DE1926592C3 - Steuervorrichtung für ein Fahrzeugwendegetriebe - Google Patents

Description

Eine Steuervorrichtung für ein Fahr/eugwendegctriebe gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 ist Gegenstand des älteren deutschen Patents 1 813 527.

Beim Betrieb von Arbeitsfahrzeugen, beispielsweise von mit Erdbewegungssehaufeln, Planierraupen und ähnlichen, das Erdreich bewegenden Werk'eugen versehenen Schleppern ist es für den Fahrzeugführer schwierig, das Fahrzeugwendegetriebe, die Fahrzeugbremsen und das Werkzeug gleichzeitig zu steuern. Da es beim Arbeiten am Erdreich erforderlich ist, das Fahrzeug häufig vor- und zurückzubewegen und abzubremsen, ist der Fahrzeugführer ständig mit Steuervor gängen beschäftigt, die sehr genau aufeinander abgestimmt sein müssen. Wird die Fahrtrichtung umgeschaltet, bevor das Fahrzeug stillsteht, können im Wendegetriebe erhebliche Stöße und in den Kupplungen be- trächtliche Erwärmungen auftreten. Erschwert wird die zeitgerechte Schaltung noch dadurch, daß gleichzeitig meist auch eine Lageveränderung des Arbeitswerkzeugs gesteuert werden muß.

Es sind schon Vorrichtungen bekannt, die dem Fahrzeugführer die Durchführung der Schaltvorgänge in gewissem Umfang erleichtern. So wird gemäß der US-PS 2 904 146 bei einem Fahrzeug-Wechsel-Wendegetriebe mit durch Druckmittel einlegbaren Schaltkupplungen und Schaltbremsen die Druckmittelversorgung der Schaltvorrichtung bei Betätigung der Fahrzeugbremsen unterbrochen und dadurch automatisch vorübergehend die Neutralste'iung hergestellt, so daß die volle Kraft der Antriebsmaschine zur Bewegung der im Erdreich arbeitenden Werkzeuge verfügbar ist; ein zusätzliches Absperrventil ist aber nötig, um diese bremsabhängige Leerlaufschaltung unwirksam zu machen und das Fahrzeug bei eingeschaltet bleibendem Getriebegang ?.u bremsen. Aus der US-PS 3 169 616 ist eine Verriegelungsvorrichtung für eine Fahrzeug-Wendeschaitvorrichtung bekannt, welche den Schalthebel beim Umschalten der Fahrtrichtung in seiner Neutralsteilung sperrt und welche erst danii gelöst wird, wenn der Bremsdruck eine vorbestimnite Höhe erreicht hat. Abhängig von dieser muß aber die Bremse betätigt und der Schalthebel bis zu der Schaltstufe verstellt werden, in der das Fahrzeug nach der Abbremsung verbleiben soll. Nach der FR-PS 1 443 227 ist es bei einer Wendeschaltvorrichtung für Kraftfahrzeuge bekannt, einen Fahrtgeschwindigkeitsfühler vorzusehen, der beim Umschalten der Fahrtrichtung fahrtnchtungsunabh.ingig oberhalb einer bestimmten geringen Fahrgeschwindigkeit zwangläufig die Fahr/eugbremsen betätigt, auch wenn die Bewegung der neuen Schaltstcllung schon entspricht.

Auch ein Fahrtrichtungsfühler (US-PS 3 348 644) ist bei einer Wendeschaltvorrichtung für Kraftfahrzeuge bekannt, der die Anführung des Wendeschaltbefehls sperrt, solange das Fahrzeug in der falschen Fahrtrichtung rollt. Diese Sperre wird aufgehoben, wenn die von der Wendeschaltung nicht beeinflußbaren Fahrzeugbremsen ausfallen. Eine Wendeschaltvorrichtung mit Lösen der vorher eingerückten Richtungskupplung (US-PS 2 961078) erst bei erreichtem Stillstand der Ausgangswelle ist bekannt, wobei beim Wendeschalten bis zum Stillstand der Getriebeeingang und -ausgang abgebremst und die Antriebsmaschine auf Leerlauf gedrosselt wird. Der Bewegungszustand der Ausgangswelle wird richtungsunabhängig festgestellt.
Diese bekannten Vorrichtungen stellen selbst bei gemeinsamer Verwendung keine Lösung der mit der Erfindung verfolgten Aufgabe dar, besm Verstellen des Schalthebels aus seiner Neutralstcllung in eine Vorwärtsgangode:- Rückwärtsgangstellung und zwar in einer zur tatsächlichen Fahrzeugbewegung entgegen-

