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TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
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Die Erfindung betrifft eine pneumatische Baueinheit für eine Luftfederungsanlage eines Fahrzeugs. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Gruppe modularer pneumatischer Baueinheiten für Luftfederungsanlagen von Fahrzeugen.
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STAND DER TECHNIK
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Luftfederungsanlagen von Fahrzeugen, insbesondere Nutzfahrzeugen verfügen über den Fahrzeugaufbau abstützende Luftfederbälge, die in einem oder mehreren Kreisen pneumatisch versorgt werden. Zwischen eine Druckluftquelle, insbesondere einen aus einem Kompressor gespeister Vorratsbehälter, und die Luftfederbälge ist zur Versorgung üblicherweise ein mechanisch oder elektrisch angesteuertes Niveauregelventil zwischengeschaltet, welches je nach Abweichung eines tatsächlichen Niveaus von einem Sollniveau eine Durchlassstellung einnimmt, in der den Luftfederbälgen zur Erhöhung des Niveaus Druckluft aus der Druckluftquelle zugeführt wird, oder eine Entlüftungsstellung einnimmt, um Druckluft aus den Luftfederbälgen in die Umgebung abzuführen, womit eine Verringerung des Niveaus einhergeht. Eine derartige Niveauregelung soll automatisch erfolgen, beispielsweise mit einem Konstanthalten des Niveaus während eines Be- und Entladevorgangs und insbesondere während eines Fahrbetriebs des Fahrzeugs.
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Weiterhin ist üblicherweise auch eine manuelle Eingriffsmöglichkeit in das Niveau des Fahrzeugs gewünscht, insbesondere für einen Containerbetrieb oder für die Anpassung des Niveaus an die Höhe einer Rampe für Be- und Entladevorgänge. Hierzu finden Hebe-Senk-Ventile Einsatz, welche zwischen die vorgenannten Niveauregelventile und die Luftfederbälge zwischengeschaltet werden. Das Hebe-Senk-Ventil erfüllt üblicherweise folgende Funktionen: In einer Stellung FAHRT verbindet das Hebe-Senk-Ventil das Niveauregelventil mit den Luftfederbälgen, so dass eine Niveauregelung durch das Niveauregelventil erfolgen kann. In einer manuell herbeiführbaren Stellung STOPP unterbricht das Hebe-Senk-Ventil die Verbindung zu den Niveauregelventilen, so dass ein Druckniveau in den Luftfederbälgen gehalten wird unabhängig von einem Beladungszustand, also wenn eine Niveauänderung je nach Beladungszustand eintreten kann. Durch manuelle Überführung des Hebe-Senk-Ventils in eine Stellung SENKEN verbindet das Hebe-Senk-Ventil die Luftfederbälge mit einer dem Hebe-Senk-Ventil zugeordneten Entlüftung, womit eine Verringerung des Niveaus manuell herbeigeführt werden kann. Hingegen verbindet das Hebe-Senk-Ventil in einer manuell herbeigeführten Stellung HEBEN die Druckluftquelle mit den Luftfederbälgen, womit den Luftfederbälgen Druckluft zugeführt wird mit einer Erhöhung des Niveaus. Schließlich besitzen Hebe-Senk-Ventile üblicherweise eine so genannten Reset-to-Ride-Funktion, über welche mit einer automatisierten Erkennung des bevorstehenden oder einsetzenden Fahrbetriebs eine automatische Rückführung des Hebe-Senk-Ventils in die Stellung FAHRT herbeigeführt werden kann.
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Für die Herbeiführung der Entlüftung in der Stellung SENKEN des Hebe-Senk-Ventils kommt es zu einem Zielkonflikt: Einerseits soll das Hebe-Senk-Ventil möglichst klein bauen, womit auch die Leitungsquerschnitte sowie der eigentliche Entlüftungsquerschnitt des Hebe-Senk-Ventils möglichst klein zu halten ist. Andererseits führen die kleinen Leitungsquerschnitte und Entlüftungsquerschnitte dazu, dass die Entlüftungsvorgänge, für welche der Fahrer oder Bediener bei dem Hebe-Senk-Ventil verbleiben muss oder sogar ein Betätigungsorgan des Hebe-Senk-Ventils festhalten muss, verhältnismäßig lange andauern. Die Entlüftungsdauer für das gewünschte Senken des Fahrzeugaufbaus ist hierbei abhängig von dem Druckniveau in den Luftfederbälgen, also auch von der Beladung des Fahrzeugaufbaus. Insbesondere gegen Ende des Entlüftungsvorgangs und/oder für leeres Fahrzeug ergeben sich in der Praxis unerwünscht lange Entlüftungsvorgänge.
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Beispielhafte Ausgestaltungen von Luftfederungsanlagen für Nutzfahrzeuge mit Hebe-Senk-Ventilen sind beispielsweise den Druckschriften
DE 41 20 824 C1 sowie
DE 42 02 729 C2 zu entnehmen.
