DE2757237A1

DE2757237A1 - Hydrodynamische dauerbremsanlage

Info

Publication number: DE2757237A1
Application number: DE19772757237
Authority: DE
Inventors: Friedrich Ehrlinger; Walter Dipl Ing Kuhn
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1977-12-22
Filing date: 1977-12-22
Publication date: 1979-06-28
Also published as: DE2757237C3; DE2757237B2

Description

Die Erfindung betrifft eine hydrodynamischeDauerbrems-
anlage nach dem Oberbegriff von Anspruch 1. Derartige Dauerbremsanlagen werden im wesentlichen in Anhängern oder Sattelauflegen von Nutzfahrzeugen eingesetzt und sollen aus betrieblichen Gründen weitgehend autark arbeiten. Die hydrodynamische Bremse, nachfolgend als Retarder bezeichnet, ist hierbei üblicherweise in der Nähe der abzubremsenden Räder (z. B. in der Radnabe) angeordnet und wird von dem betreffenden Rad direkt oder auch über eine drehzahlsteigernde Übersetzung angetrieben. Üblich ist es auch, den Rädern einer Achse je einen eigenen Retarder zuzuordnen und mit den zugehörigen Wärmetauschern und sonstigen Versorgungselementen zu einer baulichen Einheit zusammenzufassen (hydrodynamische Dauerbremsachse).
Bei einer bekannten Dauerbremsanlage (siehe ATZ Automobiltechnische Zeitschrift 75 (1973), Heft 9, Seite 317) ist der Retarder-Kurzschlußkreislauf in sich geschlossen und getrennt von dem hydrostatischen Lüfterkreislauf. Im normalen Fahrbetrieb befindet sich das ölvolumen der Strömungsbremse in einem Füllzylinder, d. h. einem über Druckluft veränderbaren Verdrängungselement. Bei Inbetriebnahme des Retarders gelangt Druckluft in den Füllzylinder, wodurch dieser sein Volumen ändert und Bremsöl dem Retarder zuführt, wobei, entsprechend dem angesteuerten veränderlichen Luftdruck, ein bestimmter Füllungsgrad erreicht wird. Nachteilig ist, daß das im Verdrängungselcrncnt (Füllzylinder) und im Wärmetauscher befindliche Druckmittel vor Beginn eines Bremsvorganges drucklos ist, was für ein erwünschtes, schnelles Ansprechen des Retarders von Nachteil ist. Die Trennung des Retarder-Kurzschlußkreislaufs vom hydrostatischen Lüfterkreis lauf bei dieser bekannten Einrichtung erfordert ferner einen zweiteiligen Wärmetauscher.
Die Lüftermotoren sind ferner bei dieser bekannten Anlage im normalen Fahrbetrieb durch ein gesondertes Steuerventil abgeschaltet. Diese Maßnahme, durch welche die Leerlaufverluste im normalen Fahrbetrieb vermindert werden sollen, hat jedoch den Nachteil, daß nach erfolgter Bremsung das erhitzte Druckmittel zunächst nicht wieder auf eine normale Temperatur zurückgekühlt wird. Um diesen bei einer kurzzeitig nachfolgenden Bremsung sich auswirkenden Nachteil zu beseitigen, ist in einer anderen Ausführung nach dieser Druckschrift ein zusätzliches Magnetventil vorgesehen. Hierdurch und durch die hierzu erforderliche Steuerung wird ein Mehraufwand verursacht.
Eine andere Maßnahme zur Vermeidung einer thermischen Überlastung der Anlage besteht darin, daß bei Überschreitung einer vorgegebenen hohen Temperatur der Retarder selbsttätig entlüftet wird. Diese Maßnahme kann jedoch auch nicht befriedigen, da hiermit ein für den Fahrer möglicherweise unerwarteter plötzlicher Ausfall der Dauerbremsanlage verbunden ist.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine hydrodynamische Dauerbremsanlage nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 zu schaffen, bei welcher das im Kühler und Verdrängungselement befindliche Retarder-Arbeitsmittel bereits vor Beginn eines Bremsvorganges vorgespannt ist und im Bremsbetrieb trotzdem große Durchflußquerschnitte im Retarder-Kurzschlußkreislauf möglich sind. Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen angegebenen Merkmale gelöst.
