltet ist, die sowohl Druckspitzen abführt als auch einen Mindest-Drucknittelstrom
bei vollständig geschlossenem Bremsschieber zuläßt. Dadurch wird eine geglättete-Betriebsweise
gerade auch in Verbindung mit der Meßblende
möglich. Hierbei wird
in einer zweckmäßigen Ausführungsform einbezogen, daß die Bypaßdüse etwa 20 % Querschnitt
bezüglich der Meßblende aufweist. Dadurch ergeben sich gUnstige Arbeitsbedingungen.
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Besonders bevorzugt wird jedoch, daß dem Vorsteuerraum ein einstellbare
Überdruckventil zugeordnet ist, das zur Ablaufleitung zum Tank hin öffnet, und daß
der Vorsteuerraum mit der Ablaufleitung zwischen Hydraulikfahrmotor und der Meßblende
durch eine Drossel verbunden ist, bzw. deren Einstellung auf das Überdruckventil
abgestimmt ist, wobei bei Ansprechen des aber druckventils das Zwei-Wege-Strom-Regelventil
als vorgesteuertes Überdruckventil wirksam ist. Dadurch ergibt sich ein günstiger
Wechsel des Bremsventils im Funktionsbereich. Hierdurch werden besonders, günstige
Fahrcharakteristiken im Sinne obiger Ausführungen erreicht. Einbezogen wird dabei,
daß das Vorsteuerventil in Abhängigkeit von der Drossel ausgelegt ist.
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Hierdurch kann eine Abstimmung auf fahrzeugbedingte Größen erfolgen.
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In einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung ist an den Vorsteuerraum
ein Rückschlagventil angeschlossen, durch welches beim Rückwärtsfahren des Fahrzeugs,
bei dem sich die Zuleitungen zwischen Ablauf und Zulauf in der Funktion vertauschen,
ein eventueller Steuerdruckaufbau im Vorsteuerraum ableitbar ist. Dadurch wird die
Einsatzfähigkeit verbessert.
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Eine glatte Charakteristik wird durch die Ausgestaltung eines Kolbens
im Vorsteuerventil mit Regelflächen oder Einschnitten gefördert, die beinEinsatz
in die Regelstellung zur Entlastung des Vorsteuerraums ein allmähliches Öffnen und
Schließen bewirken und eine kontinuierliche Regelung und Ansteuerung des Bremsschiebers
des Bremsventils gewährleisten.
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Durch die Bemessung einer konstanten Drossel oder ihrer Einstellung
und die Parallelschaltung des Rückschlagventils, das sich von der Vorsteuerleitung
zur Ablaufleitung am Ausgang des Fahrmotor hin öffnet, ist gewährleistet, daß beim
Rü-ckwärtsfahren ein eventueller Steuerdruckaufbau im' Vorsteuerraum abgebaut werdenkann,
so daß der Bremsschieber beim RUckwärtsfahren offen bleibt und auch keine Druckverluste
in dieser Betriebsweise beim RUckwärtsfahren entstehen, wenn durch die sonst als
Ablauf wirkende Leitung Druckmittel zugeführt wird.
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Die Erfindung schafft nicht nur eine neue Bremsventil-Anordnung mit
den angegebenen Merkmalen, sondern auch eine bestimmteräumliche Ausführung im Zusammenbau,-in
welchem das als Bremsventil ausgeführte Zwei-Wege-Strom-Regelventil mit dem Bremsschieber-
als Hauptverschleißteil in einem Gehäuseteil angeadnet ist, an das die zusätzlichen
Ventile, Uberdruckventil, Vorsteuerventil, Rückschlagventil als Gehäuseabschnitt
angeflanscht sind. Dadurch läßt sich der Hauptverschleißteil leicht auswechseln.
Einbezogen wird dabei» daß im angeflanschten Gehäuseabschnitt auch die einstellbare
Drossel angeordnet ist. Ferner ist zweckmäßig die Meßblende unmittelbar im Anschluß
des Zwei-Wege-Strom-Regelventils angeordnet.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels
erläutert, das in der Zeichnung dargestellt ist. In der Zeichnung æigen: Fig. 1
ein Schaltschema des Bremsventils im Anschluß zum Steuergerät und Fahrmotor, Fig.
? . eine Draufsicht auf das Bremsventil z.T.' in aufgebrochener Darstellung, Fig.
3 einen Schnitt längs der Linie III - III durch Fig. 2,
Fig. 4
einen Schnitt längs der Linie IV-- IV durch Fig. 3, Fig. 5 einen Schnitt längs der
Linie V - V durch Fig. 3.
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In allen Fig.. sind gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
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In dem Schaltschema sind der hydraulische Fahrmotor 1 und das Steuergerät
2 mit zwei Anschlüssen 3, 4 gezeigt, die andererseits beim Anschluß 5 zum Tank 6
bzw. einem Anschluß 7 zu einer Pumpe 8 wahlweise verbindbar sind. Im vorliegenden
)?all ist die Leitung 9 als Verbindung zwischen dem Anschluß 3 und dem Fahrmotor
1 als Ablauf vorgesehen, die mit dem Tank 6 verbunden ist, während die andere Leitung
10 den Zulauf in Verbin(luns;rniX der Pumpe darstellt.