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AUFGABE DER ERFINDUNG
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Beachtung der Bauraumanforderungen und des Herstellungsaufwands eine hinsichtlich des Entlüftungsverhaltens verbesserte Luftfederungsanlage bzw. eine verbesserte Kombination pneumatischer Bauelemente für diese vorzuschlagen. Weiterhin liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine hinsichtlich der Bauraumanforderungen, des Herstellungsaufwands und der unterschiedlichen Varianten verbesserte Gruppe pneumatischer Baueinheiten vorzuschlagen.
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LÖSUNG
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Die Aufgabe der Erfindung wird erfindungsgemäß mit einer pneumatischen Baueinheit mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen einer derartigen pneumatischen Baueinheit ergeben sich entsprechend den abhängigen Patentansprüchen 2 bis 5. Eine weitere Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe ist gegeben durch eine Gruppe modularer pneumatischer Baueinheiten für Luftfederungsanlagen von Fahrzeugen mit den Merkmalen des Patentanspruchs 6.
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BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Erfindungsgemäß ist eine pneumatische Baueinheit für die Luftfederungsanlage eines Fahrzeugs bestimmt. Diese besitzt einen Eingang für Druckluft. Der Eingang ist mit einer in der pneumatischen Baueinheit verlaufenden Zentralleitung verbunden. Weiterhin ist der Eingang der pneumatischen Baueinheit außerhalb derselben unter Zwischenschaltung eines Hebe-Senk-Ventils mit einer Druckluftquelle verbindbar. Die erfindungsgemäße pneumatische Baueinheit besitzt eine Verzweigung, mittels welcher die genannte Zentralleitung zu mindestens zwei Luftfederbalgleitungen verzweigt. Die Luftfederbalgleitungen besitzen jeweils einen Ausgang. An die den Luftfederbalgleitungen zugeordneten Ausgänge ist jeweils mindestens ein Luftfederbalg anschließbar.
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Die Erfindung schlägt vor, in die Zentralleitung ein Schnellentlüftungsventil zu integrieren. Während gemäß dem Stand der Technik eine Entlüftung der Luftfederbälge über das Hebe-Senk-Ventil bei manueller Anwahl der Stellung SENKEN erfolgt und/oder eine Entlüftung durch das Niveauregelventil erfolgt, ermöglicht das Schnellentlüftungsventil eine Entlüftung an einem Ort, welcher dichter an den Luftfederbälgen gelegen ist als der des Hebe-Senk-Ventils oder des Niveauregelventils. Hiermit kann der Entlüftungsweg verkürzt werden und/oder es kann ein Leitungswiderstand oder eine Drosselwirkung in Folge der Leitungsverbindungen reduziert werden. Möglich ist allerdings auch, dass das Entlüftungsventil unmittelbar benachbart und unter Umständen auch räumlich beabstandet von dem Hebe-Senk-Ventil und/oder dem Niveauregelventil angeordnet ist.
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Darüber hinaus kann der Entlüftungsquerschnitt des Schnellentlüftungsventils geeignet angepasst werden, so dass auch eine schnelle Entlüftung ermöglicht ist, ohne dass dies zu einer Erhöhung der Baugröße des Hebe-Senk-Ventils und/oder des Niveauregelventils führt.
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Vorzugsweise ist das Zusammenwirken des Schnellentlüftungsventils einerseits und des Hebe-Senk-Ventils und/des Niveauregelventils andererseits derart, dass bei einer gewünschten Entlüftung der Luftfederbälge der Eingang der pneumatischen Baueinheit über das Hebe-Senk-Ventil und/oder das Niveauregelventil entlüftet wird. Demgemäß erfolgt eine Entlüftung über ein Zusammenwirken von mindestens zwei Entlüftungseinrichtungen, nämlich eine Entlüftungseinrichtung des Hebe-Senk-Ventils und/oder des Niveauregelventils sowie eine Entlüftungseinrichtung in Form des Schnellentlüftungsventils. Über die Entlüftung des Hebe-Senk-Ventils und/oder des Niveauregelventils muss dann lediglich Druckluft abgeführt werden aus dem Leitungsstrang zwischen dem Schnellentlüftungsventil und dem Hebe-Senk-Ventil bzw. dem Niveauregelventil, so dass lediglich ein verhältnismäßig kleines Leitungsvolumen durch die Entlüftung des Hebe-Senk-Ventils und/oder des Niveauregelventils entlüftet werden muss, was auch bei einem kleinen Entlüftungsquerschnitt des Hebe-Senk-Ventils und/oder des Niveauregelventils möglich ist. Bricht in Folge dieser Entlüftung des Eingangs der pneumatischen Baueinheit der eingangsseitige Druck des Schnellentlüftungsventils ein, wird dieses automatisch in seine Entlüftungsstellung verbracht. In dieser wird Druckluft in dem Leitungsstrang zwischen Schnellentlüftungsventil und den Luftfederbälgen über den verhältnismäßig großen Entlüftungsquerschnitt des Schnellentlüftungsventils entlüftet.
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Erfindungsgemäß können durch Einsatz einer Zentralleitung in der pneumatischen Baueinheit für einen gemeinsamen Druckluftweg und eine unter Umständen räumlich benachbart den Luftfederbälgen angeordnete Verzweigung zu den Luftfederbalgleitungen die von der Druckluft für die Entlüftung zurückzulegenden Leitungslängen reduziert werden. Möglich ist, dass die Zentralleitung mit einem gegenüber den Luftfederbalgleitungen vergrößerten Querschnitt ausgebildet ist.