■55 gesetzten Richtung -- und nur dann — die Bremsen anzuziehen und zugleich das Getriebe vorübergehend ai I .ecrlauf zu bnngen.
Die gestellte Aufgabe wird durch die Merkmale im

kennzeichnenden Teil von Anspruch i gelöst.

Eine auf einem anderen Prinzip beruhende Lösung für die bei der Erfindung gestellte Aufgabe ist bereits Gegenstand des eingangs erwähnten älteren deutschen Patents 1 813 527, jedoch hat diese nicht vorveröffentlichte Steuervorrichtung über die ^:m Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebene Ausbildung hinaus nichts mit der Lösung nach der Erfindung gemeinsam.

Die Vorrichtung nach der Erfindung kann durch das Merkmal des Anspruchs 2 weitergebildet werden.

Die Steuervorrichtung nach der Erfindung hat die Vorteile, daß die vom Fahrer vorzunehmenden Steuervorgänge beim Wendeschalten auf ein Mindestmaß herabgesetzt werden.

Obwohl der Fahrer ohne Rücksicht auf den Fahrzustand den Wendeschalthebel voll in die neue Fahrtrichtung einstellen kann, werden die Richtungskupplungen und das Wendegetriebe vor Überbeanspruchung bewahrt.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung schematisch dargestellt. Lage- und Richtungsangaben in der nachfolgenden Beschreibung beziehen sich nur auf die Zeichnung.

Die für ein Fahrzeug, beispielsweise einen Schaufellader, vorgesehene Steuervorrichtung 10 dient zum Steuern der Fahrzeugbremsen 12 und 14 sowie eines Wendegetriebes 16. Das Wendegetriebe 16 weist durch hydraulische Druckzufuhr anlegbare konventionelle Scheibcnkupplunge-. für beide Fahrtrichtungen auf, die über ein hydraulisches Wendesteuerventil 18 zu betätigen sind. Das Wendesteuerventil 18 ist mit einem Wendeschieber 20 versehen, der wahlweise die Stellungen »NEUTRAL«, »VORWÄRTS« oder »RÜCKWÄRTS« einnehmen kann und durch einen Schalthebel 22 betätigt wird. In den Stellungen »VORWÄRTS« b/w. »RÜCKWÄRTS« wird von einer hydraulischen Schaltdruckpumpc 24 geforderte Druckflüssigkeit aus der Leitung 25 vom Wendeschieber 20 entweder in die Zweigleitung 26 oder in die Zweigleitung 28 geführt, so daß die entsprechende Fahrtrichtungskupplung eingerückt wird. Das Drehmoment der Antriebsmaschine JO wird über einen Drehmomentwandler 32 über das Wendegetriebe 16 und über den Lndabtrieb 34 zu den Fahrzeugtreibrädern geleitet. In der Neutralstellung des Wendeschiebers 20 bleiben die Leitungen 26 und 28 von der Leitung 25 abgeschlossen und drucklos, wodurch das Wendegetriebe 16 auf Leerlauf geschallet wird. Das Wendegetriebe 16 läßt sich ferner durch Zuführung von Druckluft über eine Leitung 36 zu einem Unterbrecher 38 auf Leerlauf schalten. Bei Zufuhr von Druckluft entlastet dieser die Fahrtrichtungskupplungen vom Flüssigkeitsdruck, unabhängig von der Stellung des Wendesteuerventils 18.

