DE10004091C2 - Druckluftversorgungseinrichtung für Fahrzeug-Druckluftanlagen - Google Patents

Druckluftversorgungseinrichtung für Fahrzeug-Druckluftanlagen

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Description

Die Erfindung betrifft eine Druckluftversorgungsein­ richtung für Fahrzeug-Druckluftanlagen umfassend ein Mehrkreisschutzventil, einen Druckregler, eine Versor­ gungsleitung zur Versorgung der Kreise des Mehrkreis­ schutzventils mit Druckluft, und einen Kompressor, der mittels einer pneumatischen Schaltvorrichtung schaltbar ist.
Derartige Druckluftversorgungseinrichtungen sind be­ kannt. Beispielsweise ist eine derartige Druckluftver­ sorgungseinrichtung aus der DE 198 34 705 A1 derselben Anmelderin bekannt. Bei der aus dar DE 198 34 705 A1 bekannten Druckluftversorgungseinrichtung für Fahr­ zeug-Druckluftanlagen wird ein pneumatisches Stellglied, das einen Schaltkompressor schaltet, über ein Vorsteuerventil gesteuert, das ausschließlich hierfür Verwendung findet. Der Druckregler wird hingegen von einem anderen Ventil, nämlich einem Magnetventil gesteuert. Das Vorsteuerventil, das das Stellglied des Schaltkompres­ sors steuert, wird über eine Vorsteuerventilversorgungs­ leitung mit Druckluft versorgt und steuert das Stell­ glied über eine separate Steuerbohrung. Je nachdem, ob der Schaltkompressor fördern soll oder nicht, wird die Steuerleitung belüftet oder entlüftet.
Hierbei wird aufgrund der Verwendung eines zusätzlich vorgesehenen Vorsteuerventils noch relativ viel Zeit benötigt. Ferner sind die Druckluftversorgungseinrich­ tungsbaueinheiten relativ groß dimensioniert.
Entsprechende Energiesparkompressoren bzw. energiespa­ rende Schaltkompressoren sind bspw. aus der DE 39 09 531 A1 oder der DE 195 29 684 C2 bekannt. Bei dem Energie­ sparkompressor gem. der DE 39 09 531 A1 wird durch einen Druckregler der Kolbenverdichter geregelt, wobei eine optimale Leistungseinsparung erwünscht ist. Hierbei wird das Saugventil in der Leerlaufphase in eine inaktive Position geschaltet. Zu diesem Zweck wird die Saugla­ melle des Saugventils mittels eines über einen Überset­ zungshebel auf sie einwirkenden Betätigungskolbens aus der Pumpstellung in die Abschaltstellung bzw. Leerlauf­ stellung an der Unterseite des Ventilträgers verschoben, derart, daß die Saugöffnungen des Kolbenverdichters wenigstens teilweise geöffnet, also von der Sauglamelle nicht vollständig überdeckt, sind. Des weiteren über­ deckt die Sauglamelle in der Leerlaufphase wenigstens teilweise die Drucköffnungen des Druckventils des Kolbenverdichters, um in der Leerlaufphase ein weiteres Fördern in Richtung des Verbrauchers zu verhindern.
Außerdem ist innerhalb des Zylinderkopfes zwischen dem Sauganschluß des Kolbenverdichters und der das Saugven­ til und das Druckventil tragenden Ventilträgerplatte des Kolbenverdichters ein Rückschlagventil, vorzugsweise in Form eines Rückschlag-Lamellenventils, angeordnet, welches in Richtung des Saugraums öffnet und in Richtung der an den Sauganschluß angeschlossenen Saugleitung sperrt. Bei der Abschalt- bzw. Leerlaufphase dieses Kompressors bzw. Kolbenverdichters werden die Druck­ öffnungen des Kompressors wengistens teilweise ge­ schlossen, so daß kein unnötiges Abblasen von Luft geschieht. Als Folge hiervon ist es nur erforderlich, ein den Leckageverlusten entsprechendes geringes Volumen über das im Zylinderkopf befindliche Rückschlagventil anzusaugen, wenn der Kolben des Verdichters in Leer­ laufstellung der Sauglamelle eine Saugbewegung voll­ zieht. Bei vollständig geschlossenen Drucköffnungen des Verdichters reduziert sich die zusätzlich anzusaugende Luftmenge aus der Saugleitung auf das tatsächlich existierende Leckagevolumen im Zylinder bzw. im Ver­ dichtungsraum.
