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Dokumentenidentifikation DE69933118T2 12.04.2007
EP-Veröffentlichungsnummer 0001077846
Titel BREMSVORRICHTUNG UND BREMSMITTEL
Anmelder Volvo Wheel Loaders AB, Eskilstuna, SE
Erfinder CARLSSON, Sven-Ake, S-632 39 Eskilstuna, SE;
KARLSSON, Bo, S-635 08 Eskilstuna, SE
Vertreter v. Füner Ebbinghaus Finck Hano, 81541 München
DE-Aktenzeichen 69933118
Vertragsstaaten AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LI, LU, MC, NL, PT, SE
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 11.05.1999
EP-Aktenzeichen 999270523
WO-Anmeldetag 11.05.1999
PCT-Aktenzeichen PCT/SE99/00797
WO-Veröffentlichungsnummer 1999061296
WO-Veröffentlichungsdatum 02.12.1999
EP-Offenlegungsdatum 28.02.2001
EP date of grant 06.09.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 12.04.2007
IPC-Hauptklasse B60T 1/06(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, EP
IPC-Nebenklasse B60T 13/22(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   F16D 59/02(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   F16D 63/00(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   
IPC additional class F16H 57/10  (2006.01)  A,  L,  N,  20051017,  B,  H,  EP
F16H 57/12  (2006.01)  A,  L,  N,  20051017,  B,  H,  EP

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Bremsanordnung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bremsanordnungen von Maschinen, wie Radladern, Muldenkippern und dgl., werden dazu verwendet, die Bewegung der Maschine abzubremsen und zu verhindern, dass sich die Maschine aus einem Stillstand bewegt. Auf eine solche Bremsanordnung wird insgesamt als Parkbremse Bezug genommen. Einige Maschinen, wie Radlader und Muldenkipper sind mit zwei Bremspedalen versehen, die so im Führerhaus der Maschine angeordnet sind, dass der Fahrer entweder den rechten Fuß oder den linken Fuß zum Abbremsen der Maschine verwenden kann.

Es ist bereits bekannt, eine Bremsanordnung in Form einer Lamellenkupplung an der Getriebeabtriebswelle eines Radladers anzuordnen. Die Lamellenkupplung wirkt als Parkbremse und hat eine Anzahl von Platten, die von einem Fluid umgeben sind, das in der Mehrscheibenbremse vorhanden ist. Wenn die Parkbremse aktiviert ist, drücken die Platten gegen Scheiben in der Mehrscheibenbremse, so dass die Platten und somit die Getriebeabtriebswelle mit Hilfe von Reibung festgelegt sind. Beim Lösen der Parkbremse stehen die Platten nicht in Kontakt mit den Scheiben der Mehrscheibenbremse sondern drehen frei in dem umgebenden Fluid. Es hat sich gezeigt, dass die Zähigkeitsverluste in der bekannten Bremsanordnung beträchtlich sind, wenn die Parkbremse gelöst wird und das Fahrzeug in Vorwärtsrichtung angetrieben wird, wobei die Verluste zu einem erhöhten Brennstoffverbrauch der Maschine führen. Die Zähigkeitsverluste ergeben sich, wenn die Platten in dem umgebenden Fluid rotieren.

Das Dokument EP-A2-841 126 bezieht sich auf eine von Hand gehaltene Maschine, die mit einer Sicherheitsanordnung versehen ist. Die Maschine hat einen Sperrmechanismus und eine Überlastreibungskupplung. Wenn ein Werkzeug, wie ein Bohrer, der an der Maschine angeordnet ist, plötzlich blockiert wird, wird der Sperrmechanismus aktiviert.

Bekannt ist auch, eine mechanische Verbindung in Form einer Verbindungsachse zwischen zwei Bremspedalen eines Radladers anzuordnen. Das erste Bremspedal ist mit einem Ventil verbunden, da so angeordnet ist, dass es den Strom des Hydraulikfluids von einer Druckquelle zu Bremszylindern der Maschine steuert. Wenn das zweite Bremspedal nach unten gedrückt wird, wird auf das mit dem ersten Pedal verbundene Ventil aufgrund der Tatsache eingewirkt, dass die Verbindungsachse zwischen den Bremspedalen gewährleistet, dass das erste Bremspedal nach unten gedrückt wird. Der Nachteil dieser bekannten Bremsbedienungsanordnung besteht darin, dass die verbindende Stange am Boden des Fahrerhauses Raum belegt.

Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Bremsanordnung bereitzustellen, die im Wesentlichen verlustfrei ist, wenn die Bremsanordnung aktiviert wird.

Dies wird mit Hilfe einer Bremsanordnung in der eingangs erwähnten Bauweise erreicht, die die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 aufweist.

Eine solche Bremsanordnung führt zu unmerklichen Verlusten, weil das Sperrelement in Eingriff mit der Abtriebswelle nur dann steht, wenn sich die Maschine in einem Stillstand befindet und es keinen Kontakt zwischen diesen Komponenten gibt, wenn sich die Abtriebswelle dreht. Das Ergebnis davon besteht darin, dass das Sperrelement keine Leistungsverluste während des Betriebs der Maschine verursacht. Durch gleichzeitiges in Eingriffbringen der Zahnradkupplungen für die Gänge kann ein Abbremsen des Fahrzeugs mit Hilfe der Bremsanordnung herbeigeführt werden. Die Bremsanordnung kann so als Parkbremse verwendet werden, die aktiviert wird, wenn die Maschine fährt oder sich im Stillstand befindet.

Die Erfindung wird nachstehend näher mit Hilfe von beispielsweisen Ausführungsformen beschrieben, die in den beiliegenden Figuren gezeigt sind, in denen

1 eine schematische, teilweise geschnittene Ansicht des Getriebes einer Maschine mit einer Bremsanordnung nach der vorliegenden Erfindung zeigt,

2 eine schematische perspektivische Ansicht einer Sperrelements nach der vorliegenden Erfindung zeigt und

3 eine Bremsbetriebsanordnung nach der vorliegenden Erfindung zeigt.

1 zeigt eine beispielsweise Ausgestaltung einer Bremsanordnung 1 nach der vorliegenden Erfindung. Die Bremsanordnung 1 ist in dem Getriebe 2 einer Maschine 4, beispielsweise eines Radladers, eines Muldenkippers oder einer ähnlichen Baumaschine, angeordnet. Das Getriebe 2 ist ein an sich bekanntes Kraftschaltgetriebe, das bei der gezeigten beispielsweisen Ausführungsform eine Antriebswelle 6 von einem Motor (nicht gezeigt) und eine Abtriebswelle 8 hat, die mit den Treibwelle in der Maschine verbunden ist. An der Antriebswelle 6 ist ein Drehmomentwandler 12 angeordnet. In dem Getriebe 2 ist eine erste, zweite bzw. dritte Welle 14, 16 bzw. 18 angeordnet, von denen jede eine Anzahl von Zahnrädern 20 bis 25 trägt, die auf der jeweiligen Welle 14, 16 und 18 angebracht sind. Die Abtriebswelle 8 ist mit der dritten Welle 18 verbunden. Wie die Verbindung der Zahnräder 20 bis 25 mit den Wellen 14, 16 und 18 ist für jedes Zahnrad 20 bis 25 eine Zahnradkupplung 26 bis 30 vorgesehen. Das gezeigte Getriebe hat vier Gänge, die mit den Zahlen 1 bis 4 innerhalb von Kreisen in 1 bezeichnet sind. Die Zahnräder 26 und 27 sind für den Vorwärts- und Rückwärtsgang vorgesehen, wobei die Gänge durch die Buchstaben F und B in 1 bezeichnet sind. Zum Schalten des Gangs in dem Getriebe 2 wird eines der Zahnräder 20 bis 25 mit Hilfe seiner zugehörigen Zahnradkupplung 26 bis 30 in Eingriff gebracht, während gleichzeitig der Eingriff eines anderen Zahnrads mit Hilfe seiner zugehörigen Zahnradkupplung gelöst wird. Wie das Schalten in dem Kraftverschiebungsgetriebe erfolgt, ist dem Fachmann auf diesem Gebiet bekannt, so dass es hier nicht im Einzelnen beschrieben wird.

