DE102015223614B4

DE102015223614B4 - Geschlossene niveauregelnde Anlage für Fahrzeuge mit druckgeregeltem Zusatzverbraucher

Info

Publication number: DE102015223614B4
Application number: DE102015223614.5A
Authority: DE
Inventors: Christian Opitz; Dr. Witala Christian
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Automotive Technologies GmbH
Priority date: 2015-11-30
Filing date: 2015-11-30
Publication date: 2021-09-09
Anticipated expiration: 2035-12-01
Also published as: DE102015223614A1

Abstract

Geschlossene Niveauregelanlage für ein Fahrzeug, durch die ein Fahrzeugaufbau gegenüber mindestens einer Fahrzeugachse abgefedert ist, mit Luftfedern (4), einer Verdichtereinheit (10, 12, 18, 21, 24), einem Luftspeicher (1), einem Lufteinlass (20, 23, 26) aus der Atmosphäre, einem Luftauslass (8) in die Atmosphäre, entsprechenden Ventilen (7, 9, 14, 17, 28) und einem diese Komponenten verbindenden Druckluftleitungssystem (2, 3), dadurch gekennzeichnet, dass die Verdichtereinheit (10, 12, 18, 21, 24) mindestens drei unabhängige Verdichter (10, 12, 18, 21, 24) umfasst, die so schaltbar sind, dass jeweils mindestens ein Verdichter (10, 12) für eine Regelrichtung zum Heben oder Senken des Fahrzeuges im geschlossenen Betrieb verwendbar ist, dass für einen offenen Betrieb mindestens zwei Verdichter (10, 12) zu einem mehrstufigen Verdichter hintereinander schaltbar oder parallel betreibbar sind und dass die Anlage mindestens einen Anschluss (16, 27) für mindestens einen Zusatzverbraucher aufweist, dessen Druckversorgung von dem Verdichter (18) oder den Verdichtern (18, 21, 24) getätigt wird, die nicht für den Regelbetrieb der Niveauregelanlage benötigt werden.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine geschlossene Niveauregelanlage für ein Fahrzeug, durch die ein Fahrzeugaufbau gegenüber mindestens einer Fahrzeugachse abgefedert ist, mit Luftfedern, einer Verdichtereinheit, einem Luftspeicher, einem Lufteinlass aus der Atmosphäre, einem Luftauslass in die Atmosphäre, entsprechenden Ventilen und einem diese Komponenten verbindenden Druckluftleitungssystem.
Bekannte Niveauregelanlagen für Fahrzeuge arbeiten entweder mit offener oder mit geschlossener Betriebsart. Beide Systeme haben ihre Vor- und Nachteile und werden derzeit in Fahrzeugen eingesetzt. Hierbei findet ein einziger Verdichter Verwendung.
Grundsätzlich ist das geschlossene System in der Leistungsfähigkeit und Verfügbarkeit dem offenen System überlegen. Allerdings kommt es bei dem geschlossenen System je nach Fahrbetrieb und Fahrzeug auch zu einem großen Anteil an offenem Betrieb (Leckageausgleich, Anpassung von Luftbändern etc.). Die Verdichterauslegung unterliegt damit einem gewissen Kompromiss. Dies macht sich durch grenzwertigen Stromverbrauch in bestimmten Druckkonstellationen bei einem geschlossenen Betrieb und vergleichsweise schwache Leistungsfähigkeit im offenen Betrieb bemerkbar.
Bei den bisherigen Niveauregelanlagen für Fahrzeuge sind bis auf einzelne Ausnahmen die Luftversorgungsanlagen nur für die Funktionen der Luftfederung ausgelegt. Die Funktionen sollen natürlich immer zur Verfügung stehen und nicht durch Komfortfunktionen von möglichen Zusatzverbrauchern blockiert werden, indem beispielsweise der Verdichter bis an seine Einschaltdauergrenze von einem Zusatzverbraucher belastet wird und dann durch die notwendige Abkühlzeit für wichtige Funktionen der Luftfedern nicht mehr verfügbar ist. Sicherlich könnte man dies mit unterschiedlichen Temperaturgrenzen lösen, aber die meisten Zusatzverbraucher verlangen gegenüber der Luftfeder einen geringeren Druck und eher höheren Volumenstrom.
Aus der DE 101 60 972 C1 ist eine geschlossene Niveauregelanlage bekannt, bei welcher ein Verdichter in einer ersten und einer zweiten Regelrichtung betrieben wird.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine geschlossene Niveauregelanlage der eingangs beschriebenen Art zur Verfügung zu stellen, die besonders effektiv einsetzbar ist.