Das Bremssystem besteht aus einem kombinierten DrucklufiTlvdrau'ikkreis, der entweder vom Fahrer oder durch die Steuervorrichtung 10 automatisch betätigt werden kann. Der erforderliche pneumatische Bremsdruck wird in einer Druckluftpumpe 39 erzeugt, die unter Zwischenschaltung eines Luftbehälters 40 die Leitungen 42 und 44 mit Druckluft versorgt. Die Leitung 42 sieht mit dem Bremsventil 46 in Verbindung, das mittels eines Bremspedals 48 betätigb;;- ist. VWu das Bremspedal 48 niedergetreten, so öffnet sich das Bremsventil 4b .ind gibt der Druckluft den Weg in eine Leitung 50 und /u einem Doppclniekschlagventil 52 frei. Von 'Jiesem aus gelangt die Luft in eine Leitung 54 zum Betätigen eines hydraulischen Rrems2vlinders 5« konventioneller Bauart Die Druckluft bewegt den in dem Bremszylinder 56 gleitend beweglichen Kolben 58 nach links, so daß Bremsflüssigkeit aus dem Bremszylinder 56 in zu den Fahrzeugbremsen 12 und 14 führende Leitungen 62,64 und 66 strömt.

Die nachfolgend beschriebene Steuervorrichtung hat in Zusammenarbeit mit dem Wendegetriebe und den Fahrzeugbremsen folgende Wirkungen:
Wenn sich das Fahrzeug in einer bestimmten Fahrtrichtung bewegt und mittels deb Schalthebels 22 auf die entgegengerichtete Fahrtrichtung umgeschaltet wird, so wird der Unterbrecher 38 betätigt, das Wendegetriebe 16 in den Leerlauf gebracht und gleichzeitig mit den Fahrzeugbremsen 12 und 14 bis zum Stillstand des Fahrzeugs abgebremst. Erst dann wird der Unterbrecher 38 drucklos und die Umschaltung des Wendegetriebes vollzogen. Wird hingegen bei stillstehendem Fahrzeug der Schalthebel 22 beliebig betätigt, so werden weder der Unterbrecher 38 noch die Fahrzeug-

ao bremsen betätigt. Letztere Organe bleiben auch untätig, wenn Dei einer Umschaltung des Wendeschalthebels 22 die laisächliche Bewegungsrichtung des Fahrzeugs mit der durch die Betätigung des Schalthebels 22 neu eingestellten Richtung bereits übereinstimmt.

Die Steuervorrichtung 10 enthält als Fahrlrichtungsfühler eine auf jede Vorwärts- oder Rückwärtsbewegung des Fahrzeugs ansprechende Zahnradpumpe 68, die in beiden Drehrichtungen richtungsabhängig fördert und durch den Endabtrieb 34 des Fahrzeugs angetrieben ist. Die der Zahnradpumpe 68 zugeführte Flüssigkeit wird von dem Getriebeschmiersystem abgezweigt, welch letzteres über die Leitungen 70 und 25 sowie über ein Druckreduzierventil 72 und eine Zweigleitung 74 gespeist wird. Mit dem Druckreduzierventil 72 ist zu diesem Zweck auch eine Leitung 76 verbunden, die sich in zwei Einlaßleitungen 78 und 80 für die Zahnradpumpe 68, die Auslaßöffnungen 84 und 92 hat, gabelt. Eine Leitung 82 verbindet die Vorwärts-Auslaßöffnung 84 der Zahnradpumpe 68 über ein Rückschiagventil 86 mit dem Stellzylinder 88 eines druckabhängig gesteuerten Zweistellungs-Zweiwegeventils 88/138.

In ähnlicher Weise verbindet eine Leitung 90 die Rückwärts-Auslaßöffnung92 über ein Rückschlagventil 94 mil dem Stellzylinder % eines druckabhängig ge-

+5 steuerten Zweistellungs-Zweiwegeventils 96/130. Von den Leitungen 82 bzw. 90 zweigt jeweils eine verengte Leitung 98 und 100 ab, die Überdruck in Behälter 101 und 102 ableiten.

