DE102011101921A1

DE102011101921A1 - Hydraulische Bremsventileinrichtung

Info

Publication number: DE102011101921A1
Application number: DE201110101921
Authority: DE
Inventors: Edmund Kraft; Richard Hofmann
Original assignee: Linde Material Handling GmbH
Current assignee: Linde Hydraulics GmbH and Co KG
Priority date: 2011-05-18
Filing date: 2011-05-18
Publication date: 2012-11-22
Also published as: CN102785650B; CN102785650A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein hydraulische Bremsventileinrichtung (2a; 2b) zur Steuerung der Ablaufseite (11a; 11b) eines hydraulischen Verbrauchers (3), wobei die Bremsventileinrichtung (2a; 2b) in einer die Ablaufseite (11a; 11b) des Verbrauchers (3) mit einem Behälter (12) verbindenden Ablaufleitung (11a; 11b) angeordnet ist und eine die Ablaufleitung (11a; 11b) absperrende Sperrstellung sowie eine die Ablaufleitung (11a; 11b) öffnende Durchflussstellung aufweist, wobei die Bremsventileinrichturig (2a; 2b) in einer Antriebsphase des Verbrauchers (3) in Abhängigkeit von einem Steuersignal, insbesondere dem Zulaufdruck an der Zulaufseite (10b; 10a) des Verbrauchers, in Richtung der Durchflussstellung betätigt ist und in einer Bremsphase des Verbrauchers (3) von einer Federeinrichtung (47a; 47b; 20a; 20b) in Richtung der Sperrstellung beaufschlagt ist. Die Aufgabe, eine derartige Bremsventileinrichtung zur Verfügung zu stellen, mit der die Schwingungsanfälligkeit bei langsamen Bewegungsgeschwindigkeiten des Verbrauchers verringert ist und eine ungewollte Verbraucherbewegung bei in der Sperrstellung befindlicher Bremsventileinrichtung vermieden wird, wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Bremsventileinrichtung (2a; 2b) mit einer zwischen einer Sperrstellung und einer Durchflussstellung schaltbaren, die Ablaufseite (11a; 11b) des Verbrauchers (3) mit einem Behälter (12) verbindbaren Voröffnung (25a; 25b) versehen ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Bremsventileinrichtung zur Steuerung der Ablaufseite eines hydraulischen Verbrauchers, wobei die Bremsventileinrichtung in einer die Ablaufseite des Verbrauchers mit einem Behälter verbindenden Ablaufleitung angeordnet ist und eine die Ablaufleitung absperrende Sperrstellung sowie eine die Ablaufleitung öffnende Durchflussstellung aufweist, wobei die Bremsventileinrichtung in einer Antriebsphase des Verbrauchers in Abhängigkeit von einem Steuersignal, insbesondere dem Zulaufdruck an der Zulaufseite des Verbrauchers, in Richtung der Durchflussstellung betätigt ist und in einer Bremsphase des Verbrauchers von einer Federeinrichtung in Richtung der Sperrstellung beaufschlagt ist.
Gattungsgemäße Bremsventileinrichtungen werden in hydrostatischen Antriebssystemen eingesetzt, beispielsweise hydrostatischen Fahrantrieben von mobilen Arbeitsmaschinen, beispielsweise Rad- oder Kettenbaggern.
Bei hydrostatischen Antriebssystemen mit einem im offenen Kreislauf an die Pumpe angeschlossenen Verbraucher, beispielsweise einem Hydromotors eines Fahrantriebs einer mobilen Arbeitsmaschine, ist zur Steuerung bzw. zur Abbremsung des Verbrauchers ein sogenanntes Bremsventil als Bremsventileinrichtung in der Ablaufseite des Verbrauchers erforderlich. Mit dem in der Ablaufseite des Verbrauchers angeordneten Bremsventil wird ein Voreilen des Verbrauchers und damit entstehende Kavitation verhindert, beispielsweise bei einer Bergabfahrt einer mobilen Arbeitsmaschine an dem Hydromotor des hydrostatischen Fahrantriebs. Die in der Ablaufseite angeordnete Bremsventileinrichtung ist hierbei von einer Federeinrichtung in eine Sperrstellung vorgespannt und in Abhängigkeit von einem Steuersignal, in der Regel dem Druck in der Zulaufseite des Verbrauchers, entgegen der Kraft der Federeinrichtung in eine Durchflussstellung aufsteuerbar.
In einer Antriebsphase des Verbrauchers wird die in der Ablaufseite angeordnete Bremsventileinrichtung von dem Steuersignal, beispielsweise dem Zulaufdruck in der Zulaufseite des Verbrauchers, in die Durchflussstellung aufgesteuert, so dass das aus dem Verbraucher auf der Ablaufseite abströmende Druckmittel zu einem Behälter abströmen kann. In einer Bremsphase des Verbrauchers verringert sich der Druck in der Zulaufseite des Verbrauchers, wodurch die in der Ablaufleitung angeordnete Bremsventileinrichtung von der Federeinrichtung in Richtung der Sperrstellung beaufschlagt wird und einen Bremsdruck in der Ablaufseite des Verbrauchers erzeugt, sobald der Zulaufdruck die Vorspannung der Federeinrichtung unterschreitet.
Gattungsgemäße Bremsventileinrichtungen sind aus der DE 42 35 698 C2 und der DE 100 30 137 B4 bekannt.
Bei langsamen Bewegungsgeschwindigkeiten des Verbrauchers, beispielsweise beim langsamen Anfahren, dem Anhalten oder Auslaufen der mobilen Arbeitsmaschine zum Stillstand, wird bei gattungsgemäßen Bremsventileinrichtungen die Verbindung der Ablaufseite des Verbrauchers mit dem Behälter von der entsprechenden Bremsventileinrichtung gesteuert, die von dem Zulaufdruck des Verbrauchers als Steuersignal in Richtung der Durchflussstellung aufgesteuert wird. Da hierbei geringe Ablaufmengen in der Ablaufseite des Verbrauchers von der auf die maximale Ablaufmenge ausgelegten Bremsventileinrichtung gesteuert werden müssen, erzeugen bekannte Bremsventileinrichtungen bei geringen Bewegungsgeschwindigkeiten des Verbrauchers starke Schwingungen.
