DE1655130A1 - Kraftfahrzeugantriebe mit Dauerbremsen und Vorrichtungen zu deren Steuerung - Google Patents
Kraftfahrzeugantriebe mit Dauerbremsen und Vorrichtungen zu deren SteuerungInfo
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Description
Kraftfahrzeugantriebe mit Dauerbremsen und -Vorrichtungen zu deren Steuerung
Die Erfindung betrifft Kraftfahrzeugantriebe, d.h. Vorrichtungen, welche die Umdrehungen der Motorwelle eines
Kraftfahrzeuges auf die Antriebsräder und umgekehrt übertragen und die ein Wechselgetriebe zur Veränderung des Verhältnisses
zwischen der Drehgeschwindigkeit der Antriebsräder und der Motorwelle sowie eine zwischen Motor und Getriebe
zwischengeschaltete Kupplung aufweisen. Über diese Vorrichtungen
hinaus zeigt die Erfindung eine Dauerbremse, welche Bremskräfte auf das zwischen Kupplung und Getriebe liegende
Wellenstück ausübt.
Die Erfindung zeigt auch die Steuersysteme für diese Antriebe. Die Erfindung hat besonders zum Ziel, die Vorrichtungen
und Systeme aufzuzeigen, die den Heutigen unterschiedlichen Anforderungen der Praxis besser entsprechen, insbesondere
was den Wirkungsgrad der Kühlung der Dauerbremse (Retarder),
deren niedrige Herstellungskosten und deren niedriger Ausfall betrifft.
Die Erfindung ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet,
aass die Dauerbremse oder der Retarder, der in einem
Antrieo der vorstehenden Art angeordnet ist, eine niedrige
Bremskraft aufweist 3 d.h, eine Kraft,, die nicht ausreicht
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um eine wirkungsvolle Verzögerung sicher zu stellen, wenn ein hoher Gang eingelegt ist, und dass der Retarder direkt oder
unter Zwischenschaltung einer in einem geschlossenen Strömungskrelslauf
umlaufenden Kühlflüssigkeit von einer von der Motorwelle angetrieDenen Lüftersehraube oder Ventilator gekühlt
wird.
Die Erfindung umfasst neben dieser Hauptanordnung noch
bestimmte andere Anordnungen, die vorzugsweise gleichzeitig verwendet werdendes können jedoch Destimmte Vorrichtungen im
Bedarfsfall auch getrennt angewandt werden) und von denen im Nachstehenden ausführlicner die Rede ist.
Es betrifft dies eine zweiue Anordnung in einem Antrieb
der vorstehenden ArO, gemäss der Mittel vorgesehen sind,
welche die von der Dauerbremse ausgeübten -Bremskräfte automatisch
aufheben, wenn das Getriebe im Leerlauf laufe. Die vorstehend
genannten Mittel werden vorzugsweise durch das öffnen oder das Schliessen exnes aux-oh den Getriebeschalthebel betätigbaren
elektrischen Kontaktes gesteuert.
Die Erfindung wird durch die nachfolgende Beschreibung und die anliegenden Zeichnungen anhand eines Ausführungsbeispieles
näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugantriebs
gemäss der Erfindung;
Fig. 2 eine schematische Darstellung des erfindungsgemässen Steuersystems zur Steuerung einer als elektrische^· Wirbelstrombremse
ausgebildeten Dauerbremse;
Fig. 3 eine schematische Darstellung des erfindungsgemässen Antriebs mit Steuersystem zur Steuerung einer als hydrodynam/Bischen
Wirbelbremse ausgebildeten Dauerbremse.
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Der nach, der Erfindung aufgebaute Kraftfahrzeugantrieb
mit einem Motor 1, einer Kupplung 2, einem Getriebe und einer Kraftübertragung 4 zu den Antriebsrädern 5 und die
in diesem Antrieb, angeordnete sichere und wirtschaftliche
Dauerbremse 6 können in der nachfolgenden oder einer analogen
Weise ausgeführt sein. Bevor auf den Kernpunkt des Erfindungsgegenstandes eingegangen wird, erscheint es zweckmässig
aufzuzeigen, dass es bekannt ist, eine Dauerbremse, auch Retarder oder Motorbremse genannt, bei dieser Art von
Antrieb zwischen dem Wechselgetriebe und dem zwischen den Halbachsen der Antriebsräder liegenden Differentialgetriebe
anzuordnen, wobei die Umdrehungsgeschwindigkeit der Schwung- M
scheibe bzw. des Rotors der Dauerbremse mit der Umdrehungsgeschwindigkeit der Antriebsräder immer in einem konstanten
Verhältnis steht.