Die Bremsanordnung 1 hat ein Sperrelement 32, das an den Eingriff mit einem Zahnrad 34 angepasst ist, das auf der Abtriebswelle 8 angeordnet ist. 2 zeigt schematisch, wie ein solches Sperrelement 32 ausgelegt werden kann. In der Figur hat das Sperrelement 32 eine Sperrstellung eingenommen, wobei eine Druckfeder 36 das Sperrelement 32 zwischen zwei Zähne 38 an dem Zahnrad 34 eingeführt hat. In dieser Sperrstellung wird die Abtriebswelle 8 in dem Getriebe 2 an einem Drehen gehindert, was bedeutet, dass sich die Maschine 4 nicht bewegen kann. Das Sperrelement 32 wirkt als Parkbremse und dient für den Eingriff in das Zahnrad 34, wenn die Maschine 4 angehalten hat und sich in einem Stillstand befindet. Die Parkbremse kann jedoch aktiviert werden, während sich die Maschine bewegt. Zum Freigeben des Sperrelements 32 und somit zum Lösen der Parkbremse wird ein Betätigungsventil 40 aktiviert, das es ermöglicht, dass Hydraulikfluid zu einem Zylinder 42 strömt, der das Sperrelement 32 außer Eingriff mit dem Zahnrad 34 bringt.

Mit dem Betätigungsventil 40 ist eine Steuereinheit 44 verbunden, die einerseits von einer Parkbremsenbedienungseinrichtung 46, beispielsweise einem Druckknopf oder einem Hebel, und andererseits von einem Sensor 44 Signale empfängt, der die Geschwindigkeit der Maschine 4 misst. Das Sperrelement 32 kann durch die Parkbremsenbedienungseinrichtung 46 aktiviert werden, wenn die Maschine 4 fährt. Wenn die Maschine 4 schließlich angehalten hat und der Sensor 44 Signale zur Steuereinheit 44 schickt, dass die Geschwindigkeit Null ist, wird der Zylinder 42 in 2 durch das Ventil 40 geleert, das auf die in 2 gezeigte Position gesetzt ist. Die Druckfeder 36 führt dann das Sperrelement 32 zwischen die Zähne 38 des Zahnrads 34 ein, so dass das Sperrelement gegen die Flanken der Zähne 38 drückt.

Für den Fall, dass die Bremsanordnung 1 zur Verwendung der Parkbremsenbedienungseinrichtung 46 aktiviert wird, wenn die Maschine 4, wie vorstehend beschrieben, fährt, muss die Geschwindigkeit der Maschine 4 auf Null abgebremst werden, damit das Sperrelement 32 in Eingriff mit dem Zahnrad 34 gebracht werden kann. Dieses Abbremsen erfolgt durch die Steuereinheit 44, die Signale zu zwei unterschiedlichen Zahnradkupplungen 26 bis 31 in dem Getriebe 2 schickt, so dass die Abtriebswelle 8 an dem Getriebe 2 gebremst wird. Die Zahnradkupplungen 26 bis 31 bestehen aus Lamellenkupplungen, was bedeutet, dass das Abbremsen der Abtriebswelle 8 proportional zu dem Druck erfolgt, der auf die Platten ausgeübt wird. Die Steuereinheit ist somit mit den Zahnradkupplungen 26 bis 31, wie in 1 gezeigt, verbunden. Mit der Steuereinheit 44 in 1 sind nur zwei Zahnradkupplungen 36 bis 31 verbunden, es ist jedoch natürlich möglich, dass alle Zahnradkupplungen 36 bis 31 mit der Steuereinheit 44 verbunden sind. Wenn die Parkbremsenbedienungseinrichtung 46 aktiviert wird, wenn die Maschine 4 fährt, erhält die Steuereinheit 44 somit Informationen, dass die Maschine 4 fährt. Die Steuereinheit 44 aktiviert dann zwei Zahnradkupplungen 26 bis 31 in dem Getriebe 2, beispielsweise die Zahnradkupplungen 28, 29 für das erste und zweite Zahnrad, wonach die Maschine abgebremst wird. Die Steuereinheit 44 empfängt darauf folgend Informationen, dass die Maschine 4 sich im Stillstand befindet, wonach das Sperrelement 32 von der Steuereinheit 44 aktiviert werden kann.

Das Betätigungsventil 40 wird elektrisch gesteuert und ist federbelastet, so dass es die in 2 gezeigte Position einnimmt, wenn die Energiezuführung zu dem Betätigungsventil 40 aufhört. In dieser Position ist das Hydraulikfluid aus dem Zylinder 42 in einen Behälter 50 abgeführt. Wenn die Druckfeder 36 mit einer Druckkraft auf das Sperrelement 32 wirkt, führt die Druckfeder 36 das Sperrelement 32 in die Richtung zu dem Zahnrad 34 hin, wenn der Zylinder 42 entleert ist. Das Steuerelement 32 greift somit in das Zahnrad 34 ein, wenn die Energiezufuhr zu dem Betätigungsventil 40 aufhört. Das Sperrelement 32 ist so ausgelegt, dass es auf die Zähne 38 schlägt, wenn die gegen die Feder 36 wirkende Kraft, wenn sich die Abtriebswelle 8 dreht, verschwindet, was der Fall sein kann, wenn dem Betätigungsventil 40 keine Energie zugeführt wird.