Um diese Schwingungen zu verringern, ist es bekannt, an der Bremsventileinrichtung eine permanente und ständige Voröffnung auszubilden. Bei einer derartigen permanenten und ständigen Voröffnung existiert in der Sperrstellung der Bremsventileinrichtung eine Verbindung der Ablaufseite des Verbrauchers mit dem Behälter. Mit einer derartigen permanenten und ständigen Voröffnung an der Bremsventileinrichtung kann bei einem hydrostatischen Fahrantrieb ein sanftes Anfahren, Anhalten und Auslaufen des Verbrauchers und somit der mobilen Arbeitsmaschine erzielt werden. Ein Nachteil der permanenten und ständigen Voröffnung der Bremsventileinrichtung besteht jedoch darin, dass bei einem Stehen der mobilen Arbeitsmaschine an einer Rampe, beispielsweise beim Stehen an einem Hang, bei in der Sperrstellung befindlicher Bremsventileinrichtung über die permanente Voröffnung der Bremsventileinrichtung die Ablaufseite des Verbrauchers zu dem Behälter geöffnet ist, so dass die mobile Arbeitsmaschine durch das über die permanente Voröffnung der Bremsventileinrichtung zum Behälter abströmende Lecköl langsam bergab rollen kann. Durch die permanente und ständige Voröffnung der Bremsventileinrichtung kann somit in der Sperrstellung der Bremsventileinrichtung eine ungewollte Verbraucherbewegung auftreten.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bremsventileinrichtung der eingangs genannten Gattung zur Verfügung zu stellen, mit der die Schwingungsanfälligkeit bei langsamen Bewegungsgeschwindigkeiten des Verbrauchers verringert ist und eine ungewollte Verbraucherbewegung bei in der Sperrstellung befindlicher Bremsventileinrichtung vermieden wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Bremsventileinrichtung mit einer zwischen einer Sperrstellung und einer Durchflussstellung schaltbaren, die Ablaufseite des Verbrauchers mit einem Behälter verbindbaren Voröffnung versehen ist. Erfindungsgemäß ist die Voröffnung, mittels der die Ablaufseite des Verbrauchers mit dem Behälter verbindbar ist, als schaltbare Voröffnung ausgebildet, so dass bei der erfindungsgemäßen Bremsventileinrichtung die Voröffnung in der Sperrstellung abschaltbar und in der Durchflussstellung zuschaltbar ist. In der Durchflussstellung der Voröffnung und somit bei zugeschalteter Voröffnung kann bei langsamen Bewegungsgeschwindigkeiten des Verbrauchers ein sanftes Anfahren, Anhalten und Auslaufen des Verbrauchers erzielt werden und eine geringe Schwingungsanfälligkeit der Verbraucherbewegung erzielt werden. In der Sperrstellung der Voröffnung und somit bei abgeschalteter Voröffnung kann die Verbindung der Ablaufseite des Verbrauchers mit dem Behälter abgesperrt werden. In der Sperrstellung der schaltbaren Voröffnung können somit durch Leckage der Ablaufseite zum Behälter bedingte ungewollte Verbraucherbewegungen wirksam vermieden werden. Beim Stehen einer mobilen Arbeitsmaschine an einer Rampe kann somit mit der erfindungsgemäßen Bremsventileinrichtung und der in der Sperrstellung befindlichen schaltbaren Voröffnung ein ungewolltes Bergabrollen der mobilen Arbeitsmaschine vermieden werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die schaltbare Voröffnung ein in einer die Bremsventileinrichtung umgehenden Umgehungsverbindung angeordnetes Bypassventil, das eine Sperrstellung und eine Durchflussstellung aufweist, wobei das Bypassventil von einer Federeinrichtung in Richtung der Sperrstellung und in Abhängigkeit von dem Steuersignal, insbesondere dem Zulaufdruck an der Zulaufseite des Verbrauchers, in die Durchflussstellung aufgesteuert ist. Ein in einer Umgehungsverbindung der Bremsventileinrichtung angeordnetes Bypassventil ermöglicht es auf einfache Weise, eine schaltbare Voröffnung und somit eine Verbindung der Ablaufseite des Verbrauchers mit dem Behälter herzustellen. Die Steuerung des Bypassventils von dem als Zulaufdruck des Verbrauchers ausgebildeten Steuersignal in Richtung der Durchflussstellung ermöglicht es auf einfache Weise, dass in einer Antriebsphase des Verbrauchers beim Anfahren, Anhalten sowie beim Auslaufen das Bypassventil in die Durchflussstellung beaufschlagt ist, so dass durch die zugeschaltete Voröffnung bei geringen Bewegungsgeschwindigkeiten des Verbrauchers die Schwingungsanfälligkeit der Verbraucherbewegung verringert werden kann. Durch die Betätigung des Bypassventils in Abhängigkeit von dem Zulaufdruck des Verbrauchers als Steuersignal wird zudem auf einfache Weise erzielt, dass bei stehendem Verbraucher das Bypassventil in die Sperrstellung beaufschlagt und somit die Voröffnung abgeschaltet ist, um ungewünschte Verbraucherbewegungen zu vermeiden.
Mit besonderem Vorteil ist gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung das Bypassventil mittels eines in Abhängigkeit von dem Steuersignal betätigten Vorsteuerventils betätigbar. Mit einem von dem Zulaufdruck des Verbrauchers als Steuersignal betätigten Vorsteuerventil kann auf einfache Weise das Bypassventil gesteuert werden.
Das Bypassventil ist gemäß einer bevorzugten Ausgestaltungsform der Erfindung von der Federeinrichtung sowie dem Druck in der Ablaufseite des Verbrauchers in Richtung der Sperrstellung und dem Druck in der Ablaufseite des Verbrauchers in Richtung der Durchflussstellung beaufschlagt, wobei mittels des Vorsteuerventils der Druck in einem federseitigen Steuerdruckraum des Bypassventils zu dem Behälter entlastbar ist. Bei geschlossenem Vorsteuerventil befindet sich somit das Bypassventil in der Sperrstellung. Bei geöffnetem Vorsteuerventil kann durch eine Entlastung des federseitigen Steuerdruckraums des Bypassventils auf einfache Weise das Bypassventil von dem in der Ablaufseite des Verbrauchers anstehenden Ablaufdruck entgegen der Kraft der Federeinrichtung in die Durchflussstellung aufgesteuert werden.
