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Bremssystem mit Notbremsvorrichtung.
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Die Erfindung'liegt auf dem Gebiet der kraftbetätigten Systeme an
Fahrzeugen und bezieht sich insbesondere auf ein druckflüssigkeitsbetätigtes Lenk-
und Bremssystem für Geländefahrzeuge wie selbstfahrende Schrapper mit einem Zugfahrzeug
und einem Elevator. Diese Fahrzeuge werden dadurch gelenkt, daß das Zugfahrzeug
gegenüber dem Schrapper mittels Lenkzylindern verschwenkt wird, die auf beiden Seiten
zwischen den Teilen des Fahrzeuges angeordnet sind.
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Die Betriebsbremsen für die Räder des Zugfahrzeugs und des Schrappers
werden durch den Fahrer vorn Zugfahrzeug aus gesteuert.
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Der Hydraulikkreis für einen Schrapper mit Zugfahrzeug kann zwei
oder mehr Pumpen aufweisen zur Betätigung des Elevators und anderer Komponenten
wie der Lenkzylinder, der Endklappe und der verschiebbaren Bodenplatten. Eine Pumpe
und ein Teil des Hydraulikkreises besitzen dabei Eigenschaften, die speziell für
die Betätigung des Schrapperelevators ausgelegt sind.
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Es kann dies beispielsweise eine Doppelpumpe sein, die zusätzliche
hydraulische Kapazität liefert, die erforderlich ist, wenn der Elevator auf erschwerte
Ladebedingungen trifft. Auf diese Weise kann die optimale Geschwindigkeit des Elevators
besser aufrechterhalten werden. Die zweite Pumpe kann einen anderen Teil des Hydraulikkreises
wie.z.B. die Lenkzylinder mit Druck versorgen. Eine weitere Pumpe betreibt über
einen weiteren Teil des Haupthydraulikkreises die Betriebsbremsen.
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Es sind Anstrengungen unternommen worden, die Teile des hydraulischen
Systems, die unterschiedliche hydraulische Funktionen aufweisen, zu integrieren.
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Dies geschah mit dem Mittel eines sog. "Huckepack'-Hydraulikkreises.
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Knickbare Schrapper mit einem zweirädrigen Zugfahrzeug, auf dem der
Schrapper aufgesattelt ist, haben beispielsweise auf jeder Seite einen Lenkzyllnder,
die die Schwenkbewegung des Zugfahrzeuges gegenüber dem Schrapper um eine vertikale,
zwischen den Fahrzeugs teilen gelegene Schwenkacfse bewirken. Das Lenkrad des Zugfahrzeuges
steuert dabei ein Lenkventil. Dieses Lenkventil steuert wiederum die Zufuhr von
Hydraulikflüssigkeit zu den Lenkzylindern und läßt den einen ausfahren und den anderen
einfahren, Je nachdem ob das Lenkrad in der einen oder anderen Richtung gedreht
wird.
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Der "Huckepack"-Teil des Kreises kann dabei ein Kraftbetätigungs-Bremsventil
umfassen, das die für das kraftbetätigte Lenksystem entwickelte hydraulische Leistung
auch zur Betätigung der Betriebsbremsen des
Zugfahrzeugs und des
Schrappers verwendet. Es wird auf diese Weise eine Doppelfunktion ausgeübt, ohne
daß die Strömungscharakteristik der Druckflüssigkeit beeinträchtigt wird, die zur
Betätigung der kraftbetätigten Lenkung erforderlich ist. Es erUbrigt sich hierbei
ein separater Bremskreis.
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Im einzelnen steuert das hydraulische Bremsventil die Aufladegeschwindigkeit
eines Druckspeichers. Die gesamte Hydraulikflüssigkeit der Pumpe für die Lenkung
strömt durch das Bremsventil. Wenn der Druck im Druckspeicher unter einen Minimaldruck
abfällt, der zur sicheren Betätigung der Betriebsbremsen notwendig ist, leitet das
Bremsventil automatisch einen kleinen Anteil der Hydraulikflüssigkeit aus dem Lenksystem
ab, um den Druckspeicher aufzuladen. Die Auflademenge beträgt nur einige Gallonen
pro Minute und geht demnach zu keiner Zeit huber den maximalen Bedarf hinaus, der
an das System durch den auf die Lenkung entfallenden Teil des Kreises gestellt wird.