Während der Vorwärtsbewegung des Fahrzeugs führt die Zahnradpumpe 68 über die Leitung 82 dem Stellzylinder 88 Druck zu; bei Rückwärtsbewegung des Fahrzeugs wird die Leitung 90 druckbeaufschlagt und dem Stellzylinder % Druckflüssigkeit zugeführt. Oberhalb von dessen von der Feder 119 bestimmten Ansprechschwelle wird der Schieber des zugehörigen Wegeventils umgestellt. Sobald das Fahrzeug zum Stillstand kommt, entspannt sich der Druck im Stellzylinder 88 bzw. 96 und in der Leitung 82 bzw. 90 entweder über die verengte Leitung 9S oder die Leitung 100. Wenn der Druck unter einen bestimmten, von der Kraft der Feder 119 abhängigen Wert absinkt, gehen die Schieber dei zugehörigen Wegeventile unter der Wirkung der Federn 119 in die gezeigte Ausgangsstellung zurück. Hierdurch erhält die Steuervorrichtung Signale,

S₅ die vom tatsächlichen Bewegungszustand des Fahrzeugs abhängig sind. Signale über die für das Wendegetriebe 16 gewählte Schaltung erhält die Steuervorrichtung durch ein Schahsignalventil 103, das hinter dem

Wendesteuerventil 18 angeordnet ist und dessen entsprechende Stellungen einnimmt. Ein darin befindlicher Schaltsignalschieber 104 ist direkt mit dem Wendeschieber 20 verbunden. In der Zeichnung ist der Schaltsignalschieber 104 in der Neutralstellung dargestellt, in der sich der Schalthebel 22 ebenfalls befindet. Wenn sich der Schalthebel 22 in der Vorwärts-Stellung befindet, so ist der Schaltsignalschieber 104 nach rechts verschoben. Wenn der Schalthebel 22 in die Rückwärts-Stellung gelegt wird, so wird der Schaltsignalschieber 104 nach links bewegt. In seiner Rechtsstellung stellt der Schaltsignalschieber 104 eine Druckflüssigkeitsverbindung zwischen der Leitung 106 und einer zu einem Stellzylinder 110 eines druckabhängig gesteuerten Zweistellungs-Zweiwegeventils 110/124 führenden Leitung 108 her. Die Leitung 106 wird über die Leitung 25 von der Schaltdruckpumpe 24 gespeist. Steht der Schaltsignalschieber 104 links, so ist eine Flüssigkeitsverbindung von der Leitung 106 zu der Leitung 112 und zu dem an diese angeschlossenen Stellzylinder 114 eines druckabhängig gesteuerten Zweistellungs-Zweiwegeventils 114/136 hergestellt.

Während die Stellzylinder der vier genannten Wegeventile dem hydraulischen Teil der Steuervorrichtung 10 zugeordnet sind, liegen die die Ventilschieber aufnehmenden Ventilkammern 124, 130, 136, 138 der genannten Wegeventile in einem von der Druckluft führenden Leitung 44 abzweigenden pneumatischen Kreis. Zunächst wird stellvertretend für die vier untereinander gleichen, druckabhängig gesteuerten Wegeventile das Wegeventil 110/124 beschrieben. Der Stellzylinder 110 weist einen Kolben 118 auf, der gegen den Druck einer im Gehäuse 120 angeordneten Feder 119 wirkt. Der Ventilschieber 122 ist durch eine Kolbenstange mit dem Kolben 118 verbunden. Er bewegt sich in einer Ventilkammer 124, um bei Beaufschlagung des Stellzylinders 110 mit einem die Feder 119 überwindenden Druck eine Verbindung zwischen der Einlaßöffnung 126 und der Auslaßöffnung 128 herzustellen oder bei den Druck überwiegender Federkraft diese Verbindung zu unterbrechen. An die Auslaßöffnung 128 ist die Ventilkammer 130 des Wegeventils 96/130 über eine Leitung 131 in Reihe geschaltet. Die Einlaßöffnung 126 der Ventilkammer 124 ist an die Druckluft führende Leitung 44 angeschlossen. Wenn die beiden Stellzylinder 96 und 110 mit hinreichendem Flüssigkeitsdruck beaufschlagt sind, so wird die Druckluft aus der Leitung 44 durch die Ventilkammern 124, 130 zur Leitung 132 geführt und gelangt von dort über den einen Eingang eines Doppelrückschlagventils 134 zum Betätigungsteil eines Hilfsbremsventils 116. Auf ähnliche Weise sind auch die Ventilkammer 136 des Wegeventils 114/136 und die Ventilkammer 138 des Wegeventils 88/138 an eine Zweigleitung 140, die von der Leitung 44 kommt, in Reihe geschaltet, so daß bei gleichzeitiger Beaufschlagung beider Stellzylinder 114 und 88 Druckluft aus den Leitungen 44 und 140 in die Leitung 142 und über das Doppelrückschlagventil 134 zum Betätigungsteil des Hüfsbremsventils 116 gelangt.