Zweckmäßigerweise ist in der Verbindung des federseitigen Steuerdruckraums des Bypassventils mit der Ablaufseite eine Drosseleinrichtung angeordnet. Bei geöffnetem Vorsteuerventil und somit zu dem Behälter entlasteten federseitigen Steuerdruckraum des Bypassventils entsteht an der Drosseleinrichtung ein Druckabfall, so dass das Bypassventil von dem Druck in der Ablaufseite des Verbrauchers in Richtung der Durchflussstellung beaufschlagt wird. Hierdurch kann die Federeinrichtung des Bypassventils auf eine geringe Vorspannung eingestellt werden, so dass bei einem Aufsteuern des Vorsteuerventils durch den Zulaufdruck das Bypassventil in die Durchflussstellung betätigt wird und somit die Voröffnung zugeschaltet wird, bevor die Bremsventileinrichtung in die Durchflussstellung betätigt wird.
Sofern das Vorsteuerventil gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung in einer den federseitigen Steuerdruckraum des Bypassventils mit einem Behälter verbindenden Steuerdruckleitung angeordnet ist und eine Sperrstellung sowie eine Durchflussstellung aufweist, wobei das Vorsteuerventil von einer Federeinrichtung in Richtung der Sperrstellung und dem Steuersignal in Richtung der Durchflussstellung beaufschlagt ist, kann auf einfache Weise bei anliegendem Zulaufdruck des Verbrauchers als Steuersignal das Vorsteuerventil in die Durchflussstellung beaufschlagt werden, so dass durch eine Entlastung des federseitigen Steuerdruckraums des Bypassventils das Bypassventils von dem Druck in der Ablaufseite des Verbrauchers in die Durchflussstellung aufgesteuert und die Voröffnung zugeschaltet wird.
Besondere Vorteile ergeben sich, wenn gemäß einer Weiterbildung der Erfindung die Umgehungsverbindung von mindestens einem in einem Ventilkörper der Bremsventileinrichtung angeordneten Verbindungskanal gebildet ist und ein den Verbindungskanal ansteuernder Ventilschieber des Bypassventils in dem Ventilkörper der Bremsventileinrichtung integriert ist. Die von dem Bypassventil gebildete schaltbare Voröffnung ist somit in den Ventilkörper der Bremsventileinrichtung integriert, wodurch ein geringer Bauaufwand und ein geringer Herstellaufwand für die erfindungsgemäße schaltbare Voröffnung erzielbar sind.
Hierzu ist gemäß einer bevorzugten Ausgestaltungsform der Erfindung der Ventilkörper der Bremsventileinrichtung mit einer Längsbohrung versehen, von der der mindestens eine Verbindungskanal abzweigt, wobei der Ventilschieber des Bypassventils von einem in der Längsbohrung angeordneten, die Verbindung der Längsbohrung mit dem Verbindungskanal ansteuernden Ventilstößel gebildet ist. Die schaltbare Voröffnung wird somit von einem in der Längbohrung des Ventilkörpers des Bremsventils längsverschiebbar angeordneten Ventilstößel und mindestens einem von der Längsbohrung abzweigenden, mit dem Behälter verbundenen Verbindungskanal gebildet, dessen Verbindung mit der Längsbohrung von dem Ventilstößel steuerbar ist. Die schaltbare Voröffnung kann somit mit geringem Bauaufwand in den Ventilkörper des Bremsventils integriert werden.
Hinsichtlich eines einfachen Aufbaus mit einem geringen Herstellaufwand ergeben sich besondere Vorteile, wenn der Ventilschieber des Bypassventils mit einer Längsbohrung versehen ist, mittels der federseitige Steuerdruckraum mit der Ablaufseite in Verbindung steht, wobei in dem federseitigen Steuerdruckraum die den Ventilkörper der Bremsventileinrichtung in Richtung der Sperrstellung beaufschlagende Federeinrichtung angeordnet ist. Mit der Längsbohrung in dem Ventilschieber des Bypassventils kann auf einfache Weise eine Beaufschlagung des Bypassventils und des Bremsventils von dem in der Ablaufseite anstehenden Druck in Richtung der Sperrstellung erzielt werden. Durch die Integration der den Ventilkörper in die Sperrstellung beaufschlagenden Federeinrichtung in den Steuerdruckraum kann das Vorsteuerventil weiterhin zur Vorsteuerung der Bremsventileinrichtung eingesetzt werden.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein hydrostatisches Antriebssystem, insbesondere einen Fahrantrieb einer mobilen Arbeitsmaschine, mit einem im offenen Kreislauf betrieben Verbraucher, insbesondere einem Hydromotor, wobei jeder Verbraucherseite des Hydromotors eine erfindungsgemäße hydraulische Bremsventileinrichtung zugeordnet ist. Mit der erfindungsgemäßen, in Abhängigkeit von dem Zulaufdruck des Fahrmotors gesteuerte, schaltbare Voröffnung kann in einer Antriebsphase des Fahrantriebs bei geringen Fahrgeschwindigkeit durch Zuschalten der Voröffnung eine geringe Schwingungsanfälligkeit der mobilen Arbeitsmaschine erzielt werden und bei einer stehenden mobilen Arbeitsmaschine bei abgeschalteter Voröffnung eine ungewollte Fahrzeugbewegung, beispielsweise ein Abrollen einer an einem Hang stehenden mobilen Arbeitsmaschine, wirksam vermieden werden.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand der in den schematischen Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Hierbei zeigt
1 einen Schaltplan eines hydrostatischen Antriebssystems mit einer erfindungsgemäßen Bremsventileinrichtung,
2 den Schaltplan einer erfindungsgemäßen Bremsventileinrichtung und
3 eine erfindungsgemäße Bremsventileinrichtung in einem Längsschnitt.
In der 1 ist ein Schaltplan eines hydrostatischen Antriebssystems 1 mit erfindungsgemäßen Bremsventileinrichtungen 2a, 2b in der Ablaufseite eines beidseitig betreibbaren Verbrauchers 3 dargestellt.