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Erfindungsgemäß ist das Schnellentlüftungsventil in die Zentralleitung integriert. Dies ergibt eine multifunktionale Verwendung des Schnellentlüftungsventils, da dieses nicht nur für die Entlüftung eines einzigen Luftfederbalgs zuständig ist, sondern die mehreren in die Zentralleitung mündenden Luftfederbalgleitungen mit zugeordneten Luftfederbälge über ein einziges Schnellentlüftungsventil entlüftet werden können. Andererseits trägt die Verzweigung der Luftfederbalgleitungen von der Zentralleitung automatisiert dafür Sorge, dass die Druckniveaus in den einzelnen Luftfederbälgen auf einem gleichen Niveau sind, wobei aber durch Integration zusätzlicher pneumatischer Bauelemente in die Luftfederbalgleitungen durchaus auch möglich ist, dass die Druckniveaus der einzelnen Luftfederbälge unterschiedlich sind.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung besitzt das Schnellentlüftungsventil eine Hysterese oder verzögerte Entlüftung. Die Hysterese bzw. verzögerte Entlüftung hat zur Folge, dass für einen gegebenen Belüftungszustand der Luftfederbälge Druckschwankungen in dem Luftfederbalg, die beispielsweise bei einer welligen Fahrbahn und der hierdurch hervorgerufenen Einfederung der Luftfederbälge zustande kommen, nicht unmittelbar zu einer Entlüftung führen, sondern erst eine Entlüftung erfolgt, wenn ein Schwellwert für eine Druckdifferenz zwischen den beiden Anschlüssen des Schnellentlüftungsventils überschritten wird.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist zwischen die Verzweigung und das Schnellentlüftungsventil ein Überströmventil mit Rückströmung zwischengeschaltet. Ein derartiges Überströmventil mit Rückströmung kann als Druckrückhalteventil wirken, um in den Luftfederbälgen bei einem Entlüftungsvorgang automatisiert einen minimalen Druck zu sichern. Dieser Ausgestaltung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass oftmals in Luftfederungsanlagen eingesetzte Rollbälge, die auf einem Kolben abrollen, mit übermäßigem Entlüften eine Einschnürung erfahren sowie in Falten abgelegt werden. Um diese mit einer erneuten Belüftung in die gewünschte Geometrie zu bringen, sind unerwünschte Relativbewegungen herbeiführbar zur Beseitigung der Falten und Einschnürung. Diese Relativbewegungen und die Falten selbst führen zu einem erhöhten Verschleiß des Rollbalgs. Die zuvor erläuterten unerwünschten Effekte können vermieden werden, wenn eine Entlüftung der Rollbälge lediglich auf einen minimalen Druck von beispielsweise 0,5 Bar, 1 Bar u. ä. erfolgt. Das Überströmventil mit Rückströmung kann derart ausgelegt werden, dass der Schwellwert des Überströmventils mit dem zu sichernden Minimaldruck korreliert, wobei in diesem Fall das Überströmventil mit Rückströmung in ”umgekehrter Weise” eingebaut ist, so dass die ”Rückströmung” für die Belüftung der Luftfederbälge genutzt wird. Durch die erfindungsgemäß Anordnung des Überströmventils mit Rückströmung zwischen die Verzweigung und das Schnellentlüftungsventil kann auch dieses Überströmventil mit Rückströmung multifunktional für mehrere Luftfederbälge genutzt werden. Es versteht sich, dass aber durchaus auch möglich ist, dass mehrere Überströmventile mit Rückströmung jeweils in den Luftfederbalgleitungen angeordnet sind.
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Während gemäß einer Ausführungsform der Erfindung Überströmventile mit einem festen Öffnungsdruck eingesetzt werden, schlägt eine Weiterbildung der Erfindung vor, das Überströmventil hinsichtlich des Öffnungsdrucks einstellbar auszubilden.
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Für den Fall, dass lediglich eine einkreisige Ausgestaltung der Luftfederungsanlage gewünscht ist, bei welcher sämtliche Luftfederbälge mit einer einzigen Zentralleitung verbunden sind, ist der erfindungsgemäße Grundgedanke auch einsetzbar für eine zwei- oder mehrkreisige Luftfederungsanlage. In diesem Fall besitzt die pneumatische Baueinheit neben dem genannten Eingang einen weiteren Eingang. In der pneumatischen Baueinheit sind dann die Zentralleitung und eine weitere Zentralleitung ausgebildet. Von der weiteren Zentralleitung zweigen dann an einer weiteren Verzweigung die weiteren, dem weiteren Kreis zugeordneten Luftfederbalgleitungen ab. In diesem Fall ist in der pneumatischen Baueinheit ein weiteres Schnellentlüftungsventil angeordnet, ggf. auch mit einem zusätzlichen Überströmventil mit Rückströmung.