Mit dem Wärmetauscher-Umschaltventil wird erreicht, daß während des normalen Fahrbetriebes im Wärmetauscher und dem angeschlossenen Druckspeicher ein Vorspanndruck aufgebaut werden kann, während der Retarder entlüftet werden kann. Bei Umschaltung des Umschaltventils wird der Retarder durch den konstanten Speicherdruck des Druckspeichers augenblicklich und ungedrosselt gefüllt, was eine kurze Ansprechzeit gewährleistet. Die Bemessung der Durchflußquerschnitte des Wärmetauscher-umschaltventils unterliegt dabei keinerlei Beschränkungen, so daß große und für einen von der Pumpwirkung des Retarders zu unterhaltenden Kurzschlußkreislauf günstige Querschnitte gewählt werden können.
Der Speicher kann im normalen Fahrbetrieb unter bberwindung seines vorgegebenen konstanten Speicherdruckes durch das von der Druckmittelpumpe (den Druckmittelpumpen) gelieferte Druckmittel gefüllt werden, wobei in einer Ausgestaltung gemäß Anspruch 2 der hierzu erforderliche Druck durch ein (zweites) Druckbegrenzungsventil eingestellt wird, dem vom Speicher über das Wärmetauscher-Umschaltventil in dessen, dem Zugbetrieb zugeordneten Schaltstellung, Druckmittel zugeführt wird und dessen Ausgang gegenüber dem Abfluß, z. B. der Gehäusewanne, öffnet.
Außerdem kann über das Wärmetauscher-Umschaltventil die Zufuhr von Druckmittel zum Retarder-Regelventil geschaltet werden. In der Ausführung nach Anspruch 3 erhält das Regelventil im Bremszustand Druckmittel zugeführt, dessen Druck durch das zweite Druckbegrenzungsventil konstant gehalten wird. In der dem normalen Fahrbetrieb entsprechenden Stellung des Wärmetauscher-Umschaltventils ist diese Druckmittelzufuhr abgeschaltet und der entsprechende Zuführungskanal entlüftet.
Damit ist ein gleichzeitiges Einsetzen der Füllung durch den Druckspeicher und der Druckregelung durch das Regelventil gewährleistet, da beide Vorgänge vom Wärmetauscher-Umschaltventil gesteuert werden.
In der Ausgestaltung nach Anspruch 4 kann die Anlage einfach gesteuert werden, da nur ein elektrisches Signal übertragen werden muß, während die Anlage im übrigen völlig selbsttätig arbeiten kann.
Mit den in Anspruch 5 angegebenen Merkmalen ist eine selbsttätige Regelung des Retardermomentes möglich, wobei dem beladungsabhängigen Haftvermögen der abzubremsenden Räder Rechnung getragen werden kann.
Eine vorteilhafte Steuerung der Druckmittelzufuhr zu den hydrostatischen Lüftermomenten ist in Anspruch 6 angegeben, die auch außerhalb des Bremszustandes des Retarders eine wirksame Kühlung des Retarder-Arbeitsmittels ermöglicht, so daß auch bei kurz aufeinanderfolgenden Bremsvorgängen keine Überhitzungsgefahr besteht. Andererseits laufen die Lüftermotoren auch im Bremsbetrieb nur mit der Leistung, die zur Abfuhr der anfallenden Bremswärme tatsächlich erforderlich ist.
Die Erfindung wird anhand der Zeichnung erläutert, die ein hydraulisches Steuerschema einer hydrodynamischen Dauerbremsanlage zeigt.
Die dargestellte hydrodynamische Dauerbremsanlage wirkt auf zwei Räder einer Achse eines Nutzfahrzeug-Anhängers.
Jedes Rad treibt einen z. B. in die jeweilige Radnabe eingebauten Retarder 10 bzw. 10a und ein Rad zusätzlich eine Druckmittelpumpe 25 an. Die das Bremsmoment bestimmende Füllungsmenge in den Retardern wird durch jeweils ein den Füllungsdruck in dem zugeordneten Retarder regelndes Retarder-Regelventil 11 bzw. iia eingestellt.