Das Antriebssystems 1 ist bevorzugt als hydrostatischer Fahrantrieb einer mobilen Arbeitsmaschine, beispielsweise eines Baggers, ausgebildet, wobei der Verbraucher 3 als Hydromotor ausgebildet ist, der im offenen Kreislauf betrieben ist.
Das Antriebssystem 1 umfasst eine von einem Antriebsmotor 5, beispielsweise einem Verbrennungsmotor, angetriebene Pumpe 6, die eingangsseitig mit einem Behälter 7 in Verbindung steht und ausgangsseitig Druckmittel in eine Förderleitung 8 fördert.
Zur Steuerung der Bewegungsrichtung und der Bewegungsgeschwindigkeit des Verbrauchers 3 ist ein in Zwischenstellungen drosselndes Wegeventil 9 vorgesehen, das an die Förderleitung 8 sowie zu dem Verbraucher 3 geführten Verbindungsleitungen 10a, 10b angeschlossen ist.
Von den Verbindungsleitungen 10a, 10b zweigt zwischen dem Wegeventil 9 und dem Verbraucher 3 jeweils eine eine Ablaufleitung 11a, 11b bildenden Zweigleitung ab, die mit einer zu dem Behälter 7 in Verbindung stehenden Behälterleitung 12 geführt sind, wobei in der Ablaufleitung 11a die Bremsventileinrichtung 2a und in der Ablaufleitung 11b die Bremsventileinrichtung 2b angeordnet sind.
Das Wegeventil 9 weist eine als Neutralstellung ausgebildete Sperrstellung 9a auf, in der die Verbindung der Verbindungsleitungen 10a, 10b mit der Förderleitung 8 abgesperrt ist. In einer ersten Steuerstellung 9b des Wegeventils 9 ist die erste Verbindungsleitung 10a mit der Förderleitung 8 der Pumpe 6 verbunden und die zweite Verbraucherleitung 10b abgesperrt. In der ersten Steuerstellung 9b bildet somit die erste Verbraucherleitung 10a die Zulaufseite des Verbrauchers 3 und die zweite Verbraucherleitung 10b in Verbindung mit der Ablaufleitung 11b die Ablaufseite des Verbrauchers 3. In einer zweiten Steuerstellung 9c des Wegeventils 9 ist die zweite Verbraucherleitung 10b mit der Förderleitung 8 der Pumpe 6 verbunden und die erste Verbraucherleitung 10a abgesperrt. In der zweiten Steuerstellung 9c bildet somit die zweite Verbraucherleitung 10b die Zulaufseite des Verbrauchers 3 und die erste Verbraucherleitung 10a in Verbindung mit der Ablaufleitung 11a die Ablaufseite des Verbrauchers 3.
Das Wegeventil 9 ist von Federeinrichtungen 15a, 15b in die als Mittelstellung ausgebildete Sperrstellung 9a beaufschlagt. Das Wegeventil 9 ist hydraulisch betätigbar. Zur Betätigung des Wegeventils 9 in Richtung der ersten Steuerstellung 9b ist eine einen hydraulischen Ansteuerdruck p_A führende Steuerdruckleitung 13a an eine entsprechende Steuerfläche des Wegeventils 9 geführt. Entsprechend ist zur Betätigung des Wegeventils 9 in Richtung der zweiten Steuerstellung 9c eine einen hydraulischen Ansteuerdruck p_B führende Steuerdruckleitung 13b an eine entsprechende Steuerfläche des Wegeventils 9 geführt.
Die in den Ablaufleitungen 11a, 11b angeordneten Bremsventileinrichtungen 2a, 2b sind als kombinierte Druckbegrenzungs-Nachsaugeventil ausgebildet.
Die Bremsventileinrichtungen 2a, 2b weisen eine die Ablaufleitung 11a, 11b absperrende Sperrstellung sowie eine die Ablaufleitung 11a, 11b freigebende Durchflussstellung auf.
Die Bremsventileinrichtungen 2a, 2b sind – wie in Verbindung mit den 2 und 3 näher dargestellt sind – mittels Federeineinrichtungen 20a, 20b in Richtung einer Sperrstellung beaufschlagt.
In einer Antriebsphase des Verbrauchers 3 ist die entsprechende, in der Ablaufseite 11a, 11b des Verbrauchers 3 angeordnete Bremsventileinrichtung 2a, 2b in Abhängigkeit von dem Druck in der Zulaufseite des Verbrauchers 3 als Steuersignal in die Durchflussstellung aufsteuerbar. Hierzu ist an der Bremsventileinrichtung 2a eine Vorsteuerleitung 22a vorgesehen, die unter Zwischenschaltung eines von dem in der Steuerdruckleitung 13b anstehenden Ansteuerdruck p_B betätigten Ventils 23a mit der Verbraucherleitung 10b und somit der Zulaufseite des Verbrauchers 3 verbunden ist. Entsprechend ist an der Bremsventileinrichtung 2b eine Vorsteuerleitung 22b vorgesehen, die unter Zwischenschaltung eines von dem in der Steuerdruckleitung 13a anstehenden Ansteuerdruck p_A betätigten Ventils 23b mit der Verbraucherleitung 10a und somit der Zulaufseite des Verbrauchers 3 verbunden ist.
Die Bremsventileinrichtungen 2a, 2b sind mittels der Federeinrichtung 20a, 20b in die Sperrstellung beaufschlagt und vorgespannt und können durch den in der Vorsteuerleitung 22a, 22b anstehenden Zulaufdruck der entsprechenden Zulaufseite 10b, 10a des Verbrauchers 3 in einer Antriebsphase des Verbrauchers 3 in Richtung einer Verringerung der Vorspannung der Federeinrichtung 20a, 20b und somit in Richtung der Durchflussstellung beaufschlagt werden.
Erfindungsgemäß sind die Bremsventileinrichtungen 2a, 2b mit einer zu- und abschaltbaren Voröffnung 25a, 25b versehen, mittels der in einer Antriebsphase des Verbrauchers 3 die Ablaufseite des Verbrauchers 3 bei geschlossener Bremsventileinrichtung 2a, 2b mit dem Behälter 12 verbindbar ist.