Aus der DE 195 29 684 C2 ist auch ein entsprechender Kolbenverdichter bzw. energiesparender Schaltkompressor bekannt, der mit einer gegenüber einem Ventilträger des Kolbenverdichters wirkenden Sauglamelle, die zur Ver­ wendung in einem Energiesparsystem zwischen einer der Pumpphase entsprechenden Position am Ventilträger und einer der Leerlaufphase entsprechenden Position bewegbar ist, wobei in der Leerlaufphase die Drucköffnungen des Ventilträgers durch die Sauglamelle abgedeckt sind, während die Saugöffnungen des Ventilträgers teilweise freigelegt sind, wobei die Sauglamelle als eine zwischen Ventilträger und Verdichtergehäuse gehalterte, durch Betätigungsmittel relativ zum Ventilträger drehbare Scheibe ausgebildet ist, wobei die Scheibe aus einem in der Pumpphase gegenüber den Saugöffnungen wirkenden Funktionsteil und einem mit dem Funktionsteil verbun­ denen Ruheteil besteht. Im Ruheteil befinden sich hierbei Drucköffnungen, die in der Pumpphase mit den Drucköffnungen des Ventilträgers fluchten. Es sind ferner zu beiden Seiten des Funktionsteils im Material des Ruheteils Aussparungen vorgesehen, die nach Drehung der Sauglamelle in die der Leerlaufphase entsprechende Position einen Teilbereich der Saugöffnungen des Ven­ tilträgers überlappend freilegen, während die im Ruhe­ teil vorgesehenen Drucköffnungen nach Drehung der Sauglamelle gegenüber den Drucköffnungen des Ventil­ trägers seitlich versetzt sind, derart, daß die Druck­ öffnungen des Ventilträgers in der Leerlaufphase abge­ deckt sind. Aus der DE 195 15 895 A1 ist eine Druck­ luft-Versorgungseinrichtung für Fahrzeug-Druckluftan­ lagen sowie ein Verfahren zum Steuern der Druckluft-Ver­ sorgungseinrichtung bekannt. Hierbei ist ein Luftkom­ pressor vorgesehen, von dessen Ausgang zur Versorgung der Druckluftanlage eine Förderleitung zu einem Luft­ trockner führt. Die Förderleitung ist ausgangsseitig des Lufttrockners in zu wenigstens zwei Verbraucherkreisen führende Leitungszweige verzweigt. Der Druck in den Verbraucherkreisen ist durch Drucksensoren überwachbar. Es ist außerdem eine Steuerelektronik vorgesehen, an welche die Drucksensoren angeschlossen sind. Die Ver­ braucherkreise sind durch ein von der programmierbaren Steuerelektronik schaltbares, im jeweiligen Förder­ leitungszweig liegendes Sperrglied von der Druckluft­ versorgung abtrennbar. Hierdurch ist die Zufuhr von Druckluft in die Verbraucherkreise und die Entnahme von Druckluft zur Überleitung von einem Kreis in den anderen von der Steuerelektronik steuerbar. Es ist ein Kom­ pressor vorgesehen, der mittels einer Kupplung schaltbar ist, wobei die Kupplung elektronisch gesteuert werden kann.
Aus der DE 39 23 882 A1 ist eine Einrichtung zur Erzeu­ gung von Druckluft bekannt, wobei bei vorgegebenem verbraucherseitigem Druck die Förderung von Luft vom Kompressor zum Verbraucher unterbrochen wird. Geschieht die Unterbrechung der Förderung durch Stillsetzen des Kompressors, dann kann es bei niedriger Umgebungstempe­ ratur in den Druckleitungen, in denen sich Kondenswasser gebildet hat, zum Einfrieren kommen. Die beschriebene Einrichtung soll ein Einfrieren unter den gegebenen Betriebsbedingungen verhindern. Hierzu ist eine tempera­ turabhängige Schalteinrichtung vorgesehen, durch die, in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur der Kompressor bei dem vorgegebenen verbraucherseitigen Druck und unterhalb einer vorgegebenen Umgebungstemperatur nicht stillgesetzt wird. Der Kompressor fördert dann erwärmte Luft durch einen Bereich der Einrichtung hindurch in die Atmosphäre. Der Kompressor wird von einem Motor über eine Kupplung angetrieben, wobei die Kupplung über ein pneumatisches Stellglied geschaltet wird.
Sowohl aus der DE 195 15 895 A1 als auch aus der DE 39 23 882 A1 ist kein Schalten eines energiesparenden Schaltkompressors offenbart.