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Die Leitung 9 ist in ein strichpunktiert angedeutetes Feld 1.1 einbezogen,
daß das Gehäuse für das Bremsventil in .der besonderen Ausgestaltung enthält.
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In diesem Gehäuse befindet sich das eigentliche Bremsventil 12 mit
einem Vorsteuerraum 13 und einem Federraum 14, in dem eine einstellbare Feder 15
für den schematisch angedeuteten Bremsschieber 16 angeordnet ist. Zwischen diesem.Bremsventil
und dem Fahrmotor 1 ist innerhalb des Gehäuses eine Meßblende 17 angeordnet. Von
der dem Fahrmotor 1 zugekehrten Seite ist eine Zuleitung 18 zu dem Vorsteuerraum
13 bzw. einer Vorsteuerleitung 19 geführt. In dieser Zuleitung is-t eine einstellbare
Drossel 20 angeordnet. Dieser Drossel 20 parallel ist.eine Leitung 21 mit einem
Rückschlagventil 22.vorgesehen, das sich von der Vorsteuerleitung 19 zur Leitung
9 hin öffnet, und zwar zu einem Anschluß zwischen dem Fahrmotor 1 und der Neßblende
17. Dieses Rückschlagventil ermöglicht nach obigen Darlegungen
einen
Betrieb auch für Rückwärtsfahrt zur Entlastung des Vorsteuerraums 13.
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Von der Leitung 9 geht zwischen dem Bremsventil 12 und der Meßlende
17 ein Leitungszweig 23 zu dem Federraum 14. In diesem Leitungszweig ist eine Drossel
24 angeordnet, die die Aufgabe hat, das Druckgefälle an der Meßblende unter Vermeidung
von stoßartigen Belastungen, d. h. für eine zusätzliche Dämfung in den Federraum
14 einzuführen. Entsprechend wirkt auch bereit die Drossel 20, die einstellbar ist,
und deren instellung auf andere Teile der Anordnung abgestimmt wird.
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Zur weiteren Dämpfung ist aber dem Zwei-Wege-Strom-Regelventil bzw.
Bremsventil 12 eine Bypaßdüse 47 durch eine Leitung 48 parallel geschaltet. Auch
diese Bypaßdüse hat die Aufgabe, Spannungsspitzen aufzunehmen und vor allem einen
Durchfluß am Bremsventil 12 vorbei unter allen Umständen zu gewährleisten, d. h.
auch abgesehen von der Dämpfungswirkung iz. Falle einer Rückwärtsfahrt einen Mindestdurchgang
zuzulassen.
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An die Vorsteuerleitung 19 ist ein Vorsteuerventil 25 angeschlossen,
das eine Sperrstellung 26 und eine geregelte.Durchgang,sstellunF, 27 aufweist und
durch Druck in einem Vorsteuerrrnm 28 bet-igbar ist, der dieser einen Anschluß 29
mit der Zulaufleitung 10 verbunden ist, und zwar derart, daß die r;eregelte Durchgan'sstellung
27 in Funktion gebracht wird, wem der Druck in der Zulaufleitung 10 unter ein bestimmtes
Malti sin1t. Auf dem Vorsteuerventilschieber wird andererseits eine Feder 30, die
insbesondere einstellbar ist, um eine Ansprechgrenze einzuführen. Der Raum für die
Feder 30 ist durch den Durchgang 31 zum Tank 6 hin entlastet. Die Anschlußverbindung
32 zum Tank wird durch das Vorsteuerventil 25 mit der Vorsteuerleitung 19 verbunden
oder von ihr getrennt. Die Einstellen; des Vorsteuerventils erfolgt nicht nur hinsichtlich
der
hnsprechschwelle in der anderen Leitung 10, sondern auch unter Einbeziehung der
Ansprechschwellen anderer an die Vorsteuerleitung angeschlossener Steuermittel.
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hin die Vorsteuerleitung 19 ist Serner ein einstellbares Überdruckventil
33 zur Verbindung mit dem Steuerschieber, insbesondere der Leitung 9, angeschlossen.
Dieses hat den Zweck, den Bremsschieber 16 des Bremsventils 12 als vor>esteuertes
Überdruckventil arbeiten zu lassen, wobei letztere Wirkung nach dem Ansprechen des
Überdruckventils 33 entsteht, das in Abstimmung mit der Einstellung der Drossel
t?0 ausgelegt ist.
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Wenn vorstehend von Leitungen innerhalb des Gehäuses 11 gesprochen
wird, dann handelt es sich um Bohrungen oder Kanäle in einem Gehäuse, wie es in
den Fig. 2 - 4 dargestellt ist.