Die erfindungsgemäße Voröffnung 25a, 25b ist von einem in einer die Bremsventileinrichtung 2a, 2b umgehenden Umgehungsverbindung 26a, 26b angeordneten Bypassventil 27a, 27b gebildet, das eine Sperrstellung und eine Durchflussstellung aufweist. Das Bypassventil 27a, 27b ist mittels einer Federeinrichtung 28a, 28b und dem in der Ablaufleitung 11a, 11b anstehenden Druck in der Ablaufseite 11a, 11b des Verbrauchers 3 in Richtung der Sperrstellung beaufschlagt. Eine entsprechende Steuerdruckleitung 29 ist hierzu an einen federseitigen, in Richtung der Sperrstellung wirkenden Steuerdruckraum 30 des Bypassventils 27a, 27b angeschlossen. In Richtung der Durchflussstellung ist das Bypassventil 27a, 27b von dem in der Ablaufleitung 11a, 11b anstehenden Druck in der Ablaufseite 11a, 11b des Verbrauchers 3 beaufschlagt. Eine entsprechende, in Richtung der Durchflussstellung wirkende Steuerdruckfläche 33 des Bypassventils 27a, 27b ist hierzu mit der Ablaufleitung 11a, 11b verbunden. Die Federeinrichtung 28a, 28b weist hierbei eine geringe Vorspannung von wenigen bar auf. In der Steuerdruckleitung 29 und somit in der Verbindung des federseitigen Steuerdruckraums 30 des Bypassventils 27a, 27b mit der Ablaufseite 11a, 11b ist weiterhin eine Drosseleinrichtung 31 wirksam.
Das Bypassventil 27a, 27b ist in der Antriebsphase des Verbrauchers 3 in Abhängigkeit von dem entsprechenden, in der Vorsteuerleitung 22a bzw. 22b anstehenden Zulaufdruck des Verbrauchers 3 in die Durchflussstellung aufsteuerbar.
Zur Aufsteuerung des Bypassventils 27a, 27b in die Durchflussstellung ist ein von dem in der Vorsteuerleitung 22a bzw. 22b anstehenden Zulaufdruck des Verbrauchers 3 betätigtes Vorsteuerventil 35a, 35b vorgesehen. Das Vorsteuerventil 35a, 35b ist in einer den federseitigen Steuerdruckraum 30 des Bypassventils 27a, 27b mit dem Behälter 12 verbindenden Steuerdruckleitung 36a, 36b angeordnet und weist eine Sperrstellung sowie eine Durchflussstellung auf. Das Vorsteuerventil 35a, 35b ist mittels einer Federeinrichtung 37a, 37b in Richtung der Sperrstellung beaufschlagt und weist einen in Richtung der Durchflussstellung wirkenden Steuerdruckraum 38a, 38b auf, der mit der Vorsteuerleitung 22a bzw. 22b in Verbindung steht.
Bei in der Vorsteuerleitung 22a bzw. 22b anstehendem Zulaufdruck des Verbrauchers in einer Antriebsphase des Verbrauchers 3 kann somit das Vorsteuerventil 35a, 35b entgegen der Kraft der Federeinrichtung 37a, 37b in die Durchflussstellung beaufschlagt werden, in der der federseitige Steuerdruckraum 30 des Bypassventils 27a, 27b über die geöffnete Verbindung der Steuerdruckleitung 36a, 36b zum Behälter 12 entlastet ist, so dass das Bypassventil 27a, 27b durch den an der Steuerdruckfläche 33 anstehenden Druck in der Ablaufleitung 11a bzw. 11b des Verbrauchers 3 in Verbindung mit dem an der Drosseleinrichtung 31 entstehenden Druckabfall entgegen der geringen Vorspannung der Federeinrichtung 28a, 28b in die Durchflussstellung aufgesteuert wird und die Voröffnung 25a, 25b zugeschaltet wird.
Gemäß der 3 sind die Bremsventileinrichtungen 2a, 2b als Sitzventil ausgebildet und weisen einen Ventilkörper 40a, 40b auf, der in einer Gehäusebohrung 41 eines Ventilgehäuses längsverschiebbar gelagert ist. Die Gehäusebohrung 41 steht hierbei an der in der 3 linken Stirnseite mit der entsprechenden Ablaufleitung 11a, 11b in Verbindung. Eine an der Gehäusebohrung 41 ausgebildete Ausnehmung 42, beispielsweise eine Querbohrung, ist mit dem Behälter 12 verbunden. Zwischen der Stirnseite der Gehäusebohrung 41 und der Ausnehmung 42 ist ein Ventilsitz 43 ausgebildet, der mittels des Ventilkörpers 40a, 40b ansteuerbar ist.
Der Ventilkörper 40a, 40b weist an der in der 3 linken Stirnseite eine erste Steuerdruckfläche 45a, 45b, die von dem Druck in der Ablaufseite 11a, 11b beaufschlagt ist und den Ventilkörper 40a, 40b in Richtung der Durchflussstellung beaufschlagt. In Richtung der Sperrstellung ist der Ventilkörper 40a, 40b mittels einer in einem federseitigen Steuerdruckraum 30 angeordneten Federeinrichtung 47a, 47b beaufschlagt.
Die Bremsventileinrichtungen 2a, 2b sind als vorgesteuertes Ventil ausgebildet. Das Vorsteuerventil 35a, 35b des Bypassventils 27a, 27b dient ebenfalls zur Vorsteuerung der Bremsventileinrichtungen 2a, 2b, so dass für die Bremsventileinrichtungen 2a bzw. 2b und das zugeordnete Bypassventil 27a bzw. 27b jeweils ein Vorsteuerventil 35a bzw. 35b als gemeinsame Vorsteuerung vorgesehen ist.