Es ist demnach Aufgabe der vorliegenden Erfindung, mit einfachen Mitteln hohe Schaltgeschwindigkeiten für Schaltkompressoren in oder für Druckluftversorgungsein­ richtungen für Fahrzeug-Druckluftanlagen zur Verfügung zu stellen und diese in einer möglichst geringen Bau­ größe zu realisieren. Es ist ferner Aufgabe der vorlie­ genden Erfindung, die Kosten für entsprechende Druck­ luftversorgungseinrichtungen möglichst gering zu halten.
Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Druckluftversor­ gungseinrichtung für Fahrzeug-Druckluftanlagen umfassend ein Mehrkreisschutzventil, einen Druckregler, eine Versorgungsleitung zur Versorgung der Kreise des Mehr­ kreisschutzventils mit Druckluft, und einen Kompressor, der mittels einer pneumatischen Schaltvorrichtung schaltbar ist, wobei ein Vorsteuerventil vorgesehen ist, das den Druckregler und die Schaltvorrichtung steuert, und wobei zwischen dem Vorsteuerventil und der Schalt­ vorrichtung eine Drossel vorgesehen ist.
Durch diese erfindungsgemäße Lösung kann ein Vorsteuer­ ventil eingespart werden und ferner entsprechende Bohrungen zu diesem Vorsteuerventil. Durch Einsparung eines Vorsteuerventil ist es erfindungsgemäß möglich, die Baugröße entsprechender Druckluftversorgungsein­ richtungen klein zu halten. Ferner sind hohe Schaltge­ schwindigkeiten einfach zu erzielen, da die Ansprechzeit des Vorsteuerventils, das im Vergleich zur DE 198 34 705 A1 wegfällt, nicht mehr zu berücksichtigen ist. Erfin­ dungsgemäß schaltet ein Vorsteuerventil nämlich zugleich den Druckregler und das pneumatische Stellglied. Vor­ zugsweise ist die Schaltvorrichtung ein Schaltglied oder ein Stellglied. Unter Steuerung des Druckreglers wird im Rahmen dieser Erfindung insbesondere die Betätigung eines Ablaß- oder Sicherheitsventils des Druckreglers verstanden.
Wenn zwischen dem Vorsteuerventil und dem Schaltglied eine Drossel vorgesehen ist, kann bei einem Bruch der Leitung zum Stellglied ein noch ausreichender Staudruck in der Druckluftversorgungseinrichtung vorherrschen, um den Druckregler zu schalten. Ein schnelles Schalten wird dadurch realisiert, daß der Nennquerschnitt des Vor­ steuerventils, insbesondere des Magnetventils, größer ist, als der Nennquerschnitt der Drossel. Je größer das Verhältnis der jeweiligen Nennquerschnitte, umso schnel­ ler ist ein Schalten insbesondere der Druckluftversor­ gungseinrichtung möglich. Vorzugsweise ist die Drossel in das Gehäuse einsteckbar. Ferner vorzugsweise sind Drosseln mit verschiedenen Nennquerschnitten jeweils einsteckbar.
Vorzugsweise ist das Vorsteuerventil ein Magnetventil. Durch diese Maßnahme ist ein einfaches Ansteuern bzw. Schalten des Vorsteuerventils möglich.
Wenn vorzugsweise der Druckregler das Vorsteuerventil umfaßt, ist eine sehr kompakte Bauform möglich.
Ferner vorzugsweise ist eine Steuer- und/oder Regel­ elektronik vorgesehen, die das Vorsteuerventil steuert und/oder regelt. Ferner vorzugsweise verbindet die Versorgungsleitung den Druckregler mit dem Mehrkreis­ schutzventil.
Wenn vorzugsweise wenigstens ein Drucksensor vorgesehen ist, ist ein energiesparender Betrieb des Schaltkom­ pressors bzw. der Druckluftversorgungseinrichtung auf einfache Art und Weise möglich.
Vorzugsweise ist wenigstens ein Drucksensor zum Messen des Drucks in der Verbindungsleitung vorgesehen. Die Verbindungsleitung ist vorzugsweise eine Belüftungsboh­ rung und insbesondere vorzugsweise eine zentrale Belüf­ tungsbohrung. Vorzugsweise sind der Druckregler und das Mehrkreisschutzventil in einer Baueinheit untergebracht. Diese Baueinheit kann insbesondere vorzugsweise auch den Kompressor enthalten. Vorzugsweise ist der Druckregler elektropneumatisch. Vorzugsweise ist das Mehrkreis­ schutzventil elektropneumatisch. Ferner vorzugsweise ist das Mehrkreisschutzventil ein Vierkreisschutzventil.
Wenn vorzugsweise wenigstens ein Drucksensor zum Messen des Drucks in der Verbindungsleitung vorgesehen ist, kann eine sinnvolle Steuerung oder Regelung des Kom­ pressors mittels nur des wenigstens einen Drucksensors geschehen.
