DE3606237C2 - Doppelfahrbremsventil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Doppelfahrbremsventil nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein bekanntes Doppelfahrbremsventil dieser Art verbindet in seiner Bremsstellung eine Zulaufleitung vom Wegevenil mit einer Zulaufleitung zum Fluidmotor und eine Ablaufleitung vom Fluidmotor mit einer Ablaufleitung zum Wegeventil, jeweils über eine Festblende und ein zu dieser Festblende parallel liegendes, in Richtung zum Fluidmotor gegen Federkraft zu öffnendes Rückschlagventil. Der Kurzschlußkreislauf, der in dieser Bremsstellung den zum Fluidmotor hinfließenden Fluidstrom mit dem vom Fluidmotor abfließenden Fluidstrom kurzschließt, entsteht dabei nur dann, wenn das Wegeventil in seiner Bremsstellung durch sich hindurch einen solchen Kurzschlußkreislauf öffnet oder wenn besondere ventilgesteuerte Kurzschlußwege zwischen den vom Wegeventil zum Doppelfahrbremsventil führende Leitungen vorgesehen sind. Stets erfolgt dabei der Kurzschluß über einen langen Weg und beim Bremsvorgang nicht mehr im hohen Stützdruckbereich zwischen Bremsventil und Motor, sondern in einem Bereich mit niedrigerem Druck. Da im Kurzschlußfall (Bremsen oder Schubbetrieb des Fluidmotors) in kurzer Zeit sehr große Ölmengen zu überführen sind, ist ein großer Strömungsquerschnitt erforderlich. Die Ausbildung solcher Zusatzeinrichtungen ist aufwendig und teuer.

Nach der JP-OS 56-103 359 ist ein Doppelfahrbremsventil bekannt, das in einen Pumpkreislauf zwischen ein Wegeventil und einen Fluidmotor zu schalten ist, im Ruhezustand eine Bremsstellung füür den Fluidmotor einnimmt, in der es einen Kurzschlußkreislauf durch den Fluidmotor ermöglicht und unter dem Druck eines ihm über das Wegeventil zugeführten Fluidstroms je nach der Richtung des Fluidstroms aus einer Bremsstellung in eine Vorwärtslauf- oder Rückwärtslaufstellung für den Fluidmotor verstellt wird, in der es den Pumpkreislauf durch den Fluidmotor öffnet. Dabei wird der Kurzschluß nicht durch das Wegeventil hergestellt, sondern von einem Bremsventil in einem Stützdruckbereich zwischen dem Bremsventil und dem Fluidmotor.

Nach der GB-21 12 910 A ist ein Wegeventil zum Bremsen eines Hydromotors bekannt, das in einer neutralen Schaltstellung einen Kurzschlußstrom des Hydromotors über eine Bremsdrossel bewirkt.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Doppelfahrbremsventil nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 anzugeben, das einen ruckfreien Betrieb des Fluidmotors bewirkt, mit geringem Aufwand herzustellen ist und einen wirksamen Kurzschlußweg mit verhältnismäßig kleinem Strömungsquerschnitt öffnet bzw. schließt.

Die Lösung dieser Aufgabe ist im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegeben.

Bei Ausführung der Erfindung entfallen die beiden Festblenden im Doppelfahrbremsventil. Stattdessen ist ein einziger Kuzschlußabschnitt vorgesehen, in dem eine Festblende enthalten sein kann. Dieser Kurzschlußweg verbindet in der Bremsstellung des Doppelfahrbremsventils die beiden vom Doppelfahrbremsventil zum Fluidmotor führenden Leitungen, so daß der Kurzschluß jeweils unmittelbar zwischen der Ablaufleitung und der Ablaufleitung des Fluidmotors auf der dem Wegeventil abgewandten , dem Fluidmotor zugewandten Seite des Doppelfahrbremsventils über einen kurzen Weg erfolgt.

Um ein besonders ruckfreies Bremsen des Fluidmotors und einen besonders ruckfreien Übergang des Fluidmotors vom Motorbetrieb in den Schubbetrieb zu ermöglichen, ist bevorzugt eine Ausbildung gemäß Anspruch 2 vorgesehen.

Eine konstruktiv einfache Ausbildung des Kurzschlußwegs im Doppelfahrbremsventil ist in Anspruch 3 angegeben, wobei die Lehre der Ansprüche 1 und 2 bei der konstruktiven Ausgestaltung nach Anspruch 3 besonders dann einfach zu verwirklichen ist, wenn die Ausführung gemäß Anspruch 4 vorgesehen ist.