Wenn die Dauerbremse so ausgeführt ist, dass die auf
die Schwungscheibenwelle ausgeübte Bremskraft praktisch unabhängig
von der Geschwindigkeit dieser Welle ist, so verändert sich folglich die Bremskraft praktisch linear mit dieser Geschwindigkeit.
Da ferner die in Frage stehende Dauerbremse hauptsächlich
dazu bestimmt ist, das Fahrzeug mit einer relativ niedrigen Geschwindigkeit laufen zu lassen, wenn es einen Berg ^
mit starkem Gefälle hinabfährt, erschien es zweckmässig, diese Vorrichtung so auszulegen, dass sie eine erhöhte Bremskraft
bei niedriger Geschwindigkeit, d.h. letztendlich eine "
sehr hohe Bremskraft ausübt·
Diese Lösung bringt zwei Nachteile mit sich, einmal einen hohen Ausfall und einen hohen Preis der Dauerbremse und
zum anderen die Gefahr einer übermässig starken Bremsung bei hohen Geschwindigkeiten des Fahrzeuges * Eine derartige Bremsung,
bei diesen Geschwindigkeiten kann leicht zur Folge haben,
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dass die Eäder durchrutschen und das Kraftfahrzeug schleudert·
Es sei auch daran erinnert, dass bereits vorgeschlagen wurde, die Dauerbremse eines Fahrzeuges mittels des durch
den Kühler des Fahrzeuges hindurchlaufenden Kühlwassers zu
kühlen, wobei der Kühler selbst durch eine lufterschraube
oder einen Ventilator gekühlt wurde.
DieseLösung hat den Nachteil, dass die Dauerbremse,
die eine hohe Bremskraft bei niedrigen Geschwindigkeiten ihrer Schwungscheibenwelle entwickelt, vom Fahrer des Kraftfahrzeu- %
ges durch Einlegen einer bestimmten Schaltstellung des Getriebes,
beispielsweise durch Einlegung des Direktgangs oder des Leerlaufes, beeinflussbar ist, was eine geringe Umdrehungszahl
der Lüftersehraube zur Folge hat oder haben kann. Das Ergebnis
ist eine ungenügende Kühlung des Wassers, das zur Wärmeabfuhr aus der Dauerbremse bestimmt ist, was zu einem Kochen
des Wassers und zu einem Ausfallen der Dauerbremse führen kann.
Schliesslich ist auch schon vorgeschlagen worden, eine Dauerbremse zwischen dem Motor und dem Getriebe eines Antriebs der vorstehend genannten Art anzuordnen.
Eine solche Lösung gestattet zwar die Geschwindigkeit der Schwungscheibe der Dauerbremse und folglich die Bremskraft
zu erhöhen, die von der Dauerbremse bei einer gegebenen Geschwindigkeit
der Fahrzeugräder erzeugt wird. Diese Lösung konnte jedoch in der Praxis nur mit einem besonderen Wechselgetriebe
(ohne Synchronisation) verwirklicht werden, da die Wirkung der Dauerbremse nicht sofort aufgehoben werden kann,
wenn das Getriebe im Leerlauf läuft, das die erforderliche
Synchronisation im Synchrongetriebe verhindert. Darüberhinaus bringt die Kühlung der mit grosser Geschwindigkeit umlaufenden
Dauerbremse in der Praxis heikle Probleme mit sich, die schwer zu lösen sind.
