-
Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Ventilanordnung für einen
Verdichter zur Druckerzeugung und/oder zur Unterdruckerzeugung.
-
Aus
dem Stand der Technik sind Verbrennungsmotoren bekannt, welche adaptierte
Verdichter zur Unterdruckerzeugung aufweisen. Diese Verdichter werden
vorzugsweise bei Fahrzeugen mit ungenügendem Unterdruck am Saugrohr
verwendet, um einen zusätzlichen
Unterdruck bereitzustellen. Die Verdichter werden dabei ständig betrieben,
um den notwendigen Unterdruck bereitstellen zu können. Ferner sind in modernen
Fahrzeugen eine Vielzahl von elektrischen Stellelementen vorhanden.
Diese Stellelemente weisen Kupferleitungen und Wicklungen auf, welche
das Gewicht des Fahrzeugs vergrößern. Weiterhin
benötigen
die Vielzahl von elektrischen Stellelementen eine aufwendige Steuerung bzw.
Regelung, welche in gewissem Umfang auch störanfällig sind.
-
Vorteile der Erfindung
-
Die
erfindungsgemäße Ventilanordnung
für einen
Verdichter zur Druckerzeugung und/oder zur Unterdruckerzeugung gemäß den Merkmalen
des Patentanspruchs 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass sie
einen einfachen und kostengünstigen Aufbau
aufweist. Die erfindungsgemäße Ventilanordnung
umfasst einen ersten, zweiten, dritten und vierten Anschluss und
ein erstes und ein zweites Ventil. Der erste Anschluss ist für einen
Unterdruckverbraucher vorgesehen und mit einem Ansaugbereich des Verdichters
verbunden. Der zweite Anschluss ist für einen Überdruckspeicher vorgesehen
und über
das erste Ventil mit einem Druckbereich des Verdichters verbindbar.
Der dritte Anschluss ist für
eine Entlüftung
vorgesehen und über
das erste Ventil mit dem Druckbereich des Verdichters verbindbar.
Der vierte Anschluss ist für
einen Unterdruckspeicher vorgesehen und über das zweite Ventil mit dem
Ansaugbereich des Verdichters verbindbar. Die Ventile können dabei
als einfache Wegeventile ausgebildet und beispielsweise aus Kunststoff
hergestellt sein, sodass die erfindungsgemäße Ventilanordnung nur ein
sehr geringes Gewicht aufweist. Erfindungsgemäß kann somit ein Unterdruckverbraucher
mit einem notwendigen Unterdruck versorgt und zusätzliche
Speicher mit Überdruck
und Unterdruck versorgt werden. Von diesen Speichern können weitere
pneumatische Stellelemente versorgt werden, welche elektrische Stellelemente
in einem Fahrzeug ersetzen können.
-
Die
Unteransprüche
zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
-
Vorzugsweise
umfasst die Ventilanordnung ein drittes Ventil, welches zwischen
dem Ansaugbereich des Verdichters und der Entlüftung angeordnet ist, wobei
das dritte Ventil in einer vom ersten Anschluss abzweigenden Leitung
angeordnet ist. Dadurch ist das dritte Ventil nicht in der Leitung
vom Unterdruckverbraucher zum Ansaugbereich des Verdichters angeordnet,
sondern in einer davon abgehenden Zweigleitung.
-
Weiter
bevorzugt ist ein Rückschlagventil zwischen
dem Unterdruckverbraucher und dem Verdichter angeordnet. Dadurch
wird verhindert, dass Luft bei einem abgeschalteten Verdichter vom
Ansaugbereich des Verdichters zurück zum Unterdruckverbraucher
strömen
kann.