Um den Strömungsquerschnitt des Kurzschlußweges zu vergrößern, ist bevorzugt eine Ausbildung gemäß Anspruch 5 vorgesehen.

Die Erfindung wird im folgenden an einem Ausführungsbeispiel unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen erläutert

Fig. 1 zeigt schematisch das Zusammenwirken eines Wege­ ventils 2 im Fluidmotor über ein erfindungsge­ mäßes Doppelfahrbremsventil unter Verwendung von Schaltzeichen nach DIN ISO 1219.

Fig. 2 zeigt in einem Längsschnitt den konstruktiven Auf­ bau des Doppelfahrbremsventils.

Fig. 3 zeigt in einem Diagramm den effektiven Ablauf­ querschnitt des Fluidmotors bei Verwendung eines erfindungsgemäßen Doppelfahrbremsventils, wenn das Doppelfahrbremsventil aus seiner Bremsstellung in seine Vorwärtslauf- oder Rückwärtslaufstellung verschoben wird.

Fig. 1 zeigt eine Pumpe 2 verstellbarer Förderleistung, die Öl aus einem Vorratsbehälter 4 in eine Leitung 6 pumpt. Die Förderleistung der Pumpe 2 wird über eine Leitung 8 mit einem Signal gesteuert, das der Belastung des Fluidmotors 10 entspricht. Die Leitung 6 führt zu einem Wegeventil 12 mit einer Vorlaufstellung V1, einer Rücklaufstellung R1 und einer Bremsstellung B1. Mittels eines Betätigungsglieds 14 ist das Wegeventil in eine seiner drei Stellungen zu stellen. Federn 16, 18 halten das Wegeventil normalerweise in seiner Bremsstellung B1. In dieser Bremsstellung sind die beiden zum Wegeventil 12 über das Doppelfahrbremsventil 20 zum Fluidmotor 10 führenden Leitungen 22, 24 innerhalb des Wegeventils an der Stelle 26 miteinander verbunden und stehen mit einer Rücklaufleitung 28 zum Vorratsbehälter 4 in Verbindung.

Die Leitung 6 wird in dem Wegeventil in der Bremsstellung B1 gesperrt.

Zwischen den Leitungen 6 und 28 liegt in einer Leitung 30 ein Überdurckventil 32, das sich zur Leitung 28 öffnet, wenn der Druck in der Leitung 6 ein vorgegebenes Maß übersteigt. Der effektive Strömungsquerschnitt der Lei­ tungen 22 und 24 wird durch innerhalb des Wegeventils 12 angeordnete Festblenden 34 und 36 festgelegt.

Die Leitungen 22 und 24 laufen durch eine Drehdurchfüh­ rung 40, da sich das Wegeventil 12 mit der Pumpe 2 meist auf einem Drehaufsatz eines Fahrzeugs befindet, während sich der Fluidmotor 10 und das Doppelfahrbremsventil 20 in einem Unterwagen befinden.

Das Doppelfahrbremsventil 20 weist eine Vorlaufstellung V2, eine Rücklaufstellung R2 und eine Bremsstellung B2 auf. Es ist wie das Wegeventil 12 in der Bremsstellung darge­ stellt. In der Bremsstellung sind die Leitungen 22, 24 innerhalb des Doppelfahrbremsventils mit Leitungsab­ schnitten 42, 44 verbunden, in denen sich in Richtung zum Fluidmotor 10 gegen Federkraft zu öffnende Rückschlag­ ventile 46, 48 befinden. Vor dem Doppelfahrbremsventil 20 sind von den Leitungen 22 und 24 Zweigleitungen 48, 50 zu Stellzylindern 52, 54 abgeführt. In den Leitungen 48 und 50 liegen parallel zueinander Festblenden 56, 58 und in Richtung zu den Leitungen 22 und 24 zu öffnende Rück­ schlagventile 60, 62.

In den Leitungsabschnitten des Doppelfahrbremsventils 20, die in der Vorlaufstellung V2 und in der Rücklaufstellung R2 wirksam werden, liegen gegen Federkraft zu öffnende Rückschlagventile 64, 66 bzw. während der Verstellung durch Steuerkanten zunehmend zu öffnende Blenden 68, 70. Bei der konstruktiven Ausführung stimmen die Rückschlag­ ventile 46 und 64 und die Rückschlagventile 48 und 66 überein. Es sind somit insgesamt nur zwei Rückschlagven­ tile vorgesehen.