Wenn vorzugsweise zwischen dem Druckregler und der Verbindungsleitung und insbesondere dem Drucksensor zum Messen des Drucks in der Verbindungsleitung ein Sperr­ ventil, insbesondere ein Rückschlagventil, vorgesehen ist, ist ein sicherer Betrieb der Druckluftversorgungs­ einrichtung möglich. Wenn vorzugsweise Druck in oder hinter jedem Kreis des Mehrkreisschutzventils mittels Drucksensoren meßbar ist, ist außer der Regelung oder Steuerung des Kompressors auch die Zufuhr von Druckluft in die Verbraucherkreise und die Entnahme von Druckluft zur Überleitung von einem Kreis in den anderen steuerbar oder regelbar.
Erfindungsgemäß ist eine Druckluftanlage mit einer Druckluftversorgungseinrichtung der vorgenannten Art versehen.
Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungs­ beispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen exem­ plarisch beschrieben, auf die im übrigen bezüglich der Offenbarung aller im Text nicht näher erläuterten erfindungsgemäßen Einzelheiten ausdrücklich verwiesen wird. Es zeigt:
Fig. 1 eine erfindungsgemäße Ausführungsform in schematischer Darstellung.
Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Ausführungsform einer Druckluftversorgungseinrichtung für Fahrzeug-Druckluft­ anlagen. Die Druckluftversorgungseinrichtung umfaßt einen Lufttrockner 5 und ein gemeinsames Gehäuse 20. Ein Energiesparkompressor 1 ist über eine Kompressorleitung 2 mit einem Eingangsstutzen 3 an dem gemeinsamen Gehäuse angebracht. In dem gemeinsamen Gehäuse sind ferner ein elektropneumatischer Druckregler 4 und ein Vierkreis­ schutzventil angeordnet. Die von dem Vierkreisschutz­ ventil gelangenden Luftdrücke werden von den einzelnen Drucksteuereinheiten bzw. Kreisen 13 bis 16 über ent­ sprechende Anschlußstutzen 13a bis 16a zu Behältern für die jeweiligen Kreise 21 und 22 geleitet. In der Fig. 1 sind lediglich zwei der vier Behälter dargestellt.
Die vom Energiesparkompressor 1 geförderte Druckluft wird über eine Kompressorleitung 2 zum Eingangsstutzen 3 der Druckluftversorgungseinrichtung zugeführt. Im Rahmen dieser Erfindung bedeutet Druckluftversorgungseinrich­ tung insbesondere auch eine Einrichtung, die sowohl einen Kompressor 1, die Kompressorleitung 2 und den Eingangsstutzen 3 umfaßt, als auch eine die diese Komponenten in einem gemeinsamen Gehäuse 20 beinhaltet und auch eine Einrichtung, bei der der Kompressor mittels einer Leitung mit dem Gehäuse verbindbar ist. Von dem Eingangsstutzen 3 wird Druckluft dem elektropneumatischen Druckregler 4 und danach durch die Lufttrocknerpatrone 5 geführt. Nachgeordnet ist ein Rückschlagentil 6, von dem ausgehend eine zentrale Versor­ gungsbohrung 18 weitergeführt wird. Von der zentralen Druckluft­ versorgungsbohrung 18 werden die elektromechanischen Drucksteu­ ereinheiten 13 bis 16 mit Druckluft versorgt. Die Drucksteuer­ einheiten werden von der gemeinsamen Steuerelektronik 24 ange­ steuert und geben die Druckluft über die zugehörigen Anschlußstutzen 11a bis 16a an Druckluftkreise des Fahrzeugs ab und zwar gemäß einstellbaren und/oder vorprogrammierbaren Para­ metern.
Erreicht der Druck, der durch den Drucksensor 12 hinter dem Rückschlagventil 6 gemessen wird, den oberen Schwellwert, so schaltet die gemeinsame Steuerelektronik 24 die Signalleitung 26 derart, daß die pneumatische Steuerleitung 10a über den Anschluß 10 belüftet wird, wodurch das pneumatische Stellglied 1a um­ schaltet und der Kompressor zu fördern aufhört. Dieses geschieht mittels Steuerung oder Regelung eines Magnetventils 23, das auch zur Steuerung oder Regelung des Druckreglers 4 vorgesehen ist. Bei der Steuerung oder Regelung des Druckreglers 4 wird insbe­ sondere ein Ablaß- oder Sicherheitsventil mittels des Magnetven­ tils 23 betätigt. Der Meßwert des gemessenen Drucks wird über die elektrische Verbindung 25 zur Steuerelektronik 24 geleitet.