-
Weiter
bevorzugt umfasst die erfindungsgemäße Ventilanordnung einen Drucksensor,
um den Druck am Unterdruckverbraucher, im Unterdruckspeicher und/oder Überdruckspeicher
zu bestimmen. Besonders bevorzugt ist dabei zwischen dem Überdruckspeicher
und dem Drucksensor und zwischen dem Unterdruckverbraucher und dem
Drucksensor ein viertes Ventil angeordnet. Dadurch kann ein gemeinsamer
Drucksensor zur Bestimmung des Drucks im Überdruckspeicher bzw. im Unterdruckverbraucher
und im Unterdruckspeicher verwendet werden.
-
Um
einen besonders kompakten Aufbau bereitzustellen, sind das erste,
das zweite, das dritte und das vierte Ventil und insbesondere der
Drucksensor in einem gemeinsamen Ventilblock angeordnet.
-
Der
Unterdruckverbraucher ist vorzugsweise ein Bremskraftverstärker eines
Fahrzeugs. Weiter bevorzugt weist der Verdichter dabei einen eigenen Antrieb
auf, sodass der Antrieb des Verdichters unabhängig vom Verbrennungsmotor
des Fahrzeugs ist. Dadurch ist auch eine Ansteuerung des Verdichters vereinfacht.
Eine Ansteuerung des Verdichters erfolgt vorzugsweise mittels einer
Steuerung in Abhängigkeit
eines Drucks im Unterdruckverbraucher und/oder im Unterdruckspeicher
und/oder im Überdruckspeicher.
-
Weiter
bevorzugt umfasst die erfindungsgemäße Ventilanordnung eine Vielzahl
von pneumatischen Anschlüssen
am Unterdruckspeicher und/oder am Überdruckspeicher. Die pneumatischen
Anschlüsse
sind dabei mit zusätzlichen
pneumatischen Stellern verbunden, sodass ein Fahrzeug ein pneumatisches
System zur Druck- bzw. Unterdruckversorgung aufweist und Kostenvorteile
einer pneumatischen Zentralversorgung genutzt werden können. Da hierdurch
eine Vielzahl von elektrischen Stellern durch pneumatische Steller
ersetzt werden können, ergibt
sich ein großes
Gewichtseinsparpotential.
-
Weiter
bevorzugt steuert die Steuerung, welche den Verdichter steuert,
gleichzeitig auch die Ventile der Ventilanordnung.
-
Die
erfindungsgemäße Ventilanordnung
wird besonders bevorzugt in Fahrzeugen verwendet und kann als zentrale
Druckversorgung für
eine Vielzahl von pneumatischen Stellern verwendet werden. Der Verdichter
der Ventilanordnung ist dabei vorzugsweise derart ausgelegt, dass
er einen Überdruck
bis ungefähr
2,5 × 105 Pa erzeugen kann.
-
Zeichnung
-
Nachfolgend
wird unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:
-
1 eine
schematische Ansicht einer Ventilanordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
-
Beschreibung
des Ausführungsbeispiels
-
Nachfolgend
wird unter Bezugnahme auf 1 ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung im Detail beschrieben. Die erfindungsgemäße Ventilanordnung 1 ist
dabei in 1 nur schematisch dargestellt.
-
Wie
in 1 gezeigt, umfasst die Ventilanordnung 1 einen
Ventilblock 3, in welchem eine Vielzahl von Ventilen und
Leitungen angeordnet ist. Genauer sind im Ventilblock 3 ein
erstes Ventil V1, ein zweites Ventil V2, ein drittes Ventil V3 und
ein viertes Ventil V4 angeordnet. Das erste Ventil V1 ist über eine
Leitung L3 mit einem Druckbereich eines Verdichters 2 verbunden.
Das Ventil V1 kann eine Verbindung zwischen dem Druckbereich des
Verdichters 2 und einem Überdruckspeicher 6 herstellen
oder eine Verbindung zwischen dem Druckbereich des Verdichters 2 über eine
Leitung L4 und einen Anschluss A3 im Ventilblock mit der Umgebungsluft 11 herstellen.
Die letztere Stellung ist in 1 gezeigt.
-
Über eine
Leitung L1 ist ein Ansaugbereich des Verdichters 2 mit
einem Unterdruckverbraucher verbunden, welcher in diesem Ausführungsbeispiel ein
Bremskraftverstärker 5 ist.