In der Bremsstellung B2 des Doppelfahrbremsventils steht ein Kurzschlußweg 72 innerhalb des Doppelfahrbremsventils 20, in dem sich eine Festblende 74 befindet mit Leitungs­ zweigen 76, 78 in Verbindung, die zu Vorlauf - bzw. Rück­ laufleitungen 80, 82 zum Fluidmotor 10 führen.

Zwischen den Leitungen 80 und 82 liegen in Leitungen 84 und 86 Überdruckventile 88, 90. Das Ventil 88 öffnet sich zur Leitung 82, wenn der Druck in der Leitung 80 eine vorge­ gebene Grenze überschreitet. Das Überdruckventil 90 öffnet sich zur Leitung 80, wenn der Druck in der Leitung 82 eine vorgegebene Grenze überschreitet.

Von dem Fluidmotor 10 ist eine Leckleitung 92 zu einem Auf­ nahmebehälter abgeführt.

Zur Nachspeisung der Leitungen 80 und 82 in der Bremsstellung B1 des Wegeventils 12 ist eine Nachspeisungspumpe 96 vor­ gesehen, die über eine die Drehdurchführung 40 durchlaufen­ de Leitung 98 über gegen Federkraft zu öffnende Rückschlag­ ventile 100, 102 in Zuführungsleitungsabschnitten 104, 106 zu den Leitungen 80 bzw. 82 verzweigt ist.

Wird das Wegeventil 12 aus der in Fig. 1 dargestellen Stel­ lung in die Vorlaufstellung V1 verstellt, so fließt Druck­ mittel durch die Leitung 22 zum Fluidmotor 10, kann aber zunächst durch die Leitung 82 nicht abfließen. Es entsteht daher ein Druck in der Zweigleitung 48, der dazu führt, daß der Stellzylinder 52 das Doppelfahrbremsventil 20 gegen die Kraft von Federn 108, 110, die das Doppelfahr­ bremsventil 20 in seiner Bremsstellung B2 zu halten suchen, in die Vorlaufstellung V2 verstellt. Dabei wird die Blende 68 allmählich geöffnet. Dieser Vor­ gang ist bekannt.

Gelangt der Fluidmotor 10 etwa bei einer Talfahrt in Schubbetrieb oder wird das Wegeventil 12 in seine Brems­ stellung B1 zurückgestellt, so mindert sich der Druck in der Leitung 22, wodurch auch der Druck im Stellzylin­ der 52 gemindert wird und auch das Doppelfahrbremsventil 20 wieder in seine Bremsstellung B2 bewegt wird. Der Druck in der Leitung 82 steigt dabei aber an und wird nun durch den Kurzschlußweg 78, 72, 76 zur Leitung 80 rasch und ruckfrei abgebaut. Die Konstruktion ist dabei so getroffen, daß der effektive Strömungsquerschnitt durch eine von einer Steuerkante gesteuerte Blende 68 so ab­ nimmt, daß der effektive Strömungsquerschnitt durch die Ablaufleitung 82 mit zunehmendem Einsetzen des effektiven Strömungsquerschnitts des Kurzschlußwegs 78, 72, 76 kon­ stant wird, nämlich schließlich allein durch die Fest­ blende 74 bestimmt ist. Dies wird später anhand Fig. 3 noch näher erläutert.

Das Doppelfahrbremsventil 12 nach Fig. 2 weist ein Ge­ häuse 200 auf, in dem ein Kolben 202 gegen die Kraft einer Feder 204 verstellbar ist. Die Feder 204 wirkt auf zwei auf einem Kolbenschaft 206 verschiebbar sitzende Teller 208, 210. Eine zu weit gehende Verschiebung der Teller 208, 210 auf dem Kolbenschaft 206 wird durch einen Anschlagring 212 am freien Ende des Kolbenschafts 206 und durch den Kolben 202 verhindert.

In dem Kolben befinden sich zwei gegen Federkraft zu öffnende Ventile, die mit den Bezugsziffern 46, 64 bzw. 48, 66 bezeichnet sind, um die Übereinstimmung mit Fig. 1 deutlich zu machen. Die Wegabschnitte 42 und 44 in Fig. 1 sind durch die Räume 42a, 42b bzw. 44a, 44b gekennzeichnet.

