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Hydrodynamische Dauerbremsanlage - Dokument DE2759682C2
 
PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE2759682C2 26.05.1988
Titel Hydrodynamische Dauerbremsanlage
Anmelder Zahnradfabrik Friedrichshafen AG, 7990 Friedrichshafen, DE
Erfinder Kuhn, Walter;
Ehrlinger, Friedrich, 7990 Friedrichshafen, DE
DE-Anmeldedatum 22.12.1977
DE-Aktenzeichen 2759682
File number of basic patent 27572378
Offenlegungstag 28.06.1979
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 26.05.1988
Veröffentlichungstag im Patentblatt 26.05.1988
IPC-Hauptklasse B60T 10/02

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine hydrodynamische Dauerbremsanlage nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Derartige Dauerbremsanlagen werden im wesentlichen in Anhängern oder Sattelaufliegern 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, jedem Rad einen eigenen Retarder zuzuordnen und diesen mit dem zugehörigen Wärmetauscher und sonstigen Versorgungselementen zu einer baulichen Einheit zusammenzufassen (hydrodynamische Dauerbremsachse).

Bei einer bekannten Dauerbremsanlage (siehe ATZ, Automobiltechnische Zeitschrift 75 (1973), Heft 9, Seite 314 bis 319) ist der Retarder-Kurzschlußkreislauf in sich geschlossen und getrennt von dem hydrostatischen Lüfterkreislauf. Die Lüftermotoren sind 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 kurzzeitigen nachfolgenden Bremsung sich auswirkenden Nachteil zu beseitigen, ist in einer anderen Ausführung nach dieser Druckschrift ein zusätzliches Magnetventil vorgesehen, durch dessen Betätigung dann die Rückkühlung des Retarderöls auch nach Abschluß des Bremsvorganges weitergeführt wird. 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 die Retarder-Druckleitung selbsttätig entlüftet und damit der Retarder abgeschaltet wird. Diese Maßnahme kann jedoch auch nicht befriedigen, da hierbei ein plötzliches für den Fahrer unerwartetes Abschalten der Dauerbremsanlage auftreten kann.

Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine hydrodynamische Dauerbremsanlage nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 zu schaffen, bei welcher die Kühlwirkung des Wärmetauschers so gestaltet werden kann, daß sie wegen thermischer Überlastung nicht abgeschaltet zu werden braucht.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen von Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Die Steuerung der Druckmittelzufuhr zu den hydrostatichen Lüftermotoren für den oder die Wärmetauscher allein in Abhängigkeit von der Temperatur des dem Wärmetauscher zugeführten Retarderarbeitsmittels ermöglicht eine wirksame Kühlung. Die mögliche, für die Kühlung zur Verfügung stehende Zeit wird dabei stark erhöht und ist nicht auf die Wirkzeit des Retarders begrenzt. Damit besteht, auch bei kurz aufeinanderfolgenden Bremsvorgängen, keine Überhitzungsgefahr. Andererseits laufen die Lüftermotoren auch im Bremsbetrieb nur mit der Leistung, die zur Abfuhr der anfallenden Bremswärme tatsächlich erforderlich ist.

Eine vorteilhafte und konkrete Ausgestaltung der Erfindung ist in Anspruch 2 angegeben. In einer einfachen Anordnung und mit relativ wenig Bauteilen arbeitet diese Steuerung der Kühlung vom Retarderarbeitsmittel selbständig.

Nach Anspruch 2 ist es auch möglich, die Durchflußquerschnitte des Wärmetauscherumschaltventiles und des gesamten Kurzschlußkreislaufes optimal auszulegen, weil keine Regel- oder Drosselventile in diesem Kreislauf enthalten sind. Diese großen Durchflußquerschnitte ermöglichen eine weitere Verbesserung der Kühlwirkung, weil genügend heißes Arbeitsmittel vom Retarder abgeleitet und dem günstig gekühlten Wärmetauscher zugeführt wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert, die eine ordnungsgemäß ausgelegte hydrodynamische Dauerbremsanlage zeigt.

Die dargestellte hydrodynamische Dauerbremsanlage wirkt auf zwei Räder einer Achse eines Nutzfahrzeug-Anhängers. Jedes Rad treibt eine, 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 10 und 10a wird durch jeweils den Füllungsdruck in dem zugeordneten Retarder regelndes Retarder-Regelventil 11 bzw. 11a 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 bzw. 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 bzw. 15a angetrieben. Das hierzu erforderliche Druckmittel wird von der Druckmittelpumpe 25 aufgebracht, die so ausgelegt ist, daß bereits bei relativ niedriger Fahrgeschwindigkeit die volle Drehzahl der Lüfter 14 und 14a erreicht wird. Ein der Druckmittelpumpe 25 nachgeschaltetes erstes Druckbegrenzungsventil 26, das bei Überschreitung 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-Anschlußleitung 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 und 17 bzw. 16a und 17a des zugeordneten Retarders abschließt und damit den Kurzschlußkreislauf unterbricht. In der zweiten, dem Bremsbetrieb zugeordneten Schaltstellung werden die Anschlußleitungen der Retarder 10 bzw. 10a mit denen des zugeordneten Wärmetauscher 13 bzw. 13a verbunden und damit der Kurzschlußkreislauf hergestellt. Die Wärmetauscher-Umschaltventile 20 und 20a weisen für die Anschlüsse des Kurzschlußkreislaufes große Druchflußquerschnitte 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 erste Förderleitung 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 bzw. 21a Druckmittel zugeführt. Das von den Druckmittelmotoren abfließende Druckmittel gelangt über andere Zweigleitungen 22 bzw. 22a in die ersten Förderleitung 31. 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 und 20a angeschlossen und wird in deren erster, dem normalen Fahrbetrieb zugeordneter Schaltstellung mit der Zulaufleitung 18 bzw. 18a der Wärmetauscher verbunden, so daß das von der ersten Förderleitung 31 abfließende Druckmittel die Wärmetauscher 13 und 13a durchströmt.