Zur Vorsteuerung der Bremsventileinrichtungen 2a, 2b ist der im Steuerdruckraum 30 anstehende Druck mittels des Vorsteuerventils 35a bzw. 35b einstellbar. Das Vorsteuerventil 35a bzw. 35b ist als Sitzventil ausgebildet und weist ein Ventilelement 50a, 50b auf, das einen Ventilsitz ansteuert, mittels dem bei geöffnetem Vorsteuerventil 35a, 35b der federseitige Steuerdruckraum 30 zu dem Behälter 12 entlastbar Ist. Das Ventilelement 50a, 50b ist in Richtung einer Sperrstellung mittels der Federeinrichtung 20a, 20b beaufschlagbar. Die Federeinrichtung 20a, 20b ist an einem als Stufenkolben ausgebildeten Kolben 55a, 55b abgestützt, der weiterhin von der Federeinrichtung 37a, 37b beaufschlagt ist und an dem der mit der Vorsteuerleitung 22a bzw. 22b in Verbindung stehende Steuerdruckraum 38a, 38b gegenwirkend zu der Federeinrichtung 37a, 37b ausgebildet ist.
Der Ventilkörper 40a, 40b der Bremsventileinrichtung 2a, 2b ist mit einer Längsbohrung 60 versehen, von der ein aus mehreren Querbohrungen gebildeter Verbindungskanal 61 abzweigt, die mit der an den Behälter 12 angeschlossenen Ausnehmung 42 in Verbindung stehen und die Umgehungsverbindung 26a, 26b von der Ablaufseite 11a, 11b zu dem Behälter 12 bilden. Das Bypassventil 27a, 27b ist von einem in der Längsbohrung 60 längsverschiebbar angeordneten, als Ventilstößel ausgebildeten Ventilschieber 62 gebildet, der mit der in der 3 linken Stirnseite, die die Steuerdruckfläche 33 bildet, die Verbindung der Längsbohrung 60 mit dem Verbindungskanal 61 ansteuert und somit die Umgehungsverbindung 26a bzw. 26b absperrt bzw. öffnet. Der Ventilschieber 62 ist mit einer Längsbohrung 63 versehen, der die Ablaufseite 11a, 11b mit dem federseitigen Steuerdruckraum 30 verbindet. Die Längsbohrung 63 weist hierbei die Funktion der Steuerdruckleitung 29 mit der Drosseleinrichtung 31 auf. Weiterhin dient die Längsbohrung 63 des Ventilschiebers 62 dazu, den Ventilkörper 40a, 40b der Bremsventileinrichtung 2a, 2b über den Steuerdruckraum 30 von dem in der Ablaufleitung 11a, 11b anstehenden Druck in Richtung der Sperrstellung zu beaufschlagen.
Der Ventilschieber 62 des Bypassventils 27a, 27b ist somit in den Ventilkörper 40a, 40b der Bremsventileinrichtung 2a, 2b integriert. Weiterhin ist die von dem Verbindungskanal 61 gebildete Umgehungsverbindung 26a, 26b in den Ventilkörper 40a, 40b der Bremsventileinrichtung 2a, 2b integriert. Durch die Ausbildung des Vorsteuerventils 35a, 35b als gemeinsamen Vorsteuerventil zur Steuerung des Bypassventils 27a, 27b und zur Steuerung der Bremsventileinrichtung 2a, 2b ist somit die zu- und abschaltbare Voröffnung 25a, 25b in die Bremsventileinrichtung 2a, 2b integriert und benötigt keinen zusätzlichen Bauraum sowie keinen zusätzlichen Verrohrungsaufwand. In dem federseitigen Steuerdruckraum 30 ist hierbei die den Ventilschieber 62 des Bypassventils 27 in die Sperrstellung beaufschlagende Federeinrichtung 28a bzw. 28b und die den Ventilkörper 40a, 40b der Bremsventileinrichtung 2a, 2b beaufschlagende Federeinrichtung 47a bzw. 47b angeordnet.
Die erfindungsgemäße Bremsventileinrichtung 2a, 2b mit der zu- und abschaltbaren Voröffnung 25a, 25b arbeitet wie folgt.
Bei nicht betätigtem Wegeventil 9 und fehlendem Ansteuerdruck p_A bzw. p_B in den Steuerdruckleitungen 13a bzw. 13b sind die Vorsteuerleitung 22a bzw. 22b und somit die Steuerdruckräume 38a bzw. 38b des Vorsteuerventile 35a bzw. 35b zum Behälter 12 entlastet. Das von dem Stufenkolben 55a bzw. 55b und dem Ventilelement 50a bzw. 50b gebildete Vorsteuerventil 35a bzw. 35b ist somit von der Federeinrichtungen 37a bzw. 37b und der Federeinrichtung 20a bzw. 20b in die Sperrstellung beaufschlagt, in der die Verbindung der Steuerleitung 36a, 36b zum Behälter 12 und der federseitige Steuerdruckraum 30 abgesperrt ist. Der in der Ablaufseite 11a, 11b anstehende Druck steht über die von der Längsbohrung 60 des Ventilkörpers 40a, 40b und die Längsbohrung 63 des Ventilschiebers 62 gebildete Steuerleitung 29 in dem federseitigen Steuerdruckraum 30 an, wodurch der Ventilkörper 40 der Bremsventileinrichtung 2a, 2b in die Sperrstellung beaufschlagt wird und der Ventilschieber 62 des Bypassventils 27a, 27b nach in der 3 links in die Sperrstellung beaufschlagt wird, in der die Verbindung der Längsbohrung 60 zu dem Verbindungskanal 61 abgesperrt ist und somit die Voröffnung 25a bzw. 25b abgeschaltet ist. Sei abgesperrter Voröffnung 25a, 25b wird eine ungewollte Verbraucherbewegung, beispielsweise ein Hangabwärtsrollen einer an einem Hang stehenden mobilen Arbeitsmaschine, durch über die Voröffnung 25a, 25b von der Ablaufseite 11a, 11b des Verbrauchers 3 zu dem Behälter 12 abströmendes Lecköl verhindert.
In einer Antriebsphase des Verbrauchers 3 wird das Wegeventil 9 von einem in der Steuerdruckleitung 13a bzw. 13b anstehenden Ansteuerdruck p_A bzw. p_B in die entsprechende Steuerstellung 9b bzw. 9c beaufschlagt.