Die Zweigleitungen 48, 50 haben die gleiche Bedeutung wie in Fig. 1. Sie führen über Kolbenspielräume 214, 216 zum Stellzylinder 52, 54, die die gleiche Bedeutung haben wie in Fig. 1. Eine Regelkante 218 arbeitet mit einer Öffnung 222 im Kolben derart zusammen, daß bei Verschieben des Kolbens 202 aus der in Fig. 2 dargestellten Lage nach links zunehmend mehr Druckmittel aus dem Bereich 42b in den Bereich 42a strömen kann und umgekehrt, und bei Ver­ schiebung des Kolbens 202 nach rechts wirkt eine Regel­ kante 220 mit einer Öffnung 224 im Kolben 202 derart zu­ sammen, daß mit zunehmender Verschiebung nach rechts zu­ nehmend mehr Druckmittel aus dem Bereich 44b in den Be­ reich 44a strömen kann und umgekehrt. Im Bereich 226 ist der Kolben 202 in Ansicht dargestellt, um zu zeigen, daß er in seinem Außenumfang mit Entlastungsnuten 228 ver­ sehen ist, die seine Verschiebbarkeit erleichtern.

Der Kurzschlußweg 78, 72, 76 ist durch Schrägbohrungen 76a, 78a gebildet, die von den Raumbereichen 42b, 44b abführen und in Radialbohrungen 76b, 78b übergehen, die ihrerseits in den Kolben 202 umschließenden Ringnuten 76c, 78c enden. Die Kurzschlußwegabschnitte 72 sind durch mehrere lang­ gestreckte Ausnehmungen 72 im Umfang des Kolbens 202 ge­ bildet.

Die Wirkungsweise des Kolbens 202 sei bei einer Verschie­ bung des Kolbens 202 aus seiner in Fig. 2 dargestellten Mittellage nach rechts erläutert:

Der effektive Strömungsquerschnitt vom Kurschlußleitungs­ abschnitt 78 nimmt dabei ab, denn die Kurzschlußleitungs­ abschnitte 72 verschieben sich zu den Ringnuten 76c und 78c, und der Durchlassquerschnitt von der Ringnut 76c zu den Kurzschlußleitungsabschnitten 72 wird dabei kleiner. Andererseits nimmt der Durchlaßquerschnitt von dem Raumbereich 44b in den Raumbereich 44a zu, da die Öffnung 224 die Regelkante 220 zunehmend mehr überläuft. Dabei verbleibt der effektive Durchlassquerschnitt aus der Leitung 82 vorerst konstant, bis die Kurzschlußleitungs­ abschnitte 72 nicht mehr in Verbindung mit der Ringnut 76c stehen. Dann wird der Ablaufquerschnitt aus der Lei­ tung 82 allein durch die zunehmend weiter werdende Öffnung 224 bestimmt.

Dies ist in dem Diagramm der Fig. 3 dargestellt. Die Abszisse zeigt die Verschiebung des Kolbens 202 aus seiner in Fig. 2 dargestellten Mittellage nach rechts. Die Ordinate kennzeichnet die effektiven Ablaufquer­ schnitte. Bei geringfügiger Verschiebung des Kolbens 202 ist der effektive Strömungsquerschnitt der Ablaufleitung 82 allein durch den Kurzschlußweg 78, 72, 76 bestimmt und die darin enthaltene Festblende, die durch den gesamten Querschnitt der Kurzschlußabschnitte 72 gegeben ist. Dies ist der Kurvenabschnitt a. Bei zunehmender Verschiebung des Kolbens 202 nach rechts wird der effek­ tive Strömungsquerschnitt des Kurzschlußwegs 78, 72, 76 immer kleiner. Dies ist der Kurvenabschnitt b. Zu­ gleich steigt der effektive Strömungsquerschnitt durch die Öffnung 224, die die Regelkante 220 überstreicht. Dies ist der Kurvenabschnitt c.

Für den Ablaufquerschnitt aus der Leitung 82 ist die Summe der Ordinatenwerte der Kurvenabschnitte b und c maßgeblich. Diese Summe ist gegeben durch den Kurvenab­ schnitt d. Erst wenn der Kurzschlußweg ganz gesperrt ist, das ist der Kurvenabschnitt d, ist für den Ablaufquer­ schnitt aus der Leitung 82 allein die Öffnung 224 in Zusammenwirken mit der Regelkante 220 maßgeblich, das ist der Kurvenabschnitt e.

