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Die Erfindung betrifft eine geschlossene Niveauregelanlage für ein Fahrzeug zur pneumatischen Niveauregelung von Luftfedern, um das Niveau eines Fahrzeugs anzuheben oder abzusenken.
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Bei einer geschlossenen Niveauregelanlage, auch GLV-Anlage oder GLV-System genannt, wobei GLV für „Geschlossene Luft Versorgung” steht, wird im Gegensatz zu einer offenen Niveauregelanlage die in den Luftfedern nicht mehr benötigte Druckluft nicht über ein sogenanntes „Umgebungsventil” in die Umgebungsluft abgelassen, wenn der Fahrzeugaufbau abgesenkt werden soll, sondern mit Hilfe des Kompressors aus den Luftfedern wieder in den Druckluftspeicher überführt. Ebenso wird in einer geschlossenen Niveauregelanlage mit Hilfe des Kompressors Druckluft von dem Druckluftspeicher in die Luftfedern überführt, wenn der Aufbau des Fahrzeugs angehoben werden soll.
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In den bisher entwickelten Systemen für geschlossene Niveauregelanlagen wird im GLV-Betrieb der Lufttrockner stets mit Druckluft durchströmt. Der Lufttrockner einer geschlossen Niveauregelanlage muss dabei primär drei Betriebsbedingungen erfüllen:
- a) ein Ansaugen von Luft aus der Umgebung mit der benötigten Trocknung der Luft,
- b) die Regeneration des Lufttrockners durch die Systemluft,
- c) einen GLV-Betrieb mit sehr hohen Volumenströmen.
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Damit alle drei Betriebsanforderungen realisiert werden können, sind stets Kompromisse bei der Konstruktion bzw. Systemeinstellung einzugehen. Beispielsweise darf die Strömungsgeschwindigkeit im Trockenmittel des Lufttrockners nicht zum Mitreißen der Feuchtigkeit führen. Oder bei der Luftmengenberechnung für ein geschlossenes System muss stets das Trocknervolumen berücksichtigt werden. So kann beispielsweise auch der Lufttrockner bei der Druckmessung von Luftfedern befüllt werden, was zu einem Absinken des Fahrzeugs führen kann, wenn der Druck der Luft im Lufttrockner kleiner ist als der Luftfederdruck.
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Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Vorrichtung für eine geschlossene Niveauregelanlage für ein Fahrzeug zur pneumatischen Niveauregelung von Luftfedern mit Reduktion der Betriebsbedingungen des Lufttrockners zu schaffen.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
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Es wird eine Vorrichtung für eine geschlossene Niveauregelanlage für ein Fahrzeug zur pneumatischen Niveauregelung von Luftfedern geschaffen, umfassend:
- – einen Kompressor,
- – einen Lufttrockner,
- – eine Niveauregelungseinheit, umfassend einen Druckluftspeicher als Druckluftvorratsbehälter, ein Luftfedersystem und einen Magnetventilblock,
- – ein erstes Wege-Ventil,
wobei das erste Wege-Ventil zwischen dem Kompressor und dem Lufttrockner angeordnet ist und in einem Schaltzustand ein Luftstrom zwischen dem Kompressor und dem Lufttrockner ermöglicht und in einem weiteren Schaltzustand einen Luftstrom zwischen dem Kompressor und der Niveauregelungseinheit unter Umgehung des Lufttrockners ermöglicht.
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Mit anderen Worten wird also durch das Schalten eines Wege-Ventils zwischen Kompressor und Lufttrockner, im Gegensatz zu bisher konstruierten geschlossenen Niveauregelanlagen, eine Möglichkeit geschaffen, dass die vom Kompressor ausgestoßene Luft unter Umgehung des Lufttrockners direkt in den Druckluftspeicher gepumpt wird, was einem Schaltzustand des Wege-Ventils entspricht. Dies kann den Vorteil haben, dass der Lufttrockner nicht unnötigerweise mit Druckluft durchströmt wird. Der Lufttrockner wird weniger beansprucht während der Betriebszeit der Niveauregelanlage. Außerdem können Zeitintervalle geschaffen werden, in der sich der Lufttrockner vollständig und ohne Belastung durch weitere Funktionsausübungen regenerieren kann.
