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Kennwort: "Hubstapler-Inchen-Zusatz" Hydrodynamischer Strömungskreislauf
Zusatz zu Patent (Patentanmeldung P 21 32 144.8.21) Der im Oberbegriff des Anspruches
1 beschriebene hydrodynamische Strömungskreislauf ist gemäß der Hauptanmeldung zusammen
mit der vorgeschalteten Reibungskupplung - oder mit einer ein Planetengetriebe und
eine Reibungsbremse aufweisenden Baueinheit - Bestandteil einer Fahrzeugantriebsanlage,
insbesondere für einen Hubstapler. Mit Hilfe der genannten Regeleinrichtung wird
dort das während des Schlupf be triebes der Reibungskupplung bzw. der Reibungsbremse
vom Strömungskreislauf auf die Treibräder übertragene Drehmoment auf einen von der
Stellung des Bedienungshebels abhängigen Wert konstantgehalten, wodurch insbesondere
das langsame, zentimeterweise Fahren des Fahrzeuges (Inchen) erleichtert wird.
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Der Erfinder hat nun erkannt, daß die Lehre der Hauptanmeldung in
besonders vorteilhafter Weise auch dann anwendbar ist, wenn der hydrodynamische
Strömungskreislauf als eine ständig mit Arbeitsflüssigkeit gefüllte Strömungsbremse
ausgebildet ist. Hierbei wirkt das genannte Pumpenrad als Bremsrotor, dem in an
sich bekannter Weise ein Statorschaufelrad gegenübersteht. Die Reibungskupplung
bzw. die aus einem Planetengetriebe und einer Reibungsbremse bestehende Baueinheit
dient in diesem Falle während eines Bremsvorganges zum Ankuppeln des Bremsrotors
an die abzubremsende Welle, wie dies an sich aus der DT-OS 2 025 506 bzw. der DT-GS
1 650 801, Fig. 14, bekannt ist. Diese bekannten Bauarten haben den Nachteil, daß
sich das von der Strömungsbremse aufgenommene Bremsmoment während des chlupfbetriebes
der Reibungskupplung bzw. der Reibungsbremse
- bei gleichbleibender
Stellung des Bedienungshrrebeis - in unbeabsichtigter Weise ändert.
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Der Erfinder hat erkannt, daß eine solche Änderung des Bremsmomentes
ähnliche Ursachen hat wie beim Ge«,enstand der Hauptanmeldung die unbeaLsichtigten
Änderungen des Antriebsdrehmomentes.
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Im einzelnen hat er erkannt, daß eine solche änderung des Bremsmomentes
zurückzurühren ist auf Schwankungen des Reibwertes der Lamellen der Reibungskupplung
(bzw. der Reibungsbremse) oder auf Schwankungen der Viskosität der Druckflussigkeit
oder auf Schwankungen des effektiven Schließdruckes der Reibungskupplung aufgrund
unterschiedlichen Fliehkrafteinflusses auf d-+e Druckflüssigkeit bei Drehzahländerungen
(Der Druckraum rotiert mit).
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Der Erfinder schlägt daher zur Beseitigung dieser Nachteile vor, die
gemäß der Hauptanmeldung bei einem Strömungswandler (bzw. einer Strömungskupplung)
angewandten Maßnahmen auch bei den obengenannten bekannten Strömungsbremsen anzuwenden.
Man erzielt dadurch in sehr einfacher Weise ein Konstanthalten des von der Strömungsbremse
während des Schlupfbetriebes der Reibungskupplung (bzw. der Reibungsbremse) aufgenommenen
Bremsmomentes.