Sobald der Druck im Druckspeicher seine obere Grenze erreicht, schließt das Bremsventil
automatisch den Aufladekreis und steht die gesamte Druckflüssigkeit für die Lenkung
zur Verfügung. Wenn der Fahrer die Bremsen anlegen will, wird der Druck im Druckspeicher
freigegeben, so daß Druckflüssigkeit durch die Bremsleitungen zu den Radbremszylindern
strömt und die Betriebsbremsen an dem Zugfahrzeug und dem Schrapper betätigt. Der
Druckzur Betätigung der Lenkzylinder bleibt so während des Bremsvorgangs bestehen.
Der volle Druckflüssigkeits- -strom wird relativ schnell danach wieder hergestellt,
nachdem die für die Wiederaufladung des Druckspeichers erforderliche Flüssigkeitsmenge
aus dem Lenksystem abgezweigt worden ist.
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Erfindungsgemäß wird nun als Weiterentwicklung der "Huckepack"-Bremssysteme
eine Hilfsbremse eingesetzt, die entweder als Notbremse oder Parkbremse verwendet
werden kann, ohne daß die Leistung des Bremssystems beeinträchtigt wird. Bei der
Erfindung wird eine Notbremse in den Anlagezustand gebracht, wenn der Druck in dem
Druckspeicher der Betriebsbremse unter eine noch zulässige H5he abfällt. Der Druck
des Druckspeichers liegt am Bremszylinder der Notbremse, um die Bremsbacken der
Notbremse während des normalen Betriebs in der gelösten Stellung zu halten. Wenn
in dem Druckspeicher ein DruckverTust unter einen für eine zufriedenstellende Betätigung
der Betriebsbremsen erforderlichen Wert auftritt, greifen die Bremsbacken der Notbremse
von selbst an und führen eine Notbremsung herbei.
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Es kann ein handoetätigtes Ventil zum Ablassen von Druck aus dem
Bremszylinder der Notbremse und gleichzeitigen Unterbrechen der Verbindung zu dem
Druckspeicher verwendet werden, um so die Notbremse wahlweise als Parkbremse verwenden
zu können, wenn das Fahrzeug angehalten worden ist.
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In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel können die Bremsbacken der
Notbremse an einer Komponente des Antriebs des Zugfahrzeugs zum Angriff gebracht
werden, wie z.B. an der Antriebswelle des Differentials.
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Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, daß eine NotjParkbremse
vorgesehen ist, die keinen parasitären Effekt auf das hydraulische Hauptsystem ausübt.
Ein weiterer Vorteil ist der Sicherheitsaspekt einer Notbremse, die bei einem Verlust
an Betriebsbremsdruck automatisch betätigt wird.
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Schließlich ist es auch vorteilhaft, daß es sich um eine NotiParkbremse
handelt, die nicht durch Anlage der Bremsbacken der Betriessbremse betätigt wird,
sondern vollständig von den Radbremsen getrennt ist.
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In der Zeichnung ist ein bevorzugtes Ausführungs beispiel der Erfindung
dargestellt.
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Fig. l ist eine SeItenansicht eines Schrappers mit Elevator, der
das erfindungsgemäße kraftbetätigte Brems- und Lenksystem aufweist; Fig. 2 ist ein
hydraulisches Schaltbild, das die Komponenten des kraftbetätigten Brems- und Lenksystems
des Schrappers in Fig. 1 zeigt.
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Fig. l zeigt einen als Ganzes mit lo bezeichneten Schrapper, der
ein Zugfahrzeug 12 aufweist, welches den eigentlichen Schrapper 13 zieht. Die Beladung
des Schrappers wird in bekannter Weise durch einen Elevator 11 unterstützt. Auf
jeder Seite des Jochs 15 ist ein Lenkzylinder 14 angeordnet. Die Lenkzylinder 14
werden durch ein Lenkventilikgesteuert, auf das noch Bezug genommen wird und das
durch das Lenkrad 16 auf dem Zugfahrzeug betätigt wird, um eine Lenkbewegung des
Zugfahrzeuges gegenüber dem Schrapper um die vertikale Schwenkachse bei 17 herbeizuführen.
Das LenkventiliD ist mit dem hydraulischen System des Zugfahrzeugs verbunden, welches
eine hydraulische Pumpefiumfaßt, die von dem bei 18 angeordneten Motor des Zugfahrzeugs
angetrieben wird und auf die noch Bezug genommen wird.
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Die Räder 20 an dem Zugfahrzeug werden von dem Motor über eine Kraftübertragung
angetrieben, die bei 21 angedeutet ist und eine sich nach vorn erstreckende Antriebswelle
22 aufweist, die mit dem Differential 23
des Zugfahrzeugs verbunden
ist. Der Schrapper 13 ist an seinem hinteren Ende von Rädern 24 getragen.