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Der Lufttrockner kann daher in seiner Geometrie optimal auf seine Basisfunktionen Trocknung und Regeneration ausgelegt werden können. Das Trockenmittel des Lufttrockners kann daher eine längere effektive Lebensdauer haben. Die Effizienz des Lufttrockners kann erhöht werden. Gleichzeitig kann die Bauart des Lufttrockners vereinfacht werden. Bei der Luftmengenberechnung zur Eruierung der sonstigen Betriebsparameter während des Befüllens des Luftfedersystems ist das Volumen des Lufttrockners wegen der temporären physikalischen Abtrennung des Lufttrockners vom System nicht zu berücksichtigen, was die Komplexität der Berechnung reduziert. Die Anzahl an Leakagestellen wird reduziert.
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In einem weiteren Schaltzustand des Wege-Ventils, das zwischen Kompressor und Lufttrockner angeordnet ist, kann nach einer Ausführungsform der Erfindung die vom Kompressor ausgestoßene Druckluft auch direkt in den Lufttrockner gepumpt werden. Das zwischen dem Kompressor und dem Lufttrockner zwischengeschaltete Wege-Ventil kann somit zur gezielten Steuerung der Strömungsrichtung der Druckluft genutzt werden um nur bei Bedarf die Funktion des Lufttrockners in Anspruch zu nehmen. Die bedarfsabhängige Nutzung des Lufttrockners kann die Dauerfestigkeitsanforderungen an den Lufttrockner erniedrigen. Gleichzeitig kann ein Zeitfenster eröffnet werden, in dem der Lufttrockner sich unbeeinflusst von Änderungen des Luftdrucks regenerieren kann. Da eine Dauerbeanspruchung des Lufttrockners nicht vorliegt, kann die Lebensdauer und Effizienz des Lufttrockners erhöht werden, woraus gleichzeitig eine Effizienzsteigerung der Funktionsweise der geschlossenen Niveauregelanlage resultiert.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist ein Steuerdruck für das erste Wege-Ventil durch Schalten eines Umgebungsventils regelbar.
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Dies kann den Vorteil haben, dass das zwischen dem Kompressor und dem Lufttrockner geschaltete Wege-Ventil gezielt durch Einlass von Umgebungsluft bzw. Ablass von Systemluft in dem Umgebungsventil gesteuert werden kann. So kann durch Einlass von Umgebungsluft der Schaltzustand des zwischen Kompressor und Lufttrockner angeordneten Wege-Ventils eingestellt werden, der ein direktes Pumpen der Systemluft vom Kompressor in den Lufttrockner ermöglicht.
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Andererseits kann durch Entlüftung am Umgebungsventil ein weiterer Schaltzustand des zwischen Kompressor und Lufttrockners geschalteten Wege-Ventils eingestellt werden, bei welchem die von dem Kompressor ausgepumpte Systemluft unter Umgehung des Lufttrockners direkt zum Druckluftspeicher geleitet wird.
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Durch kontrollierte Abfuhr von Systemluft bzw. Zufuhr von Umgebungsluft ist somit ein kontrolliertes Schalten zwischen den beiden Schaltzuständen des Wege-Ventils möglich, was bedeutet, dass die Nutzung des Lufttrockners direkt kontrolliert werden kann. Dies bedeutet wiederum, dass der Lufttrockner sich nicht im Dauerbetrieb befindet. Die Abnutzung des Lufttrockners wird verringert und die Zeitintervalle zur Regeneration des Lufttrockners werden verlängert.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung, welche weiter ein zweites Wege-Ventil und ein Rückschlagventil der Niveauregelanlage, welche dem Druckluftspeicher vorgeschaltet sind, umfasst, ist das zweite Wege-Ventil dazu ausgebildet, durch mindestens einen Schaltzustand aufgrund des Durchschlagsventils eine Luftströmung ausschließlich in Richtung des Druckluftspeichers zu ermöglichen.