Zum raschen Füllen des jeweiligen Retarders bei Bremsbeginn ist je ein Druckspeicher 12 bzw. 12a, der einen konstruktiv (z. B. durch eine Feder) bestimmten, unveränderlichen Speicherdruck aufweist, vorgesehen.
Jedem Retarder 10, 10a ist ein Wärmetauscher 13 bzw. 13a zugeordnet, der jeweils mit einem Lüfter 14 bzw. 14a versehen ist. Jeder Lüfter wird jeweils von einem Druckmittelmotor 15, 15a angetrieben. Das hierzu erforderliche Druckmittel wird von der Druckmittelpumpe 25 aufgebracht, die so ausgelegt ist, daß bereits bei relativ niedriger Fahrgeschwindigkeit volle Lüfterdrehzahl erreicht wird. Ein der Druckmittelpumpe nachgeschaltetes, erstes Druckbegrenzungsventil 26, das bei Uberschreitung eines vorgegebenen Druckes gegenüber dem Vorratsbehälter 36 öffnet, schützt die Anlage vor zu hohen Drücken, z. B.
bei hohen Fahrgeschwindigkeiten (hohe Antriebsdrehzahl der Druckmittelpumpe 25).
Jeder Retarder 10 bzw. 10a ist mit seinem zugeordneten Wärmetauscher 13 bzw. 13a im Bremsbetrieb zu einem Kurzschlußkreislauf zusammengeschlossen, der durch die Pumpwirkung des Retarders unterhalten wird. In diesem Kurzschlußkreislauf - Retarder-Anschlußleitungen 18, 19 bzw. 18a, 19a - ist jeweils ein, zwei Schaltstellungen aufweisendes Wärmetauscher-Umschaltventil 20 bzw. 20a eingeschaltet (2/7-Wegeventil), das in der ersten, dem Zugbetrieb zugeordneten Schaltstellung (die in der Zeichnung dargestellt ist), die Anschlußleitungen 16, 17 bzw. 16a, 17a des zugeordneten Retarders abschließt und damit den Kurzschlußkreislauf unterbricht. In der zweiten, dem Bremsbetrieb zugeordneten Schaltstellung, werden die Anschlußleitungen der Retarder mit denen des zugeordneten Wärmetauschers verbunden und damit der Kurzschlußkreislauf hergestellt. Die Wärmetauscher-Umschaltventile 20, 20a weisen für die Anschlüsse des Kurzschlußkreislaufes große Durchflußquerschnitte auf.
Der weitere Aufbau des hydraulischen Systems wird anhand einer Funktionsbeschreibung erläutert. Die Druckmittelpumpe 25 fördert über eine Druckleitung 27, an die das Druckbegrenzungsventil 26 angeschlossen ist, Druckmittel zu einem Thermostatventil 28, welches das geförderte Druckmittel in Abhängigkeit von der in der Wärmetauscher-Zulaufleitung 18 herrschenden Temperatur - ermittelt über Temperaturfühler 29 und zugeführt über Steuerleitung 30 - auf eine erste und zweite Förderleitung 31 und 32 verteilt, und zwar so, daß bei niedriger Temperatur nur in die erster Förderleistung 31 und mit steigender Temperatur mit einem zunehmenden Anteil auch in die zweite Förderleitung 32 gefördert wird, während der in die erste Förderleitung geförderte Anteil dementsprechend mit steigender Temperatur abnimmt. Den Druckmittelmotoren 15 und 15a wird dabei von der zweiten Förderleitung 32 über Zweigleitungen 21, 21a Druckmittel zugeführt, das von den Druckmittelmotoren abfließende Druckmittel gelangt über andere Zweigleitungen 22 bzw. 22a in die erste Förderleitung. Daher werden die Druckmittelmotoren von dem mit steigender Temperatur zunehmenden Druckgefälle zwischen der zweiten und ersten Förderleitung beaufschlagt.