Für das Verhalten bei Schubfahrt oder Bremsung sind die Kurvenabschnitte a, d, e charakteristisch. Ersichtlich ergibt sich ein glatter Übergang von der Vorwärtslaufstellung bzw. Rückwärtslaufstellung des Doppelfahrbremsventils zur Bremsstellung des Doppelfahrbremsventils.

In obiger Beschreibung ist fast immer der Öffnungsvorgang des Doppelfahrbremsventils aus der Mittelstellung nach links oder rechts geschildert. Dies ist beim Anfahren der Fall. Beim Abbremsen ist zu betrachten, daß der Kolben aus seiner rechten oder linken Offenstellung in seine Mittelstellung geht.

Dies wird mit den außerordentlich einfachen Mitteln, die oben beschrieben sind, erreicht.

Claims (5)

1. Doppelfahrbremsventil (20), das in einen Pumpkreislauf zwischen ein Wegeventil (12) und einen Fluidmotor (10) zu schalten ist und einen in einem Gehäuse (200) verschiebbaren Ventilkolben (202) aufweist, der im Ruhestand eine Bremstellung (B2) für den Fluidmotor (12) einnimmt, in der es einen Kurzschlußkreislauf (72, 74, 76, 78) durch den Fluidmotor (10) ermöglicht und unter dem Druck eines ihm über das Wegeventil (12) zugeführten Fluidstroms je nach der Richtung des Fluidstroms aus seiner Bremsstellung (B2) in eine Vorwärtslauf- oder Rückwärtslaufstellung (V2, R2) für den Fluidmotor (10) verstellt wird, in der er den Pumpkreislauf durch den Fluidmotor (10) öffnet, dadurch gekennzeichnet daß der Ventilkolben (202) in Zusammenwirken mit dem Gehäuse (200) einen Leitungsabschnitt (72, 74) des Kurzschlußkreislaufs (72, 74, 76, 78) begrenzt, dessen Durchlaßquerschnitt in der Bremsstellung (B2) des Kolbens (202) durch Zusammenwirken des Leitungsabschnitts (72, 74) mit im Gehäuse (200) ausgebildeten Kanälen (76, 78) des Kurzschlußkreislaufs (72, 74, 76, 78) maximal ist und bei Verschiebung des Ventilkolbens (202) in die Vorwärtslaufstellung (V2) oder die Rückwärtslaufstellung (R2) bis auf Null abnimmt und daß der Ventilkolben (202) bei Verstellung aus der Bremsstellung (B2) in die Vorwärtslauf- oder Rückwärtslaufstellung (V2, R2) den Pumpkreislauf (über 68 bzw. 70) zunehmend öffnet.

2. Doppelfahrbremsventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkolben (202) beim Bremsen auf einem Schließweg (e+c) über einen letzten Hubweg (d+b+a) den effektiven Strömungsquerschnitt des vom Fluidmotor (10) abfließenden Fluidstrom wenigstens annähernd konstant hält.

3. Doppelfahrbremsventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Gehäuse (200) je zwei Anschlußräume (42a, 44a, 42b, 44b) für das Wegeventil (12) und den Fluidmotor (10) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Leitungsabschnitt (72, 74) des Kurzschlußkreislaufs (72, 74, 76, 78) durch wenigstens eine Ausnehmung (72) im Umfang des Ventilkolbens (202) begrenzt ist und daß in dem Gehäuse (200) von den Anschlußräumen (42b, 44b) für den Fluidmotor (10) ausgehende Kanäle (76, 78) vorgesehen sind, die in der Bremsstellung (B2) des Ventilkolbens (202) in der Ausnehmung (72) münden.

4. Doppelfahrbremsventil nach Anspruch 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die wenigstens eine Ausnehmung (72) in Axialrichtung des Ventilkolbens (202) langgestreckt ist und daß die Mündungsflächen der Kanäle (76, 78) die axialen Enden der Ausnehmung (72) in der Bremsstellung (B2) des Ventilkolbens (202) schneiden.

5. Doppelfahrbremsventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß über den Umfang des Ventilkolbens (202) verteilt mehrere Ausnehmungen (72) vorgesehen sind und daß die Mündungsflächen durch den Ventilkolben (202) umfassende Ringnuten (76c, 78c) in dem Gehäuse (200) begrenzt sind.