Fällt der Druck in der Leitung 18 hinter dem Rückschlagventil 6 durch beispielsweise Luftentnahme wie beispielsweise beim Ab­ bremsen des Fahrzeuges unter einen unteren Schwellwert, so wird durch die gemeinsame Steuerelektronik 24 über die Signalleitung 26 ein Invertieren des Magnetventils 23 hervorgerufen, wodurch die pneumatische Steuerleitung 10a entlüftet wird. Das Magnet­ ventil 23 ist so dimensioniert, daß bei einem Bruch der Leitung 10a vor der Drossel 39 noch ein hinreichender Staudruck entsteht bzw. vorhanden ist, um den elektromechanischen Druckregler 4 zu schalten. Durch das Fehlen eines weiteren Vorsteuerventils und damit das Fehlen der Ansprechzeit dieses Vorsteuerventils, wird die Steuerleitung 10a schnell entlüftet. Die Entlüftung ge­ schieht über die Zentralentlüftung 19. Durch die Entlüftung der Steuerleitung 10a wird das pneumatische Stellglied 1a wieder in seine Ausgangslage bewegt und der Kompressor beginnt wieder zu fördern.
Bezugszeichenliste
1
Energiesparkompressor
1
a pneumatisches Stellglied
2
Kompressorleitung
3
Eingangsstutzen
4
elektropneumatischer Druckregler
5
Lufttrocknerpatrone
6
Rückschlagventil
10
Anschluß
10
a pneumatische Steuerleitung
11
Überströmventil für Luftfederung
11
a Anschlußstutzen für Luftfederung
12
Drucksensor
13
elektromechanische Drucksteuereinheit für Kreis
1
13
a Anschlußstutzen für
13
14
elektromechanische Drucksteuereinheit für Kreis
2
14
a Anschlußstutzen für
14
15
elektromechanische Drucksteuereinheit für Kreis
3
15
a Anschlußstutzen für
15
16
elektromechanische Drucksteuereinheit für Kreis
4
16
a Anschlußstutzen für
16
18
zentrale Versorgungsbohrung
19
Zentralentlüftung
20
gemeinsames Gehäuse
21
Behälter für Kreis
1
22
Behälter für Kreis
2
23
Magnetventil
24
gemeinsame Steuerelektronik
25
elektrische Verbindung zum Drucksensor
26
elektrische oder elektronische Steuerleitung
35
Drucksensor
36
Drucksensor
37
Drucksensor
38
Drucksensor
39
Drossel

Claims (10)

1. Druckluftversorgungseinrichtung für Fahrzeug-Druck­ luftanlagen umfassend ein Mehrkreisschutzventil (13-­ 16), einen Druckregler (4), eine Versorgungsleitung (18) zur Versorgung der Kreise des Mehrkreisschutzventils (13­ -16) mit Druckluft, und einen Kompressor (1), der mittels einer pneumatischen Schaltvorrichtung (1a) schaltbar ist, wobei ein Vorsteuerventil (23) vorgesehen ist, das den Druckregler (4) und die Schaltvorrichtung (1a) steuert, wobei zwischen dem Vorsteuerventil (23) und der Schaltvorrichtung (1a) eine Drossel (39) vorge­ sehen ist.
2. Druckluftversorgungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorsteuerventil (23) ein Magnetventil ist.
3. Druckluftversorgungseinrichtung nach Anspruch 1 und/ oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckregler (4) das Vorsteuerventil (23) umfaßt.
4. Druckluftversorgungseinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuer- und/oder Regelelektronik (24) vorgese­ hen ist, die das Vorsteuerventil (23) steuert und/oder regelt.
5. Druckluftversorgungseinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Versorgungsleitung (18) den Druckregler (4) mit dem Mehrkreisschutzventil (13-16) verbindet.
6. Druckluftversorgungseinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Drucksensor (12, 35-38) vorgesehen ist.
7. Druckluftversorgungseinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Drucksensor (12) zum Messen des Drucks in der Verbindungsleitung (18) vorgesehen ist.
8. Druckluftversorgungseinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Druckregler (4) und der Verbindungsleitung (18) und insbesondere dem Drucksensor (12) zum Messen des Drucks ein Sperrventil (6), insbesondere in Rückschlagventil, vorgesehen ist.
9. Druckluftversorgungseinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck in oder hinter jedem Kreis des Mehrkreisschutzventils (13-16) mittels Drucksensoren (35-38) meßbar ist.
10. Druckluftanlage mit einer Druckluftversorgungsein­ richtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9.
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