Die Funktionsweise des Betätigungsventils 40 bedeutet, dass das Sperrelement 32 immer in die Abtriebswelle 8 eingreift, wenn sich die Maschine 4 in einem Stillstand befindet und die Maschine abgeschaltet ist, unabhängig davon, ob die Parkbremsenbedienungseinrichtung 46 aktiviert ist oder nicht.

Wenn eine neutrale Gangstellung gewählt wird, d. h. in dem Getriebe 2 ist kein Gang eingelegt oder aktiviert, und die Parkbremsenbedienungseinrichtung 46 ist nicht betätigt, sendet die Steuereinheit 44 Signale zu den Zahnradkupplungen 26 bis 31, wenn die Maschine angehalten hat, so dass die Zahnräder 20 bis 25, deren Zahnradkupplungen 26 bis 31 angelegt sind, die Maschine 4 abbremsen und feststellen.

Wenn der Motor der Maschine 4 angelassen wird, sind immer zwei Zahnradkupplungen 26 bis 31 aktiviert, um die Maschine 4 unabhängig von der Position eines Getriebehebels (nicht gezeigt) für das Getriebe 2 festzulegen. Zur Aktivierung der Zahnradkupplungen 26 bis 31 sowie auch des Sperrelements 32, damit die Maschine 4 in der Lage ist, zu fahren, muss der Ganghebel in eine Neutralstellung geschoben werden.

Zum Abschleppen der Maschine 4 müssen das Sperrelement 32 und die Zahnradkupplungen 26 bis 31 gelöst werden. Wenn der Motor abgestellt ist, gibt es eine Überbrückungsfunktion in dem elektrischen System der Maschine, die für eine vollständige Eingriffslösung des Getriebes sorgt. Im Falle eines Leistungsverlustes oder wenn der Motor abgestellt ist, ist es möglich, das Sperrelement 32 mechanisch mit Hilfe einer Einstellschraube an der Außenseite des Getriebes 2 zu lösen.

Vorstehend wurde ein Sperrelement 32 beschrieben, das in ein Zahnrad 34 eingreift, das auf der Abtriebswelle 8 angeordnet ist. Es ist jedoch auch möglich, ein direkt mit der Abtriebswelle 8 in Eingriff stehendes Sperrelement 32 vorzusehen, beispielsweise eine Mehrscheibenreibungskupplung oder eine Klauenkupplung (nicht gezeigt).

3 zeigt eine Bremsbedienungsanordnung 52 für eine Maschine 4, beispielsweise einen Radlader, Muldenkipper oder eine ähnliche Baumaschine. Die Bremsbetätigungsanordnung 52 hat ein erstes und ein zweites Bremspedal 54 bzw. 56. Mit dem ersten Bremspedal 54 ist ein erstes Ventilelement 58 verbunden, während ein zweites Ventilelement 60 mit dem zweiten Bremspedal 56 verbunden ist. Das erste und das zweite Ventilelement 58 und 60 sind so angeordnet, dass sie den Hydraulikfluidstrom von einer Druckquelle 62 zu Bremszylindern 64 und 66 steuern, die an den Rädern 68 der Maschine 4 angeordnet sind, um die Maschine 4 abzubremsen. Zwischen dem ersten und dem zweiten Bremspedal 54 und 56 ist eine Verbindung angeordnet, die aus einer Verbindungsleitung 70 für Hydraulikfluid besteht, die zwischen dem ersten und zweiten Ventilelement angeordnet ist.

In der Verbindungsleitung 70 ist ein Wechselventil 72 angeordnet, dass die Verbindung zwischen dem zweiten Ventilelement 60 und den Bremszylindern 64 schließt, wenn das erste Ventil 58 durch das erste Bremspedal 54 aktiviert wird. Wenn das zweite Ventilelement 60 durch das zweite Bremspedal 56 aktiviert wird, schließt das Wechselventil 72 die Verbindung zwischen dem ersten Ventilelement 58 und den Bremszylindern 64.