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Man beseitigt diese verschiedenen Nachteile gemäss der Erfindung dadurch, dass man eine Dauerbremse wählt, deren
Bremskräfte im nachstehend erläuterten Sinn "schwach" und . vorzugsweise konstant sind. d.h. vorzugsweise unabhängig von
der Geschwindigkeit sind, und dass man die Dauerbremse zwischen Motor und Wechselgetriebe, d.h. genauer zwischen Kupplung
und Wechselgetriebe derart anordnet, dass die Kupplung die Bremskräfte nicht überträgt und dass man die Dauerbremse
durch die Lüftersehraube des Motors oder eine lufterschraube
kühlt, deren Umdrehungszahl in einem konstanten Verhältnis
zur Umdrehungszahl der Motorwelle steht.
Unter "schwacher" Bremskraft versteht man eine Bremskraft,
die nicht ausreicht um ein Kraftfahrzeug auf einer abschüssigen
Bahn richtig abzubremsen, wenn der Direktgang im Wechselgetriebe eingelegt ist. Dagegen soll die Bremskraft
für den angegebenen Zweck ausreichen, wenn das ü-etrieDe ein
kleineres als beim Direktgang auftretendes Verhältnis zwischen den entsprechenden Geschwindigkeiten der dem,Getriebe nachgeschalteten,
zu den Antriebsrädern führenden Antriebsmitteln und des Motors aufweist©
Wenn der Fahrer eines Kraftfährzeuges seine Dauerbremse
zur Wirkung bringen möchte, muss er folglich vorher zurückschalten und die Geschwindigkeit des Fahrzeuges auf einen be- I
stimmten Wert vermindern, um die Drehzahl der Welle der Dauerbremse und damit die Bremskraft zu erhöhen.
Dieses obligatorische Zurückschalten hat automatisch
eine Beschleunigung der.-Lüftersehraube zur Folge, die eine
gute Abfuhr der in der Dauerbremse entstandenen Wärmemengen sicherstellt: Mit anderen Worten, wenn die Dauerbremse in Tätigkeit
tritt, kann man sicher sein, dass sie wirkungsvoll gekühlt wird und.dass im besonderen keine Gefahr besteht, dass
das für die Wärmeabfuhr bestimmte Wasser zu koohen beginnt, wenn zur Kühlung Wasser benutzt wird.
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Desgleichen verhindert die beschriebene Anordnung jegliche unerwünschte Erwärmung der Dauerbremse, wenn das
Getriebe im Leerlauf läuft und der Motor wie auch die Lüfterschraube
langsam umlaufen: Die Dauerbremse ist folglich automatisch von den Antriebsrädern getrennt, wenn das Getriebe
im Leerlauf läuft, was in der Praxis verhindert, dass der Fahrer die Dauerbremse in Betrieb setzt. Der Fahrer merkt
auch sofort, dass eine derartige Betätigung keine Wirkung hat.
Diese Unmöglichkeit des übermässigen Erhitzens der Dauerbremse im Betrieb, die teils davon herrührt, dass der
Fahrer zur Erzeugung einer wirksamen Bremskraft zurückschalten muss, und teils darauf zu gründen ist, dass die Lüfterschraube
aufgrund des Zurückschalten beschleunigt wird,stellt
einender Hauptvorteile der Erfindung dar«
Darüber hinaus ist die Dauerbremse mit ihren in vorbezeichnetem Sinn "schwachen" Bremskräften etwas weniger störungsanfällig und etwas billiger als diejenigen Dauerbremsen,
die eine wirksame Bremskraft im Direktgang oder diesen entsprechenden
Gängen ausüben.
In der Figur 1 ist die in Frage stehende Dauerbremse mit 6 bezeichnet, die Lüfterschraube des Fahrzeuges mit 7 und
der durch die Lüfterschraube gekühlte Kühler mit 8. Der Kühler kann den Motor durch Wasserumlauf kühlen, wobei jedoch
der Kühler vorzugsweise unabhängig vom Kühlmittel ist. Der geschlossene Strömungskreislauf des die Dauerbremse 6 kühlenden
Wassers ist durch den Pfeil 9 dargestellt.