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Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu
entnehmen. Durch die Merkmale des Anspruches 2 wird erreicht, daß zum Erzeugen des
erforderlichen Druckes in der Druckflüssigkeit die Strömungsbremse mit herangezogen
wird, so daß die Hilfspumpe nur einen verhältnismäßig kleinen Druck erzeugen muß
und dementsprecnend kleiner dimensioniert werden kann. Dieser von der Hilfspumpe
erzeugte Druck reicht bei Bremsbeginn für das Ingangsetzen des Bremsrotors völlig
aus. Es kann sogar vorkommen, insbesondere, wenn der Bedienungshebel sehr rasch
auf höchstes Bremsmoment eingestellt wird, daß die Bremswirkung in unerwünschter
weise stoßartig einsetzt. Dieser Nachteil kann durch die Anwendung der Merkmale
des Anspruches 3 vermieden werden.
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Die in den Unteransprüchen enthaltenen Vorschläge sind zwar an sich
schon bekannt aus der FR-PS 2 091 095; dort handelt es sich aber um eine andere
Strömungsbremsengattung, nämlich um eine solche, bei der das gewünschte Bremsmoment
durch Verändern des Füllungsgrades eingestellt wird. Die aus einem Planetengetriebe
und aus einer Reibungsbremse bestehende Baueinheit dient dort ausschlleßlich zum
An- bzw. Abkuppeln des Bremsrotors von der abzubremsenden Welle. Das gemäß der hier
vorliegenden Erfindung vorgesehene Einstellen des von der Strömungsbremse erzeugten
Bremsmomentes durch Verändern des Schlupfes der Reibungskupplung bzw. der Reibungsbremse
ist dort nicht vorgesehen.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachfolgend anhand einer Zeichnung
beschrieben. Darin zeigt: Fig.l das Steuerschema einer Bremsanlage mit einer Strömungsbremse
und einer vorgeschalteten Reibungskupplung und Fig.2 das Steuerschema einer Bremsanlage
gemäß Fig.l, deren Reibungskupplung Jedoch einen Stufenkolben mit zwei separaten
Druckflächen aufweist.
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Die in Fig.l mit 10 bezeichnete Strömungsbremse weist ein Rotorschaufelrad
11 (auch Bremsrotor genannt) und ein Statorschaufelrad 12 auf, die miteinander einen
torusförmigen Arbeitsraum bildend Die Strömungsbremse ist sowohl während als auch
außerhalb des Bremsbetriebes mit Arbeitsflüssigkeit gefüllt. Sie besitzt einen S
kreislauf zum Abführen der beim Bremsen entstehenden Wärme (Leitung 15a, 13b, mit
Kühler 14 und Sperrventil 15) sowie eine Hilfspumpe 16 zum Aufrechterhalten der
Füllung der Bremse (z.B. zum Zurückführen von Leckflüssigkeit). Die Hilfspumpe 16
wird in der Regel von der abzubremsenden Welle 8 angetrieben (in der Zeichnung nicht
dargestellt) und ist über eine Einspeisleitung 17 mit einem Druckbegrenzungsventil
18 und einem weiteren Sperrventil 19 an denJenigen Teil 13b der Kühlkreislaufleitung
angeschlossen, der die Verbindung zwischen dem Kühler 14 und dem-Eintritt in die
Strömungsbremse 10 herstellt.
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Der Bremsrotor 11 ist über eine Welle 9 an den SekundErteil 22 einer
unter Last schaltbaren Lamellen-Reibungskupplung 20 gekoppelt; deren Primärteil
21 wird von einer abzubremsenden Welle 8 angetrieben, die z.B. mit einem Rad 7 eines
Fahrzeuges verbunden ist.
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Mit dem Primärteil 21 ist ein ringförmiger Druckraum 23 verbunden,
in dem sich ein ebenfalls ringförmiger Kolben 24 befindet zum Zusammenpressen der
Reiblamellen der Kupplung entgegen der Kraft der Federn 25. Die hierfür erforderliche
Druckflüssigkeit gelangt über eine Leitung 26 in den Druckraum 23 und von dort über
eine Drossel 27 zurück in den blSumpf.