Hierbei sind in der Leitung L1 ein erstes Rückschlagventil 9 und
ein zweites Rückschlagventil 10 angeordnet.
Das erste Rückschlagventil 9 ist
dabei noch innerhalb des Ventilblocks 3 angeordnet. Ein
Unterdruckspeicher 7 ist über eine Leitung L2 und das
zweite Ventil V2 mit der Leitung L1 verbunden. Der Anschluss der
Leitung L2 an der Leitung L1 liegt dabei zwischen den beiden Rückschlagventilen 9 und 10 außerhalb
des Ventilblocks 3 (vgl. 1).
-
Ferner
ist im Ventilblock 3 ein drittes Ventil V3 vorgesehen,
welches in einer von der Leitung L1 abzweigenden Leitung L5 angeordnet
ist. Die Leitung L5 führt
dabei über
den Anschluss A3 an die Umgebungsluft (Bezugszeichen 11).
-
Das
vierte Ventil V4 ist vorgesehen, um eine Verbindung von unterschiedlichen
Leitungsbereichen bzw. Bauteilen mit einem Drucksensor 8 herzustellen.
Genauer kann das vierte Ventil V4 über eine Leitung L6 eine Verbindung
zur Leitung L2 herstellen, über
welche ein Unterdruck im Unterdruckspeicher 7 und ein Unterdruck
am Bremskraftverstärker 5 bestimmt
werden kann. In seiner zweiten Stellung kann das vierte Ventil V4 über eine
Leitung L7 eine Verbindung zum Überdruckspeicher 6 bereitstellen
und den Druck im Überdruckspeichers 6 bestimmen.
-
Die
Steuerung 4 ist dabei mit dem Drucksensor 8 verbunden
und steuert in Abhängigkeit
von den vorhandenen Drücken
im Unterdruckbereich bzw. im Überdruckbereich
der Ventilanordnung die Ventile und den Verdichter 2. Aus Übersichtlichkeitsgründen sind
die Steuerleitungen zwischen der Steuerung 4 und den einzelnen
Ventilen in 1 nicht dargestellt. Somit kann
erfindungsgemäß festgelegt
werden, wann der Verdichter 2 betrieben werden muss, um die
erforderlichen Druckniveaus im Überdruck-
bzw. Unterdruckbereich bereitzustellen.
-
In 1 sind
die jeweiligen Anschlüsse
an dem Ventilblock 3 mit A1, A2, A3, A4 und A5 gekennzeichnet.
Der Anschluss A1 stellt dabei einen Anschluss zwischen dem Ventilblock
und dem Bremskraftverstärker 5 bereit.
Der Anschluss A2 stellt eine Verbindung zwischen dem Ventilblock 3 und
dem Überdruckspeicher 6 bereit.
Der Anschluss A3 ist der Anschluss für die Umgebungsluft 11,
der Anschluss A4 ist der Anschluss für den Unterdruckspeicher 7 und
der Anschluss A5 ist der Anschluss der Leitung 2. Die Anschlüsse des Ventilblocks 3 zum
Verdichter 2 sind nicht näher bezeichnet. Der Verdichter 2 ist
in einem separaten Gehäuse
an den Ventilblock 3 angeflanscht. Der Verdichter 2 kann
aber auch in einem gemeinsamen Gehäuse mit dem Ventilblock angeordnet
sein.
-
Die
in 1 gezeigte Stellung der Ventile der Ventilanordnung
zeigt die Ausgangsstellung der Ventilanordnung. Wenn der Unterdruck
im Bremskraftverstärker 5 nicht
ausreicht, wird das dritte Ventil V3 geschlossen und der Verdichter 2 betrieben.