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Eine weitere Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe widmet sich einer modularen Ausgestaltung der pneumatischen Baueinheiten für unterschiedliche Luftfederungsanlagen von Fahrzeugen, wobei ein großer Gleichanteil der pneumatischen Baueinheiten trotzt unterschiedlicher Ausgestaltungen und Charakteristika derselben für die unterschiedlichen Luftfederungsanlagen gewährleistet sein soll. Die Erfindung beruht hier auf der Idee, dass Bestandteile der pneumatischen Baueinheit modular ausgebildet sind mit einzelnen Teilmodulen, die dann bedarfsgerecht miteinander kombiniert werden können durch Auswahl der jeweils erforderlichen Teilmodule und ggf. Weglassen anderer Teilmodule, sofern diese in der Luftfederungsanlage nicht erforderlich sind. Hierbei können die einzelnen Teilmodule bspw. unmittelbar aneinander befestigt sein, beispielsweise aneinander angeflanscht sein, oder über ein Verbindungsmodul miteinander gekoppelt sein. Möglich ist auch, dass die einzelnen Teilmodule in einem gemeinsamen Gehäuse der pneumatischen Baueinheit angeordnet sind, wobei ein und dasselbe Gehäuse mit unterschiedlichen Teilmodulen ”gefüllt” sein kann oder für die unterschiedlichen pneumatischen Baueinheiten unterschiedliche Gehäuse verwendet werden können, in die dann die jeweils erforderlichen Teilmodule eingesetzt werden. Erfindungsgemäß ist ein erstes Teilmodul mit einem Schnellentlüftungsventil gebildet. Ein zweites Teilmodul ist mit einem Verteilerstück gebildet, in welchem die Verzweigung von einer Zentralleitung zu mindestens zwei Luftfederbalgleitungen angeordnet ist. Ein drittes Teilmodul ist mit einem Überströmventil mit Rückströmung gebildet. Möglich ist, dass auch lediglich zwei der genannten Teilmodule in der Gruppe modulare pneumatische Baueinheiten Einsatz finden. Erfindungsgemäß werden dann Teilmodule zu zumindest zwei Teilgruppen pneumatischer Baueinheiten kombiniert, die dann für unterschiedliche Luftfederungsanlagen einsetzbar sind. Die pneumatischen Baueinheiten unterschiedlicher Teilgruppen unterscheiden sich dann durch die eingesetzten Teilmodule. Möglich ist durchaus auch, dass in pneumatischen Baueinheiten weitere, hier nicht näher spezifizierte Teilmodule enthalten sind.
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Um lediglich einige Beispiele für die möglichen Teilgruppen pneumatischer Baueinheiten zu nennen, werden im folgenden die folgenden Teilgruppen genannt:
- a) Eine erste Teilgruppe pneumatischer Baueinheiten kann lediglich aus dem Teilmodul bestehen, welches mit dem Verteilerstück gebildet ist.
- b) In einer weiteren Teilgruppe pneumatischer Baueinheiten ist das Teilmodul, welches mit dem Verteilerstück gebildet ist, entweder mit dem Teilmodul, welches mit dem Schnellentlüftungsventil gebildet ist, oder mit dem Teilmodul, welches mit dem Überströmventil mit Rückströmung gebildet ist, gekoppelt.
- c) Schließlich kann eine Teilgruppe pneumatischer Baueinheiten vorhanden sein, bei welchem ein Teilmodul mit Schnellentlüftungsventil mit einem Teilmodul mit Verteilerstück sowie einem Teilmodul mit einem Überströmventil mit Rückströmung kombiniert ist.
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Auf diese Weise kann trotz einer Anpassung der unterschiedlichen Teilgruppen pneumatischer Baueinheiten an unterschiedliche Anforderungen oder Ausgestaltungen der Luftfederungsanlagen ein hoher Anteil von gleichen Teilen bzw. gleichen Teilmodulen genutzt werden.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Die in der Beschreibungseinleitung genannten Vorteile von Merkmalen und von Kombinationen mehrerer Merkmale sind lediglich beispielhaft und können alternativ oder kumulativ zur Wirkung kommen, ohne dass die Vorteile zwingend von erfindungsgemäßen Ausführungsformen erzielt werden müssen. Weitere Merkmale sind den Zeichnungen – insbesondere den dargestellten Geometrien und den relativen Abmessungen mehrerer Bauteile zueinander sowie deren relativer Anordnung und Wirkverbindung – zu entnehmen. Die Kombination von Merkmalen unterschiedlicher Ausführungsformen der Erfindung oder von Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche ist ebenfalls abweichend von den gewählten Rückbeziehungen der Patentansprüche möglich und wird hiermit angeregt. Dies betrifft auch solche Merkmale, die in separaten Zeichnungen dargestellt sind oder bei deren Beschreibung genannt werden. Diese Merkmale können auch mit Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche kombiniert werden. Ebenso können in den Patentansprüchen aufgeführte Merkmale für weitere Ausführungsformen der Erfindung entfallen.
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KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand in den Figuren dargestellter bevorzugter Ausführungsbeispiele weiter erläutert und beschrieben.