Die erste Förderleitung 31 ist an die Wärmetauscher-Umschaltventile 20, 20a angeschlossen und wird in deren erster, dem normalen Fahrbetrieb zugeordneten Schaltstellung mit der Zulaufleitung 18, 18a der Wärmetauscher verbunden, so daß das von der ersten Förderleitung 31 abfließende Druckmittel die Wärmetauscher 13, 13a durchströmt.
Anschließend durchströmt dieses Druckmittel jeweils zweite Druckbegrenzungsventile 23 bzw. 23a, die jeweils einem der Wärmetauscher-Umschaltventile zugeordnet sind und den in der ersten Förderleitung 31 und damit auch den in den Wärmetauschern und Druckspeichern herrschenden Druck begrenzen.
Der von den zweiten Druckbegrenzungsventilen begrenzte Druck ist gleich hoch oder höher als der Speicherdruck der Druckspeicher, damit diese während des normalen Fahrbetriebes geftllt sind bzw. gefüllt werden können. Die zweiten 3ruckbegrenzungsventile öffnen gegenüber dem Vorratsbehälter 36.
In der zweiten, dem Bremsbetrieb zugeordneten Schaltstellung der Wärmetauscher-Umschaltventile 20, 20a wird das in die erste Förderleitung 31 geförderte Druckmittel den jeweils zugeordneten Retarder-Regelventilen 11 bzw. 11 und zugleich den zweiten Regelventilen 23, 23a zugeführt.
Die Umschaltung der Wärmetauscher-Umschaltventile 20, 20a erfolgt durch ein elektrischer Signal vom Zugfahrzeug aus, wodurch über eine nicht dargestellte Steuerleitung ein Magnetventil 33 geöffnet wird, das Druckmittel von der ersten Förderleitung 31 als Steuerdruck über Steuerleitungen 24, 24a den Wärmetauscher-Umschaltventilen zur Umschaltung zuführt.
Bei druckloser Steuerleitung 24 bzw. 24a nehmen die Wärmetauscher-Umschaltventile die erste, dem normalen Fahrbetrieb zugeordnete Schaltstellung ein und bei zugeführtem Steuerdruck dementsprechend die zweite, dem Bremsbetrieb zugeordnete Schaltstellung.
Die Einstellung des Retardermomentes im Bremsbetrieb erfolgt in Abhängigkeit von einem Luftdruck, der durch ein lastabhängiges Bremsdruckventil 34 unter Berücksichtigung des Beladungszustandes gebildet wird, wobei der Luftdruck über eine Steuerleitung 35, 35a den Retarder-Regelventilen 11 bzw. 11a zugeführt wird, die den Retarder-Fülldruck hierzu etwa proportional einstellen.
Leerseite

Claims

Hydrodynamische Dauerbremsanlage Patentansprüche Hydrodynamische Dauerbremsanlage für Kraftfahrzeuge, mit mindestens einer hydrodynamischen Bremse, mindestens einer Druckmittelpumpe - letztere sowie jede hydrodynamische Bremse werden unmittelbar oder mittelbar von den abzubremsenden Rädern angetrieben -, mit einem die Füllungsmenge bzw.

den Füllungsdruck der hydrodynamischen Bremse bestimmenden Regelventil, einem zur Speicherung der maximalen Füllungsmenge der Bremse geeigneten und die Bremse bei Bremsbeginn rasch füllenden Verdrängungselement, mindestens einem jeweils mit einem zageordneten Lüfter versehenen Wärmetauscher, welcher mindestens im Bremsbetrieb mit der hydrodynamischen Bremse zu einem durch die Pumpwirkung der Bremse unterhaltenen Kurzschlußkreislauf verbindbar ist, ferner mit jeweils einem von der(n) Druckmittelpumpe(n) mit Druckmittel versorgten Druckmittelmotor zum Antrieb jedes Lüfters sowie mit mindestens einem ersten vruckbegrenzungsventil zur Begrenzung des auf jeden Druckmittelmotor einwirkenden Druckes, dadurch gekennzeichnet, daß für jeden Wärmetauscher (13, 13a) ein, zwei Schaltstellungen aufweisendes Wärmetauscher-Umschaltventil (20, 20a) vorgesehen ist, das in der ersten, dem Zugbetrieb zugeordneten Schaltstellung (wie gezeichnet) die Zulauf- und Rücklaufleitung (16, 17 bzw. 16a, 17a) der hydrodynamischen Bremse abschließt und damit den Kurzschlußkreislauf (16, 17, 18, 19 bzw. 16a, 17a, 18a, 19a) unterbricht und daß als Verdrängungselement, zugeordnet zu jedem Wärmetauscher-Umschaltventil, jeweils ein einfacher, mit einem konstanten Speicherdruck arbeitender Druckspeicher (12, 12a) vorgesehen ist.