Die Größe des Flüssigkeitsdruckes, auf den die Stellzylinder 88,96,110,114 ansprechen, läßt sich durch die Wahl der Feder 119 verändern. Die auf den fahrtrichtungsabhängigen Druck ansprechenden Stellzylinder 88 und % lassen durch die Möglichkeit einer genauen Federeinstellung die Ansprechschwelle der Steuervorrichtung auf eine vorgegebene Geschwindigkeit einregulieren.

Das Hilfsbremsventil 116 weist einen durch eine Druckfeder beaufschlagten Kolben 144 auf, der sich in einer Kammer 146 bewegt und seine Offenstellung bei Druckluftbeaufschlagung seines Betäügungsteils vom Doppelrückschlagventil 134 her einnimmt. Durch diese

ίο Druckluftbeaufschlagung wird der Kolben 144 verschoben, so daß die Leitungen 44 und 148 einerseits sowie die Leitungen 150 und 152 andererseits miteinander verbunden werden. Mit angeschlossen an diesen Druckluftkreis sind ferner ein Druckreduzierventil 154, das Doppelrückschlagventil 52 sowie der Bremszylinder 56, welcher dann die Bremsen in Tätigkeit treten läßt. Zur gleichen Zeit wird durch die in die Leitung 152 strömende Druckluft und die hieran angeschlossene Leitung 36 der die Abschaltung des Wendegetriebes 16

ao bewirkende Unterbrecher 38 in Tätigkeit gesetzt.

Aus dem Vorstehenden ergibt sich, daß die automatische Bremsbetätigung und Abschaltung des Wendegetriebes 16 nur dann erfolgt, wenn der Schalthebel 22 so eingestellt wird, daß eine Fahrtrichtungskupplung in

Eingriff kommen würde, die der momentanen Fahrtrichtung des Fahrzeugs entgegengesetzt ist. Dies ist nur dann möglich, wenn die Steuerimpulse, die von der Zahnradpumpe 68 und dem Schaltsignalventil 103 ausgelöst werden, gleichzeitig derart zur Wirkung korn

men, daß entweder die Stellzylinder 96 und 110 oder die Stellzylinder 88 und 114 beaufschlagt sind. Bei jeder anderen Betriebsbedingung spricht die Steuervorrichtung 10 überhaupt nicht an, d. h., es ist die normale manuelle Bedienung des Fahrzeugs möglich. Wenn sich

z. B. das Fahrzeug vorwärts bewegt, so wird die Leitung 82 druckbeaufschlagi und das Wegeventil 38/138 nimmt die Offer'stellung ein. Wird in diesem Betriebszustand der Schalthebel 22 in die Vorwärts-Stellung be wegt, so wird durch den Druck in der Leitung 108 das Wegeventil 110/124 geöffnet. Hingegen wird den Stellzylindern 96 und 114 keine Druckflüssigkeit zugeführt, so daß die Ven'.ilkammern 130 und 136 der beiden anderen Wegeventile geschlossen bleiben. Es kann daher auch kein Luftdruck an das Hilfsbremsventil 116 gelangen, so daß der Kolben 144 in seiner Schließstellung verbleibt und weder die Fahrzeugbremsen noch die Wendegetriebeabschaltung betätigt werden.