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Dies kann den Vorteil haben, dass die vom Kompressor ausgestoßene Luft unter Vermeidung einer Durchströmung des Lufttrockners nur in den Druckluftspeicher geleitet wird, so dass der Lufttrockner geschont wird und keine Belastung des Trockners z. B. durch die heiße Luftströmung aus dem Kompressor auftritt. Außerdem kann durch das Vorschalten mindestens eines Rückschlagventils ein Reflux der Druckluft zurück zum Drucksensor verhindert werden. Dadurch kann sowohl der Speicherdruck als auch der Luftfederdruck unabhängig voneinander gemessen werden.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist das erste Wege-Ventil als ein 3/2-Wege-Ventil ausgebildet. Dies kann den Vorteil haben, dass durch den Minimaleinsatz von Material zwei Schaltzustände realisiert werden können, bei denen insgesamt nur drei Anschlüsse zur Verfügung stehen müssen. Dabei wird z. B. ein Anschluss für eine Leitung kommend vom Kompressor (Druckluftanschluss), ein Anschluss für die Leitung zum Lufttrockner (Arbeitsanschluss) und ein weiterer Anschluss für eine direkte Leitung zum Druckluftspeicher realisiert.
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Mit Hilfe der zwei möglichen Schaltstellungen des Wege-Ventils kann in Abhängigkeit von einer pneumatischen Steuerung gezielt bestimmt werden, wann eine Direktverbindung zwischen Kompressor und Lufttrockner und wann eine Direktverbindung zwischen Kompressor und Druckluftspeicher bestehen soll. Die Ausführungsform als 3/2-Wegeventil erfordert minimalen Steuerungsaufwand und ein Minimum an erforderlichen Leitungen und Anschlüssen, um das Wechselprinzip zwischen oben genannten beiden verschiedenen Direktverbindungen zu realisieren.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung wird das erste Wege-Ventil elektromagnetisch geschaltet. Dies kann den Vorteil haben, dass auf einen durch das Umgebungsventil ausgeübten Steuerdruck verzichtet werden kann. Eine manuelle Betätigung eines Umgebungsventils kann damit überflüssig werden. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn durch Korrosionsschäden oder sonstige Abnutzungserscheinung des Umgebungsventils in seiner Funktionsweise erheblich beeinträchtigt ist, was in der Regel nicht von außen erkennbar ist und erst bei Inbetriebnahme entdeckt wird. Eine elektromagnetische Schaltung des ersten Wege-Ventils hingegen erhöht somit die Sicherheit eines gewährleisteten Betriebs des Wege-Ventils hinsichtlich des Wechsels zwischen seinen beiden Schaltzuständen.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist das zweite Wege-Ventil als ein 4/2-Wege-Ventil ausgebildet. Dies kann den Vorteil haben, dass durch minimalen Materialeinsatz durch nur zwei verschiedene Schaltzustände und vier vorliegende Anschlüsse zwei getrennte, jeweils in entgegengesetzter Richtung verlaufende Luftströmungen zwischen dem Kompressor und dem Druckluftspeicher realisiert werden können. Vorzuziehen ist dabei, dass dem Druckluftspeicher mindestens ein Rückschlagventil vorgeschaltet ist. Das 4/2-Wege-Ventil ermöglicht somit z. B. in Kombination eines Rückschlagventils, welches dem Druckluftspeicher vorgeschaltet ist, ein direktes Strömen der vom Kompressor ausgepumpten Druckluft in den Druckluftspeicher, ohne dass ein Reflux möglich ist.