Bei anstehendem Ansteuerdruck p_B in der Steuerdruckleitung 13b und in Richtung der Steuerstellung 9c beaufschlagtem Wegeventil 9 bildet die Verbraucherleitung 10b die Zulaufseite des Verbrauchers 3 und die an die Verbraucherleitung 10a angeschlossene Ablaufleitung 11a Ablaufseite des Verbrauchers 3. Die Vorsteuerleitung 22b der der Zulaufseite zugeordneten Bremsventileinrichtung 2b ist über das nicht betätigte Ventil 23b zum Behälter 12 entlastet, wodurch durch einen entlasteten Steuerdruckraum 38b der Ventilkörper 50b und somit das Vorsteuerventil 35b durch die Federeinrichtung 20b, 37b in die Sperrstellung beaufschlagt wird und der Ventilkörper 40b der Bremsventileinrichtung 2b sowie der Ventilschieber 62 des Bypassventils 27b von dem im Steuerdruckraum 30 anstehenden zulaufseitigen Druck in die Sperrstellung beaufschlagt und in der Sperrstellung gehalten werden.
An der der Ablaufseite 11a zugeordneten Bremsventileinrichtung 2a steht durch des geöffnete Ventil 23a in der Vorsteuerleitung 22a und somit dem Steuerdruckraum 38a des Vorsteuerventils 35a der Zulaufdruck der Zulaufseite 10a des Verbrauchers 3 an.
Der Stufenkolben 55a wird somit entgegen der Kraft der Federeinrichtung 37a zur Verringerung der Vorspannung der Federeinrichtung 37a beaufschlagt, wobei weiterhin die Federeinrichtung 20a entlastet und das Ventilelement 50a und somit das Vorsteuerventil 35a in die Öffnungsstellung beaufschlagt wird, so dass das Vorsteuerventil 35a in Abhängigkeit von dem Druck in der Zulaufseite 10b geöffnet wird. Der federseitige Steuerdruckraum 30 ist bei geöffnetem Vorsteuerventil 35a zum Behälter 12 entlastet, so dass der Ventilschieber 62 des Bypassventils 27a unter Wirkung der von der Längsbohrung 63 gebildeten Drosseleinrichtung 31 von dem in der Ablaufseite 11a an der in der 3 linken Stirnseite des Ventilschiebers 62 anstehenden Druck in der Ablaufleitung 11a entgegen der Kraft der Federeinrichtung 28a in die Öffnungsstellung beaufschlagt wird, in der der Ventilstößel 62 die Verbindung der Längsbohrung 60 zu dem Verbindungskanal 61 freigibt und somit die Umgehungsverbindung 26a geöffnet und die Voröffnung 25a zugeschaltet wird.
Durch die geringe Vorspannung der Federeinrichtung 28a wird hierbei die Voröffnung durch Öffnen des Bypassventils 27a zugeschaltet, bevor der Ventilkörper 40a der Bremsventileinrichtung 2a in die Öffnungsstellung aufgesteuert wird.
Bei anstehendem Ansteuerdruck p_A in der Steuerdruckleitung 13a und in Richtung der Steuerstellung 9b beaufschlagtem Wegeventil 9 bildet die Verbraucherleitung 10a die Zulaufseite des Verbrauchers 3 und die an die Verbraucherleitung 10b angeschlossene Ablaufleitung 11b die Ablaufseite des Verbrauchers 3. In einer derartigen Antriebsphase ist die Vorsteuerleitung 22a der der Zulaufseite zugeordneten Bremsventileinrichtung 2a ist über das nicht betätigte Ventil 23a zum Behälter 12 entlastet, wodurch durch einen entlasteten Steuerdruckraum 38a der Ventilkörper 50a durch die Federeinrichtung 20a, 37a in die Sperrstellung beaufschlagt wird und der Ventilkörper 40a der Bremsventileinrichtung 2a und der Ventilschieber 62 des Bypassventils 27a von dem im Steuerdruckraum 30 anstehenden zulaufseitigen Druck in die Sperrstellung beaufschlagt werden.
An der der Ablaufseite 10b zugeordneten Bremsventileinrichtung 2b steht durch das geöffnete Ventil 23b in der Vorsteuerleitung 22b und somit dem Steuerdruckraum 38b der Zulaufdruck der Zulaufseite 10a des Verbrauchers 3 an. Der Stufenkolben 55b wird somit entgegen der Kraft der Federeinrichtung 37b zur Verringerung der Vorspannung der Federeinrichtung 37b beaufschlagt, wobei weiterhin die Federeinrichtung 20b entlastet und das Ventilelement 50b und somit das Vorsteuerventil 35b in die Öffnungsstellung beaufschlagt wird, so dass das Vorsteuerventil 35b in Abhängigkeit von dem Druck in der Zulaufseite 10a des Verbrauchers 3 geöffnet wird. Der federseitige Steuerdruckraum 30 ist bei geöffnetem Vorsteuerventil 35b zum Behälter 12 entlastet, so dass der Ventilschieber 62 des Bypassventils 27b unter Wirkung der von der Längsbohrung 63 gebildeten Drosseleinrichtung 31 von dem in der Ablaufseite 11b, an der stirnseitigen Steuerdruckfläche 33 anstehenden Druck entgegen der Kraft der Federeinrichtung 28b in die Öffnungsstellung beaufschlagt wird, in der der Ventilstößel 62 die Verbindung der Längsbohrung 60 zu dem Verbindungskanal 61 freigibt und somit die Umgehungsverbindung 26b geöffnet und die Voröffnung 25b zugeschaltet wird.