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In diesem ist der Bremsschieber 16 in einer Bohrung 34 geführt. Auf
den Bremsschieber wirkt die durch eine Stellschraube 35 einstellbare Feder 15, die
im Federraum 14 angeordnet ist. Andererseits ist am Bremsschieber der Vorsteuerraum
13 angeordnet.
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Die Bohrung 34 hat zwei ringförmige Aussparungen 36, 37, wel,-che
mit Ringstegen 38, 39 am Bremsschieber zusammenarbeiten.
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Der Ringsteg 39 ist mit Regeleinschnitten 40 versehen.
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Die zum Motor führende Verbindung der Leitung 9 wird bei 41 angeschlossen.
In diesem Anschluß ist im Durchgang zum Bingkanal 37 die Meßblende 17 vorCesehen.
Vor dieser t4eßblende zweigt die Zuleitung 18 zum Vorsteuerraum 13 -ab, wobei in
dem Anschluß an den Vorsteuerraum durch die Vorsteuerleitung 19 die 1bypaßdrossel
20 als Feindrossel angeordnet ist. lierbei handelt es sich um einen als Stellschraube
49 ausgebildeten Drosselkörper, der in ein Innengewinde einer Bohrung 50 eines Gehäuseabschnitts
51 eingeschraubt- und in seiner Einstellung,
festlegbar ist; das
der Zuleitung 18 vor der Meßblende 17 zugekehrte. Ende hat Regeleinschnitte 52,
durch welche eine bemessene Einstellung zum Durchgang 53 zu der Vorsteuerleitung
19 möglich ist. Vor dem Kopf der Drossel 20 .ist der Anschluß 21 zum RUckschlagventil
22 erkennbar, welches in Fig. 5 mit seinem Ventilkörper 54 und der ihn abstützenden
Feder,55 gezeigt ist. Aus Fig. 5 ist bereits die Art der Anflanschung des Gehäuseteils
51 an das Hauptgehäuse mit dem Bremsschieber erkennbar. In diesem Zusammenhang wird
auch auf die Fig. 2 Bezug genommen. Dabei ist erkennbar, daß der Bremsschieber in
einem Gehäuseteil 56 angeordnet ist, an welchem in in Fig. 3 ersichtlicher Weise
ein Gehäuseeinsatz 57 angeordnet ist, der den Federraum 14 aufnimmt.
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In dem Gehäuseteil 51 ist in Verbindung mit der Vorsteuerleitung 19
ein Ringraum 58 des Vorsteuerventils 25 angeordnet, das im ganzen in Fig. 4 gezeigt
ist. Dieses s Vorsteuerventil 25 hat den im ganzen mit 59 bezeichneten Ventilschieber,
der zwischen dem Ringraum 58 und dem Ringraum 65 arbeitet, wobei neben einer Steuerausnehmung
66 im Ventilschieber 59 eine Dichtung 61 angeordnet ist und die Kante der Ausnehmung
66 zum Ringraum 58 abgefast oder mit Regeleinschnitten 67 versehen ist. Der erwähnte
Vorsteuerraum 28 dieses Ventils schließt sich an'den Ringeinschnitt 62 durch die
radialen Durchgang 63 an, wobei im Vorsteuerraum ein Anschlagkolben 64 angeordnet
ist. Die radialen Durchgänge 63 münden im Bereich eines Ringraumes 60 mit dem Anschluß
29.
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Der Anschluß 3,2 zum Tank 6 ist an den Ringraum 65 angeschlossen.
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Der Ventilschieber ist auf einen Federsatz 30 abgestützt, der durch
die Schraube 68 einstellbar ist.
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Aus Fig. 3 ist erkennbar, daß die Leitung 9 zum Steuerschieber bei
69 angeschlossen ist. An diesem Anschluß~ist auch die
Bypaßdüse
47 angeschlossen, die durch eine Schraube 70 einstellbar ist, und die durch die
Leitung 71 mit dem Ringraum 37 in Verbindung steht.
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Aus Fig. 3 ist ferner die Anordnung des Überdruckventils 33 am Gehäuseteil
51 erkennbar, wobei in Fig. 3 der durch eine einstellbare Feder 42 abgestützte Ventilkörper
43 gezeigt ist. Der Federraum 44 steht durch einen Kanal 45, auch in Fig.
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2 gezeigt, mit dem Anschluß 69 zum Steuerschieber in Verbindung, wobei
sich die Kanäle im Gehäuse aus der Darstellung ergeben. Die Drossel 24 ist im Bremsschieber
16 vorgesehen, und die Zuleitung 23 verläuft gemäß Fig. 3 durch den Bremsschieber
und durch Querbohrungen 72 zum Ringraum 37, d.h. an einer AnschlußsteLe zwischen
der Meßblende 17 und dem-,Bremsschieber.
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Je nach Stellung des Ventilschiebers ist der Ringraum 58 mit dem Ringraum
65 und damit mit dem Tank verbunden oder von ihm getrennt.
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