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In einem zweiten Schaltzustand des 4/2-Wege-Ventils wird z. B. die Verbindung zwischen dem Druckluftspeicher und dem Kompressor physikalisch unterbrochen. Stattdessen kann eine direkte Verbindung zwischen Druckluftspeicher und der Eingangsseite des Kompressors hergestellt werden, wobei die so hergestellte Verbindung eine Luftströmung in beide Richtungen erlaubt, sodass sich durch einen Einschwingungsprozess ein Druckausgleich zwischen dem Druckluftspeicher und dem Kompressor einstellen kann.
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Mit Hilfe des 4/2-Wege-Ventils kann somit durch Wechsel der beiden Schaltzustände gezielt gesteuert werden, ob Luft vom Kompressor in den Druckluftspeicher oder umgekehrt vom Druckluftspeicher in den Kompressor strömen soll. Dadurch, dass Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist der Lufttrockner im Gleichstrom regenerierbar. Dies kann den Vorteil haben, dass die warme Luft aus dem Kompressor die Regenration des Lufttrockners verbessert.
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Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand der folgenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:
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1 einen Auszug eines Schaltplans einer geschlossenen Niveauregelanlage im GLV-Betrieb.
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Die 1 zeigt einen Ausschnitt aus einem Schaltplan für eine geschlossene Niveauregelanlage im GLV-Betrieb. Wichtig ist die Zwischenschaltung eines Wege-Ventils 120 zwischen dem Kompressor 100 und dem Lufttrockner 110. Das Wege-Ventil 120 weist zwei Schaltzustände 190 und 200 auf. Im Schaltzustand 190 wird vom Kompressor 100 Druckluft in Richtung des Druckluftspeichers 150 gepresst, wobei eine Passage durch zwei Rückschlagventile 170 und 160 sowie durch ein 4/2-Wege-Ventil 140 beim Schaltzustand 210 erfolgt.
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Im Schaltzustand 200 des 3/2-Wege-Ventils 120 wird die aus dem Kompressor 100 austretende Druckluft direkt in den Lufttrockner 110 gepumpt. Die Steuerung des Wechsels zwischen den beiden Schaltzuständen 190 und 200 des 3/2-Wege-Ventils 120 erfolgt pneumatisch durch Wechsel zwischen den beiden Schaltzuständen 260 und 270 des Umgebungsventils 130.
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Im Schaltzustand 220 des 4/2-Wege-Ventils 140 strömt die Luft aus dem Druckluftspeicher 150 in den Kompressor 100.
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Im Schaltzustand 190 des 3/2-Wege-Ventils kann die vom Kompressor 100 kommende Druckluft über das Rückschlagventil 170 unidirektional auf den Schaltzustand 250 des 3/2-Wege-Ventils 230 zum Magnetventilblock 280 und zum Luftfedersystem 290 geleitet werden.
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Über den Schaltzustand 240 des 3/2-Wege-Ventils kann wiederum in entgegen gesetzter Richtung die Druckluft vom Magnetventilblock 280 und vom Luftfedersystem 290 unidirektional über das Rückschlagventil 320 zum Kompressor 100 geleitet werden.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Kompressor
- 110
- Lufttrockner
- 120
- 3/2-Wege-Ventil
- 130
- Umgebungsventil
- 140
- 4/2-Wege-Ventil
- 150
- Druckluftspeicher
- 160, 170, 180, 320
- Rückschlagventil
- 190, 200
- zwei Schaltzustände des 3/2-Wege-Ventils 120
- 210, 220
- Schaltzustände des 4/2-Wege-Ventils 140
- 230
- 3/2-Wege-Ventil
- 240, 250
- Schaltzustände des 3/2-Wege-Ventils 230
- 260, 270
- Schaltzustände des Umgebungsventils 130
- 280
- Magnetventilblock
- 290
- Luftfedersystem
- 300
- Drucksensor
- 310
- Motor
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 6845988 B2 [0003]
- DE 10240357 A1 [0003]
- EP 1243447 A2 [0003]
- DE 3339080 A1 [0003]
- DE 19959556 C1 [0003]
- DE 10160972 C1 [0003]
- DE 102004028479 A1 [0003]
- JP 10119531 A [0003]
- JP 10119531 AA [0003]