Mit der erfindungsgemäßen, in einer Antriebsphase des Verbrauchers 3 in Abhängigkeit von dem Zulaufdruck des Verbrauchers 3 zu- und abschaltbaren Voröffnung 25a, 25b an der in der Ablaufseite 11a, 11b des Verbrauchers 3 angeordneten Bremsventileinrichtung 2a, 2b wird in einer Antriebsphase, bei in Richtung der Steuerstellung 9b bzw. 9c angesteuertem Wegeventil 9, des Verbrauchers 3 bei geringen Verbrauchergeschwindigkeiten durch das in die Durchflussstellung aufgesteuerte Bypassventil 27a bzw. 27b und Zuschalten der Voröffnung 25a bzw. 25b an dem der Ablaufseite 11a bzw. 11b des Verbrauchers 3 zugeordneten Bremsventileinrichtung 2a bzw. 2b die Schwingungsanfälligkeit verringert, so dass bei der mobilen Arbeitsmaschine ein sanftes Anfahren und Anhalten ermöglicht wird und eine mitgeführte Last wenig zum Schwingen neigt. Bei einer an einem Hang stehenden mobilen Arbeitsmaschine befindet sich das Wegeventil 9 in der nicht angesteuerten Neutralstellung 9a, wobei die der Ablaufseite 11a bzw. 11b zugeordnete Bremsventileinrichtung 2a bzw. 2b in die Sperrstellung beaufschlagt ist und die der Bremsventileinrichtung 2a bzw. 2b zugeordnete Voröffnung 25a bzw. 25b abgesperrt ist. Durch die abgeschaltete Voröffnung 25a bzw. 25b an der Ablaufseite 11a bzw. 11b des Verbrauchers 3 kann ein ungewolltes Zurückrollen und somit eine ungewollte Verbraucherbewegung der an einem Hang stehenden Arbeitsmaschine wirksam vermieden werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 4235698 C2 [0005]
DE 10030137 B4 [0005]

Claims

Hydraulische Bremsventileinrichtung zur Steuerung der Ablaufseite eines hydraulischen Verbrauchers, wobei die Bremsventileinrichtung in einer die Ablaufseite des Verbrauchers mit einem Behälter verbindenden Ablaufleitung angeordnet ist und eine die Ablaufleitung absperrende Sperrstellung sowie eine die Ablaufleitung öffnende Durchflussstellung aufweist, wobei die Bremsventileinrichtung in einer Antriebsphase des Verbrauchers in Abhängigkeit von einem Steuersignal, insbesondere dem Zulaufdruck an der Zulaufseite des Verbrauchers, in Richtung der Durchflussstellung betätigt ist und in einer Bremsphase des Verbrauchers von einer Federeinrichtung in Richtung der Sperrstellung beaufschlagt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsventileinrichtung (2a; 2b) mit einer zwischen einer Sperrstellung und einer Durchflussstellung schaltbaren, die Ablaufseite (11a; 11b) des Verbrauchers (3) mit einem Behälter (12) verbindbaren Voröffnung (25a; 25b) versehen ist.
Hydraulische Bremsventileinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die schaltbare Voröffnung (25a; 25b) ein in einer die Bremsventileinrichtung (2a; 2b) umgehenden Umgehungsverbindung (26a; 26b) angeordnetes Bypassventil (27a; 27b) umfasst, das eine Sperrstellung und eine Durchflussstellung aufweist, wobei das Bypassventil (27a; 27b) von einer Federeinrichtung (28a; 28b) in Richtung der Sperrstellung und in Abhängigkeit von dem Steuersignal, insbesondere dem Zulaufdruck an der Zulaufseite (10b; 10a) des Verbrauchers (3), in die Durchflussstellung aufgesteuert ist.
Hydraulische Bremsventileinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Bypassventil (27; 27b) mittels eines in Abhängigkeit von dem Steuersignal betätigten Vorsteuerventils (35a; 35b) betätigbar ist.
Hydraulische Bremsventileinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Bypassventil (27a; 27b) von der Federeinrichtung (28a; 28b) sowie dem Druck in der Ablaufseite (11a; 11b) des Verbrauchers (3) in Richtung der Sperrstellung und dem Druck in der Ablaufseite (11a; 11b) des Verbrauchers (3) in Richtung der Durchflussstellung beaufschlagt ist, wobei mittels des Vorsteuerventils (35a; 35b) der Druck in einem federseitigen Steuerdruckraum (30) des Bypassventils (27a; 27b) zu dem Behälter (12) entlastbar ist.
Hydraulische Bremsventileinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in der Verbindung des federseitigen Steuerdruckraums (30) des Bypassventils (27a; 27b) mit der Ablaufseite (11a; 11b) eine Drosseleinrichtung (31) angeordnet ist.
Hydraulische Bremsventileinrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorsteuerventil (35a; 35b) in einer den federseitigen Steuerdruckraum (30) des Bypassventils (27a; 27b) mit einem Behälter (12) verbindenden Steuerdruckleitung (36a; 36b) angeordnet ist und eine Sperrstellung sowie eine Durchflussstellung aufweist, wobei das Vorsteuerventil (35a; 35b) von einer Federeinrichtung (37a; 37b) in Richtung der Sperrstellung und dem Steuersignal in Richtung der Durchflussstellung beaufschlagt ist.
Hydraulische Bremsventileinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Umgehungsverbindung (36a; 36b) von mindestens einem in einem Ventilkörper (40a; 40b) der Bremsventileinrichtung (2a; 2b) angeordneten Verbindungskanal (61) gebildet ist und ein den Verbindungskanal (61) ansteuernder Ventilschieber (62) des Bypassventils (27a; 27b) in dem Ventilkörper (40a; 40b) der Bremsventileinrichtung (2a; 2b) integriert ist.
Hydraulische Bremsventileinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (40a; 40b) der Bremsventileinrichtung (2a; 2b) mit einer Längsbohrung (60) versehen ist, von der der mindestens eine Verbindungskanal (61) abzweigt, wobei der Ventilschieber (62) des Bypassventils (27a; 27b) von einem in der Längsbohrung (60) angeordneten, die Verbindung der Längsbohrung (60) mit dem Verbindungskanal (61) ansteuernden Ventilstößel gebildet ist.
Hydraulische Bremsventileinrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilschieber (62) des Bypassventils (27a; 27b) mit einer Längsbohrung (63) versehen ist, mittels der federseitige Steuerdruckraum (30) mit der Ablaufseite (11a; 11b) in Verbindung steht, wobei in dem federseitigen Steuerdruckraum (30) die den Ventilkörper (40a; 40b) der Bremsventileinrichtung (2a; 2b) in Richtung der Sperrstellung beaufschlagende Federeinrichtung (47a; 47b) angeordnet ist.
Hydrostatisches Antriebssystem, insbesondere Fahrantrieb einer mobilen Arbeitsmaschine, mit einem im offenen Kreislauf betrieben Verbraucher (3), insbesondere einem Hydromotor, wobei jeder Verbraucherseite des Hydromotors eine hydraulische Bremsventileinrichtung (2a; 2b) gemäß den Ansprüchen 1 bis 9 zugeordnet ist.