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1 zeigt schematisch eine einkreisige Luftfederungsanlage mit einer erfindungsgemäßen pneumatischen Baueinheit.
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2 zeigt in konstruktiver Ausgestaltung ein Überströmventil mit Rückströmung, wie dieses an sich aus dem Stand der Technik bekannt ist und grundsätzlich einsetzbar ist in einer erfindungsgemäßen pneumatischen Baueinheit.
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3 zeigt in konstruktiver Ausgestaltung ein Schnellentlüftungsventil, wie dieses an sich aus dem Stand der Technik bekannt ist und grundsätzlich einsetzbar ist in einer erfindungsgemäßen pneumatischen Baueinheit.
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4 zeigt schematisch eine zweikreisige Luftfederungsanlage mit einer erfindungsgemäßen pneumatischen Baueinheit.
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5 ein alternativ in der Luftfederungsanlage gemäß 4 einsetzbare Verzweigung der Druckluftversorgung über zwei separate Niveauregelventile für die beiden Kreise.
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FIGURENBESCHREIBUNG
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In den Figuren sind Bauelemente, welche übereinstimmende oder ähnliche Funktionen besitzen und/oder konstruktiv übereinstimmend oder ähnlich ausgebildet werden können, mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet. Hierbei sind Abwandlungen mit zusätzlichen Buchstaben kenntlich gemacht.
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1 zeigt eine Luftfederungsanlage 1, welche einkreisig ausgebildet ist. Die Druckluftversorgung der Luftfederungsanlage 1 erfolgt über eine Druckluftquelle, hier einen Vorratsbehälter 2, welcher in nicht dargestellter Weise durch einen Kompressor mit Druckluft versorgt wird. Der Vorratsbehälter 2 ist über eine Versorgungsleitung 3 mit einem Eingang 4 einer pneumatischen Baueinheit 5 verbunden. In die Versorgungsleitung 3 ist in Strömungsrichtung von dem Vorratsbehälter 2 in Reihenschaltung ein Niveauregelventil 6 sowie ein dem Niveauregelventil 6 nachgeschaltetes Hebe-Senk-Ventil 7 integriert. Das Niveauregelventil 6 kann hierbei mechanisch mit einer Fahrzeugachse gekoppelt sein, so dass je nach Einfederung der Fahrzeugachse über das Niveauregelventil 6 in Folge der mechanischen Kopplung eine Be- und Entlüftung von Luftfederbälgen 8 erfolgt. Ebenfalls möglich ist, dass das Niveauregelventil 6 durch eine Steuereinrichtung elektronisch in eine Be- und Entlüftungsstellung gesteuert wird, welche ein elektronisches Niveausignal auswertet.
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Das Hebe-Senk-Ventil 7 besitzt vorzugsweise
- – eine Stellung FAHRT, in welcher über das Hebe-Senk-Ventil 7 das Niveauregelventil 6 mit dem Eingang 4 verbunden ist,
- – eine Stellung STOPP, in welcher die vorgenannte Verbindung zwischen Niveauregelventil 6 und Eingang 4 gesperrt ist,
- – eine Stellung HEBEN, in welcher der Eingang 4 über das Hebe-Senk-Ventil 7 und das Niveauregelventil 6 oder unter Umgehung des Niveauregelventils 6 mit dem Vorratsbehälter 2 verbunden ist sowie
- – eine Stellung SENKEN, in welcher der Eingang 4 mit einer Entlüftung 9 des Hebe-Senk-Ventils 7 verbunden ist.
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Der Eingang 4 der pneumatischen Baueinheit 5 ist pneumatisch mit einer sich in der pneumatischen Baueinheit 5 erstreckenden Zentralleitung 10 verbunden. In Strömungsrichtung von dem Vorratsbehälter 2 ist dem Eingang 4 in der Baueinheit 5 in Reihenschaltung in der genannten Reihenfolge ein Schnellentlüftungsventil 11 sowie ein Überströmventil mit Rückströmung 12 nachgeordnet mit hieran anschließenden Verzweigungen 13, 14, 15. Im Bereich der Verzweigung 13 verzweigt die Zentralleitung 10 zu zwei Luftfederbalgleitungen 16, 17, die unterschiedlichen Fahrzeugseiten derselben Achse zugeordnet sein können. Entsprechend verzweigt die Zentralleitung 10 im Bereich der Verzweigung 14 zu Luftfederbalgleitungen 18, 19 sowie im Bereich der Verzweigung 15 zu Luftfederbalgleitungen 20, 21. Den Luftfederbalgleitungen 16–21 sind jeweils Anschlüsse 22–27 zugeordnet, an welchen die Luftfederbälge 8 angeschlossen sind.