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Die Druckflüssigkeit wird entnommen aus der Kühlkreislaufleitung 15a
kurz nach dem Austritt aus der Strömungsbremse iO. Dort herrscht bei stillstehendem
Bremsrotor der von der Hilfspumpe 16 erzeugte Druck und nach Ingangsetzen des Bremsrotors
ein entsprechend der Drehzahl höherer Druck. Die Druckflüssigkeit gelangt über eine
Leitung 28 und über eine Ventilkombination (Druckreduzierventil 52, Absperrventil
56, Steuerventil 60) sowie über die Leitung 26 in den Druckraum 23. Ein Bedienungshebel
(Bremspedal) ist mit 50 bezeichnet.
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Im entlasteten Zustand wird das Bremspedal 50 durch die Feder 51 in
der mit ausgezogenen Linien dargestellten und mit a) bezeichneten Stellung gehalten.
Hierbei ist das Absperrventil 56 geschlossen und das Druckreduzierventil 52 auf
den kleinsten Ausgangsdruck eingestellt, während das Steuerventil 60 durch die Feder
63 voll geöffnet ist. Im Bereich zwischen den Stellungen b und c des Bremspedales
50 ist das Absperrventil 56 stets geöfrnet und der Steuerkolben 54 des Druckreduzierventils
52 wird über die Feder 55 mehr oder weniger nach rechts gedrückt, so daß der Ausgangsdruck
mehr oder weniger ansteigt. Dieser Ausgangsdruck ist somit ein Maß für die Stellung
des Kupplungspedals 50 oder, genauer gesagt, für den Abstand der Jeweiligen Pedalstellung
von der Stellung b.
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Dieser Abstand ist hier auch mit Ausschlag bezeichnet.
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Das Steuerventil 60 dient zu einer weiteren Korrektur des Flüssigkeitsdruckes;
es
besitzt einen Steuerkolben 64 mit einer ersten Druckfläche 61 und mit einer dieser
gegenüberliegenden zweiten Druckfläche 62. Auf die erste Druckfläche 61 drückt ein
Hilfskolben 65, der beidseitig mit Druckflüssigkeit beaufschlagbar ist, und zwar
auf der dem Kolben 64 zugewandten Seite über die Leitung 66 von dem auf der. Eintrittsseite
der Strömungsbremse 10 herrschenden Druck und auf der Gegenseite über die Leitung
67 von dem auf der Austrittsseite der Strömungsbremse- herrschenden Druck. Die vom
Hilfskolben 65 auf die erste Druckfläche 61 ausgeübte Kraft entspricht also der
von der Strömungsbremse in der Arbeitsflüssigkeit erzeugten Druckdifferenz und somit
wenigstens angenähert dem von der Strömungsbremse erzeugten Bremsmoment. Auf die
zweite Druckfläche 62 des Steuerkolbens 64 wirkt über die Steuerleitung 43 der obengenannte,
vom Druckreduzierventil 52 eingestellte und den jeweiligen Ausschlag des Kupplungspedals
50 repräsentierende Flüssigkeitsdruck. Außerdem kann hier noch eine Ausgleichsfeder
65 angreifen.
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Die Wirkungsweise des Steuerventils entspricht somit derjenigen einer
Regeleinrichtung: Die Messgröße ist die auf die erste Druckfläche 61 und die Sollgröße
die auf die zweite DruckSläche 62 ausgeübte Kraft. Durch das Gegeneinanderwirken
der beiden Kräfte werden diese miteinander verglichen, wobei ein Abweichen der Messgröße
von der Sollgröße ein entsprechendes Verschieben des Steuerkolbens 64 bewirkt. Wird
der Gleichgewichtszustand z.B. dadurch gestört, daß sich die Drehzahl der abzubremsenden
Welle 8 und des Bremsrotors 11 und damit das Bremsmoment erhöht, so steigt die auf
die erste Druckfläche 61 wirkende Kraft an und bewirkt ein Verschieben des Steuerkolbens
64 nach links, d.h. in Richtung "Schließen" des Steuerventils 60. Dadurch verringert
sich der Druck im Zylinderraum 23 der Reibungskupplung 20 und somit das übertragbare
Drehmoment solange, bis am Steuerkolben 64 wieder Gleichgewicht herrscht, d.h. solange,
bis das von der Strömungsbremse 10 erzeugt Bremsmoment wieder der durch den jeweiligen
Ausschlag des Kupplungspedals 50 vorgegebenen Sollgröße entspricht.