Dadurch wird über
die Leitung L1 am Anschluss A1 Luft angesaugt, welche dann über die
Leitung L3 und das Ventil V1 in die Leitung L4 und über den
Anschluss A3 in die Umgebungsluft abgelassen wird. Die Querschnitte
der jeweils durchströmten
Leitungen bzw. Ventile sind dabei entsprechend den gewünschten
Leistungen auszulegen. Weiterhin ist der Drucksensor 8 über das
vierte Ventil V4 mit dem Bremskraftverstärker 5 verbunden und
ermittelt den herrschenden Unterdruck am Bremskraftverstärker. Wenn
ein gewisser Sollwert unterschritten wird, steuert die Steuerung 4 den
Verdichter 2 derart an, dass dieser wieder abschaltet oder
mit dem Unterdruckspeicher 7 verbunden wird.
-
Wenn
das Ventil V1 geschaltet wird, wird der Druckbereich des Verdichters 2 mit
dem Überdruckspeicher 6 verbunden,
sodass der Überdruckspeicher 6 befüllt wird.
Wenn bei der Befüllung
des Überdruckspeichers
der Unterdruck im Unterdruckspeicher 7 bzw. im Bremskraftverstärker 5 ausreichend ist,
wird das dritte Ventil V3 in die in 1 gezeigte Stellung
geschaltet, sodass der Verdichter 2 Umgebungsluft 11 ansaugen
kann. Zur Überwachung
des Überdruckspeichers 6 wird
das vierte Ventil V4 in seine zweite Stellung geschaltet, sodass
der Drucksensor 8 den Druck überwachen kann. Bei ausreichendem
Druck wird der Verdichter 2 wieder abgeschaltet bzw. bei
fallendem Druck wieder eingeschaltet. Es sei jedoch angemerkt, dass
bei einem Fahrzeug insbesondere der Unterdruck im Bremskraftverstärker 5 von
maßgebender
Bedeutung ist, sodass der Drucksensor 8 vorrangig den Druck
am Bremskraftverstärker 5 überwacht
und das vierte Ventil V4 somit jeweils nur kurzfristig zur Überwachung
des Überdruckspeichers 6 geschaltet
wird.
-
Wenn
der Unterdruckspeicher 5 auf ein niedrigeres Druckniveau
gebracht werden soll, wird das zweite Ventil V2 von der in 1 gezeigten
Stellung in seine zweite Stellung gebracht. Dadurch saugt der Verdichter 2 Luft
aus dem Unterdruckspeicher 7 über die Leitung L1, das erste
Rückschlagventil 9,
die Leitung L2 und das zweite Ventil V2 am Anschluss A4 an. Wenn
der Unterdruck im Unterdruckspeicher 7 dabei kleiner als
am Bremskraftverstärker 5 wird, öffnet das
zweite Rückschlagventil 10,
sodass auch aus dem Bremskraftverstärker 5 angesaugt wird.
Erreicht der Unterdruck ein vorbestimmtes Niveau, so sorgt die Steuerung 4 wieder
dafür,
dass der Verdichter 2 abgeschaltet wird.
-
Somit
kann erfindungsgemäß eine Ventilanordnung 1 bereitgestellt
werden, welche einen Bremskraftverstärker 5 und zusätzliche
pneumatische Speicher mit Überdruck 6 oder
Unterdruck 7 versorgen kann. Dabei ist eine Drucküberwachung mittels
eines Drucksensors 8 integriert. Aus den pneumatischen
Speichern 6, 7 können mittels nicht dargestellter
weiterer Ventilsteuerungen unterschiedliche pneumatische Steller
in einem Fahrzeug versorgt werden, wodurch elektrische Steller ersetzt werden
können.
Dadurch kann einerseits eine Kostenreduzierung bei der Herstellung
erzielt werden und andererseits kann ein großer Gewichtsvorteil realisiert
werden, da die pneumatischen Steller vorwiegend aus Kunststoffen
hergestellt werden können.
Dadurch weisen die pneumatischen Steller ein deutlich geringeres
Gewicht als die elektrischen Steller, welche Kupferleitungen, Wicklungen
usw. benötigen,
auf.