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Die pneumatische Baueinheit 5 ist für das dargestellte Ausführungsbeispiel modular ausgebildet, ohne dass dieses zwingend der Fall sein muss. Hierbei ist ein Teilmodul 28 mit dem Eingang 4 sowie dem Schnellentlüftungsventil 11 ausgebildet, ein Teilmodul 29 mit dem Überströmventil 12 sowie ein Teilmodul 30 mit den Verzweigungen 13–15 sowie Luftfederbalgleitungen 16–21 sowie Anschlüssen 22–27. Die strichpunktierten Linien symbolisieren geeignete Schnittstellen zwischen den einzelnen Teilmodulen 28, 29, 30. Vorzugsweise sind diese Schnittstellen derart ausgebildet, dass die Zentralleitung 5 stückweise in den einzelnen Teilmodulen 28–30 gebildet ist, wobei eine pneumatische Verbindung der einzelnen Leitungsteile geschaffen wird mit Verbindung der Teilmodule 28–30 miteinander. Möglich ist, dass das Teilmodul 30 mit weiteren Untermodulen 31, 32 gebildet ist, wobei das Untermodul 31 die Verzweigungen 13, 14 mit zugeordneten Luftfederbalgleitungen 16–19 sowie Anschlüssen 22–25 ausbildet, während das Untermodul 32 die Verzweigung 15 mit Luftfederbalgleitungen 20, 21 sowie Anschlüssen 26, 27 ausbildet. Werden lediglich vier Luftfederbälge 8 von der pneumatischen Baueinheit 5 versorgt, kann das Untermodul 32 entfallen, so dass das Teilmodul 30 lediglich mit dem Untermodul 31 gebildet ist. In diesem Fall ist die Austrittsöffnung der Zentralleitung des Untermoduls 31 mit einem Stopfen oder Verschlusselement geschlossen.
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Sollen hingegen sechs Luftfederbälge wie in 1 dargestellt von der pneumatischen Baueinheit 5 mit Druckluft versorgt werden, so finden wie dargestellt beide Untermodule 31, 32 Einsatz.
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Die Funktionsweise der Luftfederungsanlage 1 gemäß 1 ist wie folgt:
- – Wird der Eingang 4 über das Niveauregelventil 6 und/oder das Hebe-Senk-Ventil 7 mit dem Vorratsbehälter 2 verbunden und druckbeaufschlagt, durchströmt Druckluft das Schnellentlüftungsventil 11 sowie das Überströmventil 12 in der Zentralleitung 5 zu den Verzweigungen 13, 14, 15 und letztendlich zu den Luftfederbälgen 8, was mit einer Belüftung der Luftfederbälge 8 einhergeht.
- – Wird hingegen der Eingang 4 in Folge einer geänderten Betriebsstellung des Niveauregelventils 6 und/oder des Hebe-Senk-Ventils 7 entlüftet, hat dies zur Folge, dass Druckluft aus den Luftfederbälgen 8 über die Luftfederbalgleitungen 16–21 und die Zentralleitung 5 mit dem Überströmventil 12 über eine Entlüftung 33 des Schnellentlüftungsventil 11 der Umgebung zugeführt wird. Der Entlüftungsquerschnitt der Entlüftung 33 ist vorzugsweise größer als ein Entlüftungsquerschnitt 9 des Hebe-Senk-Ventils 7 und des Niveauregelventils 6.
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In 2 ist das Überströmventil 12 in größerem Detail dargestellt. Dieses besitzt einen Eingang 34 sowie einen Ausgang 35. In dem Überströmventil 12 sind zwei Leitungszweige vorhanden, wobei der erste Leitungszweig für die Belüftung der Luftfederbälge benutzt wird, während der zweite Leitungszweig für die Entlüftung der Luftfederbälge 8 genutzt wird. In dem ersten Leitungszweig ist ein Rückschlagventil 36 angeordnet, welches in Richtung des Ausgangs 35 öffnet. Der Eingang 34 ist mit dem Schnellentlüftungsventil 11 verbunden, während der Ausgang 35 mit den Verzweigungen 13, 14, 15 verbunden ist. Über die Charakteristik des Rückschlagventils 36 kann ein Öffnungsdruck vorgegeben werden, so dass die Belüftung der Luftfederbälge erst erfolgt, wenn das Druckniveau am Eingang 34, also der Druckluftversorgung, um einen Schwellwert größer ist als das Druckniveau an dem Ausgang 35, also in den Luftfederbälgen 8. Dies kann erfolgen durch Dimensionierung der Fläche des Rückschlagventils 36, auf welche der Druck am Eingang 34 wirkt, und die Vorgabe der Vorspannung sowie der Steifigkeit einer das Rückschlagventil 36 in Schließrichtung beaufschlagenden Duckfeder 37.