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Bei sehr hohen Drehzahlen und bei Einstellung eines sehr kleinen Bremsmomentes
kann der Fall eintreten daß der Zylinderraum 23 der Reibungskupplung 20 nur noch
teilweise (im äußeren Bereich) mit Druckflüssigkeit gefüllt ist, und daß demzufolge
der Druck in der Leitung 26 auf Atmosphärendruck oder sogar darunter absinkt. In
diesem Falle findet also im Steuerventil 60 bei Regelvorgängen nicht mehr ein Verstellen
des Druckes der Druckflüssigkeit, sondern nur noch ein Verstellen der Durchflußmenge
statt.
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Für diesen Fall ist es zweckmäßig, das Ventil 52 als Druckregelventil
auszubilden (Steuerleitung 59)> damit (bei gleichbleibendem Pedalausschlag) der
Druck auf der Eintrittsseite des Steuerventils 60 konstant gehalten wird.
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Die in Fig.2 dargestellte Bremsanlage unterscheidet sich von der zuvor
beschriebenen dadurch, daß die Reibungskupplung 20a anstelle eines einfachen Druckkolbens
einen Stufenkolben 44 aufweist mit zwei hydraulisch voneinander getrennten Druckflächen,
nämlich mit einer kleinen Druckfläche 45 und einer großen Druckfläche 46.
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Ferner ist das einfache Absperrventil 56 ersetzt durch ein zwei getrennte
Durchgänge aufweisendes Doppelventil 56a. Die vom Kühlkreislauf der Strömungsbremse
10 ausgehende Leitung 28 führt wie in Fig.l durch das Druckreduzierventil 52, dann
durch das Doppelventil 56a und das Steuerventil 60 und von hier als Leitung 26 über
eine einstellbare Drossel 49 zur großen Druckfläche 46 des Stufenkolbens 44. Eine
zusätzliche Leitung 47 führt direkt von der Hilfspumpe 16 über das Doppelventil
56a zur kleinen Druckfläche 45.
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Die Wirkungsweise dieser Einrichtung ist wie folgt: Bei Bremsbeginn
wird durch die Drossel 49 der Druckaufbau auf der großen Druckfläche 46 des Stufenkolbens
44 verzögert. Nur die kleine Druckfläche 45 wird unverzüglich mit Druck beaufschlagt.
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Dadurch setzt zwar die Bremswirkung unverzüglich ein; da jedoch auf
der großen Druckfläche zunächst noch kein wesentlicher Druck herrscht und sich dort
- wie gesagt - der Druck mit einer einstellbaren Verzögerung aufbaut, ergibt sich
in sehr vorteilhafter
Weise ein stoßfreies Ansteigen des Bremsmomentes
auf den jeweils eingestellten Wert.
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In jedem der beiden Ausführungsbeispiele kann die Reibungskupplung
20 bzw. 20a ersetzt werden durch eine Baueinheit aus einem Planetengetriebe und
einer Reibungsbremse. Hierbei ist vorzugsweise - wie an sich bekannt - das Sonnenrad
des Planetengetriebes direkt an den Bremsrotor 11 und der Planetenträger direkt
an die abzubremsende Welle 8 gekoppelt, während das Hohlrad durch die Reibungsbremse
abbremsbar ist. Die Steuerung der Reibungsbremse erfolgt sinngemäß in der gleichen
Weise wie bei den zuvor beschriebenen Bremsanlagen die Steuerung der Reibungskupplung.