Die Lüftersehraube 7 könnte durch eine andere direkt
vom Motor 1, d.h. ohne Zwischenschaltung des Getriebes 3, angetriebene
Lüfterschraube ersetzt werden, wie es durch die in
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strichpunktierten Linien dargestellte Lüfterschraube 10 der
Pall ist, die in unmittelbarer Nähe der Schwungscheibe der
Dauerbremse angeordnet ist. Die Lüfterschraube 7 kann auch durch eine direkt auf der Schwungscheibe der Dauerbremse angeordnete
und aus flügeln bestehende Lüfterschraube ersetzt sein.. Auch diese Lüfter schraube wira wie die Lüfterschraube 7
durch das Zurückschalten beschleunigt.
JSs sei darauf hingewiesen, dass die Anordnung der Dauerbremse vor dem Getriebe die Gefahr mit sich bringt, dass
der Lauf des Getrieoes gestört wird.
wenn Deispielsweise beim Umschalten das Getriebe 3 ™
im Leerlauf läuft und die Kupplung 2 ausgerückt ist, ist die sich drehende Masse mit der schwungscheibe der Dauerbremse 6
plötzlich vom Motor und von der mit den Antriebsrädern verbundenen
Kardanwelle getrennt. Die Masse mit der Schwungscheibe besitzt nun eine gewisse Trägheit und bringt die Gefahr
mit sich, dass sie stark abgebremst wird und eine fehlerfreie Synchronisation der Schaltelemente im Getriebe, zumindest bei
gewissen Ausführungsformen von Getrieben, verhindert.
Dieser Nachteil wird gemäss einer besonderen Anordnung der Erfindung vermieden, indem man die Bremskräfte der Dauerbremse
automatisch aufhebt, wenn die Dauerbremse von der mit λ
den Antriebsrädern verbundenen Kardanwelle getrennt ist, d.h.
wenn das Getriebe im Leerlauf läuft.
Die Dauerbremse muss also so ausgelegt und/oder so angeordnet sein, dass die Bremskraft automatisch und sofort
durch einfaches Einlegen des Leerlaufes aufgehoben und durch einfaches Einlegen eines Ganges automatisch und sofort wieder
zur Wirkung gebracht werden kann.
Wenn die Dauerbremse als elektrische Wirbelstrombremse ausgebildet ist, genügt es, in den Stromkreis H(Mg.2)
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der Dauerbremse einen Unterbrechungsschalter 12 einzubauen, der durch den Schalthebel 13 betätigt wird. Diese Anordnung
ist so ausgestaltet, dass der Stromkreis automatisch unterbrochen ist, wenn der Schalthebel die Leerlaufstellung durchläuft
und der Stromkreis wieder geschlossen ist, wenn ein Gang eingelegt ist (natürlich unter der Voraussetzung, dass der
Haupt- und Steuerschalter 14 der Dauerbremse eingelegt ist).
Bei einer anderen Ausführungsform ist die Dauerbremse als hydrodynamische Wirbelbremse ausgebildet. Sie besteht aus
einer hydraulischen Pumpe, die von der Antriebswelle des Fahrfc zeuges angetrieben ist und eine Flüssigkeit in einem gesohlοs-^
senen Strömungskreislauf mit einer Drossel umwälzt.
Bei dieser Ausführungsform ist einerseits eine Umwegleitung zwischen der Saug- und Druckseite der Pumpe vorgesehen,
wobei die Umwegleitung vor der Drossel in die Leitung
der Druckseite mündet und eine Durchlassöffnung aufweist, welche
die Bremskraft der Pumpe vernachlässigbar macht und sie leer umlaufen lässt, andererseits weist diese Ausfuhrungsform
vorzugsweise eine elektrische im Leerlauf betätigbare Steuereinrichtung für die Durchlassöffnung der Umwegleitung auf.
Diese Ausführungsform geht aus Fig. 3 hervor. Die
P Dauerbremse ist eine hydraulische Pumpe, beispielsweise eine Zahnradpumpe, die durch das zwischen Kupplung und Getriebe
liegende Wellenstück 18 angetrieben ist und die ununterbrochen Flüssigkeit in den geschlossenen Strömungskreislauf 19
pumpt. Im Strömungskreislauf 19 ist eine Drossel 20 mit verstellbarer
oder fester Durchlassöffnung eingebaut, die p*rallel
zu einer zweiten Drossel mit verstellbarer Durchlassöffnung
angeordnet ist.