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Die Betriebsbremsen für die Räder 20 des Zugfahrzeugs und die Räder
24 des Schrappers sind an das hydraulische Hauptsystem des Zugfahrzeugs angeschlossen,
von dem ein Teil nachstehend beschrieben wird.
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Gemäß Fig. 2 umfaßt der integrierte Hydraulikkreis 3o der kraftbetätigten
Bremsen des am Zugfahrzeug aufweisenden Schrappers lo Radbremszylinder 31 zur Betätigung
der Betriebsbremsen des Zugfahrzeugs lo und Radbremszylinder 32 für die Betriebsbremsen
des Schrappers 13. Die Radbremszylinder-31, 32 sind mit dem Hydraulikkreis 30 über
eine Bremsleitung 34 verbunden, die an der Auslaßöffnung 35 eines KraftLetätigungs-Bremsventils
36 liegt. Aus dem Vorratsbehälter 37 wird über eine Leitung 38 Druckflüssigkeit
an eine Pumpe 39 geliefert, die unter Druck stehende Flüssigkeit huber eine Leitung
40 an die Einlaßöffnung 41 des Bremsventils 36 gelangen läßt. Von der Einlaßöffnung
41 geht ein Durchlaß 43 aus. Ein Durchlaß 44 enthält eine veränderliche Drosselstelle
46 und ist an den Durchlaß 43 angeschlossen. Die veränderliche Drosselstelle 46
gewährleistet, daß der Druck zwischen Höchst- und Niedrigstwerten liegt, die zur
Betätigung der Lenkzylinder 14 geeignet sind. Eine Leitung 4d geht von der Auslaßöffnung
47 aus und leitet den der Lenkung dienenden Druck zu einem Lenkventil 50, welches
die Lenkzylinder 14 steuert. Der Fahrer steuert das Lenkventil 50 über das Lenkrad
16 und erzielt ein Ausfahren des Lenkzylinders 14 auf der einen Seite und ein Einfahren
des Lenkzylinders 14 auf der gegenüberliegenden Seite und damit eine Lenkbewegung
des Zugfahrzeugs
12 um die Schwenkachse 17. An das Lenkventil 50
ist eine Leitung 51 zum Zurückleiten von Rückflussigkeit aus den Lenkzylindern 14
über die Hauptrückleitung 3 in den Vorratsbehälter 37 vorgesehen. Ein auf einen
oberhalb des Betriebsdrucks für die Lenkzylinder 14 eingestelltes Uberdruckventil
54 ist zwischen der Zuführleitung 40 und der Rückleitung 53 angeschlossen.
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Das kraftbetätigte Lenksystem enthält das Bremsventil 36. Ein Teil
der für die Lenkung vorgesehenen Hydraulikflüssigkeit tritt in den Durchlaß 45 des
Bremsventils 36 ein. Dieser Teil ist relativ klein, so daß der die Zufuhr von Hydraulikflüssigkeit
zur Betätigung der Lenkzylinder nicht merklich mindert.
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Dieses kleine Volumen lädt einen Druckspeicher 56 auf und wird durch
den Durchgang 57 des Hauptbremsventils 36 an eine Auslaßöffnung 58 geleitet. Eine
Leitung 60 verbindet die Auslaßöffnung 58 mit der Einlaßöffnung 62 des Druckspeichers
56. Solange der Druck im Druckspeicher 56 unter einem für eine zufriedenstellende
Arbeitsweise der Betriebsbremsen notwendigen vorbestimmten Wert liegt, wird eine
kleine Menge Hydraulikflüssigkeit aus dem kraftbetätigten Lenksystem abgezweigt,
um den Bedarf des kraftbetätigten Bremssystems zu decken. Beispielsweise kann das
Bremsventil 36 9 bis 13,5 1 pro Minute an für die Lenkung vorgesehener Druckflüssigkeit
ableiten, bis der Druckspeicher 56 den erforderlichen Druck erreicht hat. Ein Rückstrom
von Druckflüssigkeit aus dem Druckspeicher 56 über den Durchlaß 57 in den Durchlaß
45 wird durch ein Rckschlagventil 65 verhindert.