Bei der in 3 gezeigten beispielsweisen Ausführungsform ist das Wechselventil 72 in einer ersten Bremsleitung 74 angeordnet, die mit den Bremszylindern 64 verbunden ist, die sich an der ersten Radachse 76 der Maschine 4 befinden. Die erste Radachse 76 kann die Hinterachse der Maschine 4 sein.

Das erste Ventilelement 58 hat ein erstes und ein zweites Absperrventil 78 bzw. 80, die so angeordnet sind, dass das erste Absperrventil 78 das zweite Absperrventil 80 steuert, wenn das erste Absperrventil 78 durch das erste Bremspedal 54 aktiviert wird. Wie in 3 gezeigt ist, kann diese Steuerung mechanisch sein.

Das erste Absperrventil 78 ist mit dem Wechselventil 72 verbunden, während das zweite Absperrventil 80 über eine Bremsleitung 82 mit den Bremszylindern 66 verbunden ist, die sich an einer zweiten Radachse 84 der Maschine befinden. Die zweite Radachse 84 kann die Vorderachse der Maschine 4 sein.

Zwischen dem ersten und zweiten Ventilelement 58 bzw. 60 ist eine Steuerleitung 86 für ein Hydraulikfluid angeordnet, so dass, wenn das zweite Ventilelement 60 durch das zweite Bremspedal 56 aktiviert ist, das erste Ventilelement 60 durch das Hydraulikfluid in der Steuerleitung 86 aktiviert wird.

Die Bremspedale 54 und 56 sind vorzugsweise nahe beieinander auf dem Boden des Führerhauses (nicht gezeigt) der Maschine 4 angeordnet. Die Verbindungsleitung 70, das Wechselventil 72 und die Steuerleitung 86 sind dann unter dem Boden so angeordnet, dass ein freier Raum auf dem Boden zwischen den Bremspedalen 54 und 56 gebildet wird. Die Bremsbedienungsanordnung 52 nach der Erfindung ist redundant, d. h. wenn ein Ventilelement 58 oder 60 ausfällt, kann die Maschine 4 noch durch das zweite Ventilelement 58 oder 60 abgebremst werden. Wenn die Druckquelle 62 ausfällt, sind Speicher 88 vorgesehen, die unter Druck stehendes Hydraulikfluid enthalten. Mit Hilfe des Speichers 88 kann die Maschine 4 trotz der Tatsache abgebremst werden, dass die Druckquelle nicht mehr funktionsfähig ist.


Anspruch[de]
Bremsanordnung für eine Maschine (4) mit einem Sperrelement (32), das mit einer Abtriebswelle (8) eines Getriebes (2) in Eingriff gebracht werden kann, wobei das Getriebe (2) wenigstens zwei Zahnräder (2025) zur Erhaltung unterschiedlicher Gänge und eine Zahnradkupplung (2631) umfasst, die für jedes Zahnrad (2025) vorgesehen ist, und das jeweilige Zahnrad (2025) abhängig von den Betriebszuständen der Maschine (4) einrücken oder ausrücken kann, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuereinheit (44) angeordnet ist, um die Zahnradkupplungen (2631) so zu steuern, dass sie gleichzeitig wenigstens zwei der Zahnräder (2025) einrücken, um somit die Abtriebswelle (8) zu bremsen, und dass die Steuereinheit (44) angeordnet ist, um das Sperrelement (32) so zu steuern, dass das Sperrelement (32) mit der Abtriebswelle (8) in Eingriff steht, wenn die Abtriebswelle (8) sich im Stillstand befindet, weshalb eine Drehung der Abtriebswelle (8) verhindert wird, wenn das Sperrelement (32) mit der Abtriebswelle (8) in Eingriff steht. Bremsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrelement (32) durch eine Feder (36) federbelastet ist, um mit der Abtriebswelle (8) in Eingriff zu stehen, und dass eine Einrichtung (42) der Feder (36) entgegenwirken kann, um das Sperrelement (32) außer Eingriff mit der Abtriebswelle (8) zu bringen. Bremsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung ein Zylinder (42) ist, der durch ein Betätigungsventil (40) gesteuert wird. Bremsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrelement (32) formschlüssig zwischen zwei Zähne (38) eines Zahnrads (34) eingreifen kann, das an der Abtriebswelle (8) angeordnet ist.






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