Dieser geschlossene Strömungskreislauf 19 weist noch einen Kühler 8 auf, der wahlweise ein Motorkühler oder ein
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~9 -
anderer sein kann und der von einer Lüftersehraube 7 gekühlt
wird.* die wahlweise, eine Motorlüfterschraube oder eine andere
sein kann. Aufgrund der Kühllamellen führt der Kühler die in der Flüssigkeit erzeugte Wärmemenge im gedrosselten Bereich
des Strömungskreislaufes 19 ab.
Eine mit einem elektrisch betätigbaren Ventil 22 ausgestattete Umwegleitung 21 führt von einem Punkt 23 des Strömungskreislaufes 19, der auf der Saugseite' der Pumpe 6 liegt,
zu einem Punkt 24 des Strömungskreislaufes 19, der auf der
Druckseite der Pumpe 6 und vor der Drossel 20 liegt.
Der zu dem elektrisch betätigbaren Ventil führende M
elektrische Stromkreis 25 wird durch einen Unterbrechungsschalter 26 gesteuert, der wiederum durch den Schalthebel 13
betätigt wird. Der Schalter 26 ist geschlossen, wenn der Schalthebel die Leerlaufstellung durchläuft, d.h. der Schalter
ist ausschliesslich in diesem Augenblick geschlossen.
Die Wirkungsweise der Anordnung wird im folgenden erläutert.
Bei normaler Fahrt des Fahrzeuges ist die Drossel 20
geöffnet, das Ventil 22 geschlossen und der die Stromzufuhr
zum Ventil 22 regelnde Schalter 26 geöffnet. Die von dem Wellenstück
18 angetriebene Pumpe pumpt ununterbrochen die Flüssigkeit in den Strömungskreislauf 19 und zwar in Richtung der
in vollen Linien ausgeführten Pfeile. -I
ITm eine Bremskraft auf das Wellenstück 18 auszuüben,
genügt es, den Querschnitt der Durchgangsöffnung der Drossel
20 oder, wenn deren Durchgangsöffnung unveränderlich ist, den
Querschnitt der zu ihr parallel angeordneten Drossel zu verringern.
Je mehr der öffnungsquerschnitt verringert ist, desto
höher ist die erzeugte Bremskraft·
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Wenn beim Umschalten der Schalthebel 13 in die Leerlaufstellung kommt und dadurch gleichzeitig die Antriebsräder
von der Dauerbremse getrennt sind, wird der Schalter 26 geschlossen,
wodurch das elektrisch betätigte Ventil 22 geöffnet wird.
Die Pumpflüssigkeit läuft nun ohne jegliche Verzögerung durch die Umwegleitung 21 wie auch durch die' mit strichpunktierten
Linien gesäumten Leitungen, was darauf zurückzuführen ist, dass der grösste Teil des entsprechenden Volumens
bereits vor dem Öffnen des Ventils in Bewegung war. In der
Praxis können die beiden Punkte 23 und 24 sehr nahe beieinander
liegen, so dass die vor dem Ventil in der Ümwegleitung stehende Flüssigkeitsmenge vernachlässigbar ist.
Auf Grund dieses kurzgeschlossenen Strömungskreislaufes
läuft die Pumpe praktisch leer um ohne nennenswerte Bremskräfte auf das Wellenstück 18 auszuüben.
Die gewünschte Synchronisation im Getriebe kann somit
leicht verwirklicht werden und die Bremskraft wird automatisch wieder durch das Einlegen eines Ganges hergestellt, da das Wellenstück
18 mit den Antriebsrädern wieder verbunden ist und durch den geöffneten Schalter 26 das elektrisch betätigbare
Ventil 22 wieder geschlossen ist.
Wie sich schon aus dem Vorhergehenden ergibt, ist die Erfindung nicht auf die beispielhafte Ausführungsform
des Anmeldungsgegenstandes und seiner näher beschriebenen Einzelheiten beschränkt. Die Erfindung umfasst alle Abwandlungsformen,
von denen einige im Nachstehenden aufgeführt sind.