Anschließend durchströmt dieses Druckmittel jeweils zweite Druckbegrenzungsventile 23 bzw. 23a, die den Wärmetauscher-Umschaltventilen 20 und 20a zugeordnet sind und den in der ersten Förderleitung 31 und damit auch in den Wärmetauschern 13 und 13a und Druckspeichern 12 bzw. 12a herrschenden Druck begrenzen. Der von den zweiten Druckbegrenzungsventilen 23 und 23a begrenzte Druck ist gleich hoch oder höher als der Speicherdruck der Druckspeicher 12 und 12a, damit diese während des normalen Fahrbetriebes gefüllt sind bzw. gefüllt werden können. Die zweiten Druckbegrenzungsventile öffnen zum Vorratsbehälter 36.

In der zweiten, dem Bremsbetrieb zugeordneten Schaltstellung der Wärmetauscher-Umschaltventile 20 und 20a wird das in die erste Förderleitung 31 geförderte Druckmittel dem jeweils zugeordneten Retarder-Regelventil 11 bzw. 11a und zugleich den zweiten Druckbegrenzungsventilen 23 und 23a zugeführt.

Die Umschaltung der Wärmetauscher-Umschaltventile 20 und 20a erfolgt durch ein elektrisches 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 Steuerleitung 24 und 24a den Wärmetauscher-Umschaltventilen 20 und 20a 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.


Anspruch[de]
  1. 1. Hydrodynamische Dauerbremsanlage für Kraftfahrzeuge, mit

    1. a) einer hydrodynamischen Bremse und einer Druckmittelpumpe, wobei die Bremse und die Pumpe mittelbar oder unmittelbar von den abzubremsenden Rädern angetrieben werden,
    2. b) einem die Füllungsmenge bzw. den Füllungsdruck der hydrodynamischen Bremse bestimmenden Regelventil,
    3. c) einem zur Speicherung der max. Füllungsmenge dienenden und die Bremse bei Bremsbeginn füllenden Fülleinrichtung,
    4. d) einem mit einem zugeordneten Lüfter versehenen Wärmetauscher, der im Bremsbetrieb mit der Bremse zu einem durch die Pumpwirkung der Bremse unterhaltenen Kurzschlußkreislauf verbindbar ist,


  2. dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung der Druzckmittelzufuhr zu dem Druckmittelmotor (15 bzw. 15a) des Wärmetauscher (13 bzw. 3a) völlig unabhängig vom Betriebszustand der hydrodynamischen Bremse (10 bzw. 10a) allein über ein Thermostatventil (28) erfolgt, dessen Wärmefühler (29) in der Zulaufleitung (18) zum Wärmetauscher (13) angeordnet ist, wobei

    1. a) das Druckmittel von der Druckmittelpumpe (25) direkt dem Thermostatventil (28) zugeführt wird und in Abhängigkeit von einer Temperatur auf eine erste (31) über den Wärmetauscher (13 bzw. 13a) führende und eine zweite (32) Förderleitung aufgeteilt wird, in der der Druckmittelmotor (15 bzw. 15a) für den Ventilator (14 bzw. 14a) des Wärmetauschers (13 bzw. 13a) angeordnet ist,
    2. b) bei niedriger Temperatur das Druckmittel nur in die erste Förderleitung (31), mit steigender Temperatur anteilig auch in die zweit Förderleitung (32) und bei hoher Temperatur ausschließlich in die zweite Förderleitung (32) gefördert wird, so daß der Druckmittelmotor (15 bzw. 15a) von dem Druckgefälle zwischen der ersten (31) und der zweiten (32) Druckmittelleitung beaufschlagt wird.


  3. 2. Hydrodynamische Dauerbremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Kurzschlußkreislauf (16, 17, 18, 19 bzw. 16a, 17a, 18a, 19a) ein zwei Schaltstellungen aufweisendes Wärmetauscher-Umschaltventil (20 bzw. 20a) vorgesehen ist, das

    1. - in seiner im Zugbetrieb eingenommenen ersten Schaltstellung den von dem Retarder (10 bzw. 10a) zum Wärmetauscher (13 bzw. 13a) führenden Rücklauf (17 bzw. 17a) sowie den vom Wärmetauscher zum Retarder führenden Zulauf (16 bzw. 16a) sperrt und damit den Kurzschlußkreislauf unterbrochen hält und die von der Druckmittelpumpe (25) in die erste Förderleitung (31) geförderte Flüssigkeit über den Wärmetauscher (13 bzw. 13a), den Druckspeicher (12 bzw. 12a) und ein Druckbegrenzungsventil (23 bzw. 23a) einem Vorratsbehälter (36) zuleitet, wobei der von dem Druckbegrenzungsventil eingestellte Druck höher ist als der Speicherdruck und das
    2. - zum Bremsen in seine zweite Schaltstellung umschaltbar ist, in der durch Verbindung der Zu- und Rücklaufleitung (16, 16a bzw. 17, 17a) über den Wärmetauscher (13 bzw. 13a) der Kurzschlußkreislauf einschaltbar ist, wobei der Druckspeicher (12 bzw. 12a) mit dem Zulauf (16 bzw. 16a) zum Retarder und die Förderleitung (31) über das den Fülldruck des Retarders steuernde Retarder-Regelventil (11 bzw. 11a) mit dem Retarder und mit dem Druckbegrenzungsventil (23 bzw. 23a) verbunden ist.






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