Die Steuervorrichtung 10 ist bei einem sie zum Ansprechen bringenden Betriebszustand dazu bestimmt.

die Bremsen automatisch anzulegen und das Wendegetriebe abzuschalten, so daß das Fahrzeug etwa in derselben Zeit zum Stillstand kommt, die ein Fahrzeugführer bei manueller Bedienung benötigen würde. Im übrigen kann der Fahrzeugführer jederzeit durch Beiäti- gung des Bremspedals 48 die Steuervorrichtung bezug Hch der Fahrzeugbremsen unwirksam machen, so daC das Fahrzeug schneller abgebremst wird. In diesen-Falle sperrt das Doppelrückschlagventil 52 die Leitung 150 von der Leitung 50 ab. Insgesamt gesehen, führ diese Steuervorrichtung dazu, die Lebensdauer de: Wendegetriebes wesentlich zu erhöhen, und zwar da durch, daß die Zahl der Schaltvorgänge auf ein Min destmaß herabgesetzt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Steuervorrichtung für ein Fahrzeugwendegetriebe, das mittels eines Schalthebels aus einer Neutralstellung in eine Vorwärtsgang- und eine Rückwärtsgangstellung durch hydraulische Mittel umschaltbar ist, mit einem von einem Fahrzeugrad angetriebenen, in beiden Drehrichtungen in verschiedenen Leitungen einen hydraulischen Druck erzeugenden Fahrtrichtungsfühler, und mit einer von der Stellung des Schalthebels und vom drehrichtungsabhängigen Druck des Fahrtrichtungsfühlers abhängigen Ventileinrichtung mit Einwirkungsmöglich keit auf die Gangschaltung und die Fahrzeugbremsen, wobei die Ventileinrichtung bei einer vom Fahrtrichtungsfühler festgestellten, zur am Schalt hebel gewählten Fahrtrichtung entgegengesetzt gerichteten Fahrzeugbewegung das Wendegetriebe in die Leerlaufstellung bringt und die Fahrzeugbremse;! betätig!, hingegen bei zur Stellung des Schalthe bels gleichgerichteter Fahrzeugbewegung und in der Neutralstellung des Schalthebels das Wechselgetriebe und die Fahrzeugbremsen unbeeinflußt läßt, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventileinrichtung zwei Ventilgruppen mit je zwei druckabhängig gesteuerten, entgegen eiern Steuer druck federbelasteten Zweistellungs-Zweiwegevcntilen (88/138. 96/130. 110/124. 114/136) enthält, von denen je Ventilgruppe das eine Wegeventil durch ein vom Schalthebel (22) betätigtes Schaltsignalventil (1Oj) und das andere Wegeventil vom Fahrtrichtungsfühler (68) gesteuert ist. so daß in der einen Ventilgruppe das eine Wegeventil (110/124) bei eingestelltem Vorwärtsgang und das andere Wegeventil (96/130) bei Rückwärtsgang anzeigendem Fahrtrichtungsfühler (68) geöffnet ist, während in der anderen Ventilgruppe das eine Wegeventil (114/136) bei eingestelltem Rückwärtsgang und das andere Wegeventil (88, 138) bei Vorwärtsfahrt anzeigendem Fahrtrichtungsfühler (68) geöffnet ist, wobei die Wegeventile in jeder Ventilgruppe hintereinander in an eine Druckluftquelle (40) angeschlossene Zweigleitungen (126, 132 bzw. 140, 142) geschaltet sind und bei Durchlauf von Druckluft in einer der Zweigleitungen ein an die Druckluftquelle angeschlossenes Hilfsbrernsventil (116) geöffnet wird, das Druckluft zu einem die Fahrzeugbremsen betätigenden Bremszylinder (56) und zu einem für die Dauer der Druckluftzufuhr das Wendegetriebe in den Leerlauf bringenden Unterbrecher (38) leitet.

2. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Federn (119) der vom Fahrtrichtungsfühler (68) gesteuerten Wegeventile (88/138 und 96/130) vorgespannt sind und diese Wegeventile erst beim Überschreiten einer vorbestimmten Geschwindigkeit geöffnet werden.