Das Ventil 22, das ein augenblickliches Aufheben der Bremskraft sicherstellt, kann direkt parallel zur Drossel
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anstatt parallel zur Pumpe angeordnet sein, wenn der geschlossene
Kreislauf, in dem die Flüssigkeit umläuft, keinen zu hohen Energieverlust auf die Flüssigkeit ausübt.
Das elektrisch betätigbare Ventil 22 kann durch ein
anderes Ventil ersetzt werden, das beispielsweise mechanisch durch den Schalthebel gesteuert wird·
anderes Ventil ersetzt werden, das beispielsweise mechanisch durch den Schalthebel gesteuert wird·
Die Dauerbremse braucht nicht direkt zwischen Kupplung
und Getriebe angeordnet zu sein, sie kann auch unter Zwischenschaltung
von Zahnrädern oder anderer Antriebe auf dem Wellenstück zwischen Kupplung und Getriebe angeordnet seine
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Claims (1)
16551
Ansprüche =
1· Vorrichtung zur Übertragung der Drehbewegungen einer Motorwelle
eines Fahrzeuges auf dessen Antriebsräder und umgekehrt mit einem Wechselgetriebe zur Veränderung des Geschwindigkeits-■
Verhältnisses zwischen Antriebsrädern und Motorwelle, mit einer zwischen Motor und Wechselgetriebe zwischengesehalteten
Kupplung und mit einer Dauerbremse, welche Bremskräfte auf das zwischen Kupplung und Getriebe liegende Wellenstück ausübt,
dadurch gekennzeichnet, dass die Dauerbremse (6) eine Ausführungsform
mit schwachen Bremskräften ist, die nicht ausreichen um eine wirkungsvolle Bremsung sicherzustellen, wenn ein hoher
P Gang eingelegt ist, und dass die Dauerbremse (6) direkt oder *
unter Zwischenschaltung einer in einem geschlossenen Strömungskreislauf (9, 19) umlaufenden Flüssigkeit mittels einer von
der Motorwelle angetriebenen Lufterschraube (7, 10) gekühlt
ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
die lufterschraube (7) zur Kühlung des Motors (1) dient.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Dauerbremse durch Zwischenschaltung einer in einem geschlossenen Strömungskreislauf
umlaufenden Flüssigkeit gekühlt wird, dadurch gekennzeich-
^ net, dass die Flüssigkeit durch den Kühler (8) des Motors (l)
■ hindurch läuft und si'ch auf diese Weise abkühlt.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet
durch Mittel, mit deren Hilfe die auf die Dauerbremse (6) ausgeübten Bremskräfte automatisch aufhebbar sind, wenn das Getriebe
(3) im Leerlauf laufc.
S>· Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass
Mittel zum automatischen Aufheben der .bremskraft einen elektrischen Kontakt (12, 26) aufweisen, der durch den Schalthebel
(13)für das Wechselgetriebe (3) betätigbar ist.
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6ο Vorrichtung nach Anspruch 4, "bei der die Dauerbremse aus
einer hydraulischen Pumpe besteht, die eine Flüssigkeit in einem geschlossenen mit einer Drossel versehenen Strömungs1-kreislauf
umwälzt, dadurch gekennzeichnet, dass eine Umwegleitung (21) zwischen der Saug- und Druckseite der Pumpe (6)
vorgesehen ist und die ümwegleitung (21) vor der Drossel in
die d^ruckseitige leitung mündet und die Umweglei"cung (21) ein
Ventil (22) aufweist, welches die Bremskraft der Pumpe vernachlässigbar
macht und die Pumpe leer umlaufen lässt, wobei eine Steuervorrichtung (25, 26) zur Steuerung des Ventils (22)
in der Ümwegleitung (21) beim Durchgang des Schaluheüels (15)
durch den Leerlauf betätigoar ist;.
(. Vor-richtung nach einem der Ansprüche 5 und 6, dadurch gekennzeichnet,
dass der durch den Schalthebel (l3) betätigte
elektrische Kontakt (26) das elektrisch betätigbare Ventil (22) in der ümwegleitung steuert.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 und 5, dadurch gekennzeichnet,
dass die Dauerbremse (6) eine elektrische Bremse in der Bauart nach Foucault ist·
10982-9/0327
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