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Das kraftbetätigte Lenk- und Bremssystem 30 verkörpert so eine "Huckepack"-Beziehung,
in der beide
Systeme von einem gemeinsamen Kreisteil, Ventil, einer
gemeinsamen Pumpe und einem gemeinsamen Vorratsbehälter her funktionieren. Weiterhin
ist in das System 3o erfindungsgemäß ein Kreis 70 einer NotfParkbremse integriert.
Die Bremsbacken 71 für Notbremsung oder Parken liegen an der Eingangswelle 22 des
Differentials 23 des Zugfahrzeugs. Die Backen 71 werden über Federn 73 betätigt,
die gegen Kolben 74 wirken, die wiederum in Zylindern 75 arbeiten und die' Bremsbacken
71 in eine Stellung des Angriffs an der Eingangswelle 22 bringen. Die Zylinder 75
stehen über Leitungen 76, 77 mit einem Magnetventil 78 in Verbindung, das einen
normalerweise offenen Durchlaß 79 aufweist, der mit einer Leitung 80 in Verbindung
steht, die wiederum an dem Druckspeicher 56 liegt.
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Auf diese Weise steht der Druck des Druckspeichers 56 nicht nur an
der Auslaßöffnung 58 des Hauptbremsventils zur Betätigung der Betriebsbremsen 31,
32 des Zugfahrzeugs bzw. Schrappers zur Verfügung, sondern wird unter normalen Betriebsbedingungen
huber das Ventil 78 auch den Zylindern 75 der Not-/Parkbremse aufgeprägt, so daß
die Kammern der Zylinder 75 unterhalb der Kolben 74 unter Druck stehen und die Federn
73 in einem zusammengedrückten Zustand gehalten werden, so daß die Bremsbacken 71
außer Eingriff an der Eingangswelle 22 gehalten werden. Ein Abfall des Drucks im
Druckspeicher 56 unterhalb den für ein sicheres Arbeit ten derBetriebsbremsen 31,
92 notwendigen Wert, der aus irgendeinem Grund wie z.B. einem Bruch in der Bremsleitung
34 zustande kommen kann, läßt automatisch den Druck in den Kammern der Zylinder
75 abfallen, der sonst die Bremsbacken 71 außer Angriff hält, so daß die Federn
73 die Bremsbacken 71 der Notbremse in Angriff bringen
können.
Wenn der den Druckabfall in dem Druckspeicher 56 verursachende Zustand behoben ist
und das Bremsventil 36 den Druckspeicher 56 auf einen zur Betätigung der Betriebsbremsen
31, 32 sicheren Druckwert wieder aufgeladen hat, ist auch der Druck in den Kammern
der Zylinder 75 wieder hergestellt, so daß die Notbremse außer Angriff kommt.
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Vorzugsweise, jedoch nicht notwendig erforderlich, ist das Ventil
78 wahlweise betätigbar, -so daß die Bremsbacken in Anlage an der Eingangswelle
22 gebracht werden können, wenn es erwünscht ist, ohne dabei den Aufladedruck des
Druckspeichers für die Betätigung der Betriebsbremsen 31, 32 zu beeinflussen, Zu
diesem Zweck wird das Ventil 78 über die Spule 82 und einen Schalter 83 vom Armaturenbrett
des Zugfahrzeugs 12 her gesteuert. Durch Schließen des Schalters 83 bewirkt der
Fahrer, daß das Ventilelement des Ventils 78 eine andere Stellung einnimmt, so daß
der Durchlaß 79 geschlossen und der über die Leitung 80 vermittelte Druck des Druckspeichers
56 abgesperrt wird und statt dessen das Ventilelement des Ventils 78 den Durchlaß
79 mit dem Durchlaß 86 verbindet, der wiederum mit der Rückleitung 53 zum Vorratsbehälter
37 in Verbindung steht. Auf diese Weise kann der Fahrer wahlweise die Bremsbacken
51 zur Anlage bringen, wenn das Fahrzeug angehalten wird, indem er den Schalter
83 betätigt, der den Druck in den Kammern der Zylinder 75 abläßt und den von dem
Druckspeicher 56 herrUhrenden Druck absperrt. In diesem Zustand greifen die Bremsbacken
71 unter der Wirkung der Federn 73 an der Eingangswelle 22 an und dienen als Parkbremse.
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Wenn der Schalter 83 wieder geöffnet wird, kehrt das Ventil 78 in
seine normalerweise offene Stellung
zurück, wie sie in Fig. 2 dargestellt
ist, woraufhin derDruck des Druckspeichers 56 in die Kammern der Zylinder 75 gelangt
und die Bremsbacken 71 wieder außer Angriff bringt.