2. Hydrodynamische Dauerbremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Wärmetauscher-Umschaltventil (20, 20a) in der ersten Schaltstellung außerdem das von der bzw. den Druckmittelpumpe(n) (25) - ggf. mittelbar -in eine erste Förderleitung (31) geförderte Druckmittel über den Wärmetauscher und ein zweites Druckbegrenzungsventil (23, 23a) dem Abfluß (36) zuleitet, wobei der vom zweiten Druckbegrenzungsventil eingestellte Druck höher ist als der Speicherdruck des an die vom Wärmetauscher zur hydrodynamischen Bremse führende Leitung (19, 19a) angeschlossenen Druckspeichers (12, 12a).
3. Hydrodynamische Dauerbremsanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Wärmetauscher-Umschaltventil (20, 20a) in der zweiten, dem Bremsbetrieb zugeordneten Schalt stellung - außer der Einschaltung des Kurzschlußkreislaufs durch Verbinden der Anschlußleitungen (16, 17, 18, 19 bzw. 16a, 17a, 18a, 19a) der jeweiligen hydrodynamischen Bremse und des zugeordneten Wärmetauschers - das in die erste Förderleitung (31) geförderte Druckmittel mit Regelventil (11, 11a) der Bremse und zugleich dem zweiten Druckbegrenzungsventil (23, 23a) zuführt.
4. Hydrodynamische Dauerbremsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschaltung jedes Wärmetauscher-Umschaltventils (20, 20a) durch ein elektrisches Signal erfolgt, durch das ein Magnetventil (33) betätigt wird, welches einen Steuerdruck (Leitung 24, 24a) zum Schalten des Wärmetauscher-Umschaltventils liefert.
5. Hydrodynamische Dauerbremsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellung des in der hydrodynamischen Bremse wirkenden Füllungsdruckes (Leitung 35, 35a) durch das jeweilige Regelventil (11, 11a) in Abhängigkeit von einem Luftdruck erfolgt, der durch ein lastabhängiges Bremsdruckventil (34) eingestellt wird.
6. Hydrodynamischc Dauerbremsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung der Druckmittelzufuhr zu jedem Druckmittelmotor (15, 15a), unabhängig vom Schaltzustand des jeweiligen Wärmetauscher-Umschaltventils (20, 20a) und des Betriebszustandes der hydrodynamischen Bremse, allein in Abhängigkeit von der Temperatur des dem Wärmetauscher zufließenden Druckmittels erfolgt, wozu das von jeder Druckmittelpumpe (25) geförderte Druckmittel zunächst einem Thermostatventil (28) zugeführt wird, welches einen in der Zulauf leitung (18) des Wärmetauschers angeordneten Fühler (29) aufweist und das von der(n) Druckmittelpumpe(n) geförderte Druckmittel, abhängig von der in der Zulaufleitung des Wärmetauschers herrschenden Temperatur, auf die erste und eine zweite Förderleitung (31, 32) in einer Weise aufteilt, daß bei niedriger Temperatur nur in die erste Förderleitung (31) und mit steigender Temperatur mit einem zunehmenden Anteil auch in die zweite Förderleitung (32) gefördert wird und daß jeder Druckmittelmotor (15, 15a) von dem Druckgefälle zwischen der zweiten und ersten Förderleitung beaufschlagt wird.