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In dem anderen, für die Entlüftung genutzten Leitungszweig wird in der in 2 wirksamen Schließstellung ein Ventilkörper, hier eine Membran 38, über eine Druckfeder 39 unter Abdichtung gegen einen Ventilsitz 40 gepresst. Radial innen liegend von dem ringartigen Ventilsitz 40 wirkt auf die Membran 38 der Druck, der an dem Eingang 34 vorherrscht, während radial außen liegend von dem Ventilsitz 40 eine Ringkammer 41 vorgesehen ist, welche pneumatisch mit dem Ausgang 35 verbunden ist. Für einen hinreichend großen Druck am Ausgang 35 ist die Kraft der Druckluft, die in der Ringkammer 41 auf die Membran 38 wirkt, größer als die Kraft der Druckfeder 39, so dass die Membran 38 von dem Ventilsitz 40 abgehoben werden kann, wodurch in dem zweiten Leitungspfad eine Verbindung zwischen Eingang 34 und Ausgang 35 geschaffen ist, während das Rückschlagventil 36 im ersten Leitungszweig geschlossen ist. Sind die Druckluftbälge 8 befüllt und liegt somit an dem Ausgang 35 ein hinreichender Druck an, kann bei dem Schnellentlüftungsventil 11 in seiner Entlüftungsstellung eine Entlüftung über den mit Ventilsitz 40 und Membran 38 gebildeten Leitungszweig erfolgen. Fällt allerdings der Druck in den Luftfederbälgen 8 und damit am Ausgang 35 unterhalb eines Schwellwerts, beispielsweise von 0,5 oder 1 Bar, reicht die in der Ringkammer 41 auf die Membran 38 ausgeübte Kraft nicht aus, um die Membran entgegen der Wirkung der Druckfeder 39 von dem Ventilsitz 40 abzuheben. Mit Erreichen dieses ”Mindestdruckes” am Ausgang 35 schließt somit der zweite Leitungszweig und es ist ein Restdruck in den Luftfederbälgen 8 gesichert. Für das dargestellte Ausführungsbeispiel ist der der Membran 38 gegenüberliegende Federfußpunkt 42 verstellbar ausgebildet, so dass der gesicherte Druck am Ausgang 35 und damit der gesicherte Druck in den Luftfederbälgen 8 durch Verstellung des Federfußpunktes verändert werden kann.
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3 zeigt das Schnellentlüftungsventil 11, welches einen Eingang 43 und einen Ausgang 44 besitzt. Der Eingang 43 ist mit dem Eingang 4 der Baueinheit 5 verbunden, während der Ausgang 44 mit dem Eingang 34 des Überströmventils 12 verbunden ist. Das Schnellentlüftungsventil 11 besitzt einen Doppelventilköper 45, hier eine elastische Membran. Der Doppelventilkörper 45 kann aber auch abweichend zu dem dargestellten Ausführungsbeispiel als steife Platte oder Kolben mit überströmmanschettenartig ausgebildeter ringförmiger Abdichtung oder Membran am Außenrand, die insbesondere an die Platte oder den Kolben anvulkanisiert ist (so dass sich ein ähnlicher Verbundkörper ergibt wie für die Membran 38), ausgebildet sein.
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Der Doppelventilkörper 45 ist zwischen einer Belüftungsstellung und einer Entlüftungsstellung bewegbar. In der Belüftungsstellung kommt der Doppelventilkörper 45 unter Abdichtung zur Anlage an einen Entlüftungsventilsitz 46, während der Doppelventilkörper 45 in der Belüftungsstellung mit einem Belüftungsventilsitz 47 einen Belüftungs-Übertrittsquerschnitt ausbildet, über welchen der Eingang 43 pneumatisch mit dem Ausgang 44 verbunden ist.
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3 zeigt hingegen die Entlüftungsstellung des Doppelventilkörpers 45, in welcher dieser unter Abdichtung an den Belüftungsventilsitz 7 gepresst wird, während der Doppelventilkörper 45 mit dem Entlüftungsventilsitz 46 einen Entlüftungs-Übertrittsquerschnitt 48 ausbildet. In diesem Fall ist durch den Doppelventilkörper 45 die Verbindung zwischen Eingang 43 und Ausgang 44 gesperrt, aber eine Verbindung der Schnellentlüftung 33 mit dem Ausgang 44 geschaffen. Die Funktionsweise des Schnellentlüftungsventils 11 ist wie folgt:
Für hinreichende Druckbeaufschlagung des Eingangs 43 liegt auf der Oberseite des Doppelventilkörpers 45 ein Druck an, welcher, unter Umständen entgegen der Wirkung einer Druckfeder oder einer Elastizität des Doppelventilkörpers 45, den doppelten Ventilkörper 45 von dem Belüftungsventil 47 abhebt und gegen den Entlüftungsventilsitz 46 presst. Hingegen führt der Druckeinbruch am Eingang 43 dazu, dass sich der Doppelventilkörper 45 von dem Entlüftungsventilsitz 46 löst und unter Abdichtung zur Anlage an dem Belüftungsventilsitz 47 kommt. Für eine Entlüftung der Luftfederbälge 8 über die Schnellentlüftung 33 ist es somit lediglich erforderlich, dass über eine Entlüftung des Hebe-Senk-Ventils 7 oder des Niveauregelventils 6 ein Druckluftvolumen in einer Druckkammer 49 oberhalb des Doppelventilkörpers 45, der Eingang 43, der Eingang 4, die zugeordneten Leitungen und entsprechende Kanäle in dem Hebe-Senk-Ventil 7 und/oder dem Niveauregelventil 6 entlüftet werden.
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Während in 1 eine einkreisige Luftfederungsanlage dargestellt ist mit Kennzeichnung der Elemente lediglich mit Bezugsziffern, ist in 4 eine zweikreisige Luftfederungsanlage 1' dargestellt, wobei 1 entsprechende Bauelemente mit denselben Bezugszeichen, aber einem Strich gekennzeichnet sind.
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4 zeigt eine Luftfederungsanlage 1' mit einem Vorratsbehälter 2, einem Niveauregelventil 6' und einem Hebe-Senk-Ventil 7'. In diesem Fall besitzt das Niveauregelventil 6' einen mit dem Vorratsbehälter 2 verbundenen Eingang, während für die Niveauregelung der beiden Kreise zwei Ausgänge an dem Niveauregelventil 6' vorgesehen sind. Entsprechend ist auch das Hebe-Senk-Ventil 7' für die manuelle Betätigung von zwei Kreisen ausgestaltet, so dass zwischen dem Niveauregelventil 6' und der pneumatischen Baueinheit 5' die Versorgungsleitung 3' ebenfalls zweikreisig ausgebildet ist. In diesem Fall besitzt die Baueinheit 5' zwei Eingänge 4a, 4b, an welche zwei Zentralleitungen 10a, 10b anschließen, in welche jeweils ein Schnellentlüftungsventil 11a, 11b und ein Überströmventil 12a, 12b integriert ist. Auch hier besitzen die Zentralleitungen 10a, 10b Verzweigungen 13a, 14a, 15a bzw. 13b, 14b, 15b. Allerdings verzweigen hier die Zentralleitungen 10a, 10b jeweils nur zu Luftfederbalgleitungen 16, 18, 20 bzw. 17, 19, 21, welche einer Fahrzeugseite zugeordnet sind. Es versteht sich, dass auch hier ein Aufbau der Baueinheit 5' mit einzelnen Teilmodulen möglich ist. Möglich ist auch, dass die Baueinheit 5' mit zwei separaten Kreismodulen für die pneumatische Versorgung der beiden Kreise gebildet sein kann, wobei dann die Kreismodule jeweils mit einzelnen Teilmodulen für das Schnellentlüftungsventil 11, das Überströmventil 12 und ein Verzweigungsstück oder mehrere Untermodule 31, 32 gebildet sind.
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5 zeigt eine weitere Abwandlung, bei welcher bei zweikreisiger Ausbildung der Luftfederungsanlage 1' gemäß 4 die zweikreisige Versorgungsleitung 3' nicht von einem einzigen Niveauregelventil 6' versorgt wird, wie dies gemäß 4 der Fall ist. Vielmehr verzweigt die von dem Vorratsbehälter 2 kommende Leitung an einer Verzweigung 49 zu zwei Niveauregelventilen 6'a, 6'b, die jeweils für einen Kreis zuständig sind und jeweils einen Ausgang besitzen, welcher über separate Leitungen mit dem Hebe-Senk-Ventil 7' sowie den Eingängen 4a, 4b verbunden ist.
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Bei dem Teilmodul 30, welches das Verteilerstück bildet, kann es sich um einen Aluminiumblock handeln mit einer, unter Umständen größeren, Bohrung zur Ausbildung der Zentralleitung 10 sowie durchgehenden Querbohrungen oder Stichbohrungen, welche Luftfederbalgleitungen 16–21 ausbilden.
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Die Bezeichnungen ”Eingang” und ”Ausgang” sind gewählt entsprechend der Strömungsrichtung für eine Belüftung der Luftfederbälge 8. Es versteht sich, dass für entgegengesetzte Strömungsrichtung ein ”Eingang” tatsächlich ein Ausgang ist und ein ”Ausgang” ein Eingang sein kann.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Luftfederungsanlage
- 2
- Vorratsbehälter
- 3
- Versorgungsleitung
- 4
- Eingang
- 5
- pneumatische Baueinheit
- 6
- Niveauregelventil
- 7
- Hebe-Senk-Ventil
- 8
- Luftfederbalg
- 9
- Entlüftung
- 10
- Zentralleitung
- 11
- Schnellentlüftungsventil
- 12
- Überströmventil
- 13
- Verzweigung
- 14
- Verzweigung
- 15
- Verzweigung
- 16
- Luftfederbalgleitung
- 17
- Luftfederbalgleitung
- 18
- Luftfederbalgleitung
- 19
- Luftfederbalgleitung
- 20
- Luftfederbalgleitung
- 21
- Luftfederbalgleitung
- 22
- Anschluss
- 23
- Anschluss
- 24
- Anschluss
- 25
- Anschluss
- 26
- Anschluss
- 27
- Anschluss
- 28
- Teilmodul
- 29
- Teilmodul
- 30
- Teilmodul
- 31
- Untermodul
- 32
- Untermodul
- 33
- Entlüftung
- 34
- Eingang
- 35
- Ausgang
- 36
- Rückschlagventil
- 37
- Druckfeder
- 38
- Membran
- 39
- Druckfeder
- 40
- Ventilsitz
- 41
- Ringkammer
- 42
- Federfusspunkt
- 43
- Eingang
- 44
- Ausgang
- 45
- Doppelventilkörper
- 46
- Entlüftungsventilsitz
- 47
- Belüftungsventilsitz
- 48
- Übertrittsquerschnitt
- 49
- Verzweigung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 4120824 C1 [0005]
- DE 4202729 C2 [0005]