Diese Aufgabe wird bei einer geschlossenen Niveauregelanlage der angegebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Verdichtereinheit mindestens drei unabhängige Verdichter umfasst, die so schaltbar sind, dass jeweils mindestens ein Verdichter für eine Regelrichtung zum Heben oder Senken des Fahrzeugs im geschlossenen Betrieb verwendbar ist, dass für einen offenen Betrieb mindestens zwei Verdichter zu einem mehrstufigen Verdichter hintereinander schaltbar oder parallel betreibbar sind und dass die Anlage mindestens einen Zusatzverbraucher aufweist, dessen Druckversorgung von dem Verdichter oder den Verdichtern getätigt wird, die nicht für den Regelbetrieb der Niveauregelanlage benötigt werden.
Bei der erfindungsgemäßen Lösung werden grundsätzlich zwei unabhängige Verdichter für die Regelrichtungen verwendet. Es wird jeweils ein Verdichter für eine Regelrichtung zum Heben oder Senken des Fahrzeuges verwendet. Dadurch ergibt sich die Möglichkeit, diese Verdichter auf die benötigte Leistung im geschlossenen Betrieb auszulegen und einen besonders kleinen und günstigen Motor zu verwenden. In dem offenen Betrieb (z. B. Luftmengenanpassung, Regenerationsbetrieb etc.) werden dann je nach Anforderung die Verdichter zu einem zweistufigen Verdichter hintereinander geschaltet bzw. parallel betrieben.
Ferner sieht die erfindungsgemäße Lösung die Druckversorgung mindestens eines Zusatzverbrauchers vor. Hierzu finden der Verdichter oder die Verdichter Verwendung, die nicht für den Regelbetrieb der Niveauregelung der Luftfederung benötigt werden. Dadurch bleibt die Verfügbarkeit für das Luftfederungssystem erhalten. Der gesamte Aufbau ist leistungsfähig, einfach und kostengünstig.
Der erfindungsgemäß vorgesehene Anschluss für den Zusatzverbraucher kann für eine Reihe von Funktionen eingesetzt werden, beispielsweise zur Regulierung des Reifendrucks des Fahrzeuges, zur Druckregulierung von Reifen eines Anhängers, zum Aufpumpen eines Schlauchbootes etc. Vorzugsweise dient der Anschluss aber zur Regulierung des Reifendrucks des Fahrzeuges. Hiermit ist der Fahrer in der Lage, den Reifendruck unmittelbar anzupassen. Bevorzugt ist vor jedem Anschluss je ein Wegeventil zur Regelung des Zusatzverbrauchers vorgesehen. Durch das Wegeventil kann der Druckaufbau, die Druckabgabe und die Druckmessung des Zusatzverbrauchers bewerkstelligt werden.
Es ist bekannt, dass ab dem 01.11.2014 alle neu zugelassenen Fahrzeuge innerhalb der EU Reifendruckkontrollsysteme aufweisen müssen. In den seltensten Fällen kann der Fahrer jedoch unmittelbar nach einer Beladung oder für Offroad-Fahrten den Reifendruck gleich regulieren. Das Warnsystem kann zusätzlich dem Fahrer den Druck mitteilen, auf den der jeweilige Reifen aufgepumpt oder abgelassen werden soll bzw. den richtigen Druck gleich bei Verbindung mit dem entsprechenden Reifen automatisch ausregeln. Hierzu kann die erfindungsgemäß ausgebildete geschlossene Niveauregelanlage mit ihrer Zusatzfunktion dienen.
Die erfindungsgemäß ausgebildete Niveauregelanlage ist somit sowohl im geschlossenen Betrieb als auch im offenen Betrieb leistungsfähig und ermöglicht die Druckversorgung eines Zusatzverbrauchers, ohne dass hierdurch der Betrieb der Niveauregelanlage in Mitleidenschaft gezogen wird.
Insgesamt sind bei der erfindungsgemäß ausgebildeten Anlage mindestens drei Verdichter vorgesehen, von denen zwei für den Betrieb der Niveauregelanlage und einer für die Versorgung des Zusatzverbrauchers Verwendung finden. Von den zwei Verdichtern für den Betrieb der Niveauregelanlage wird jeweils einer für eine Regelrichtung zum Heben oder Senken des Fahrzeugs im geschlossenen Betrieb verwendet, während für den offenen Betrieb die beiden Verdichter zu einem zweistufigen Verdichter hintereinander schaltbar oder parallel betreibbar sind. Natürlich können auch weitere Verdichter vorgesehen sein. Insbesondere können für den Zusatzverbraucher auch mehr als ein Verdichter angeordnet sein.
Vorzugsweise besitzt jeder Verdichter einen eigenen Motor. Gerade hierdurch ergibt sich die Möglichkeit, die Verdichter auf die benötigte Leistung im geschlossenen Betrieb auszulegen und mit einem kleinen und besonders günstigen Motor zu verwenden.
Bei der erfindungsgemäß ausgebildeten Anlage wird insbesondere keine Umschalteinheit mehr benötigt, und der Aufbau kann durchgängig mit 2/2-Wegeventilen realisiert werden.
Bei einer bevorzugten Lösung weist die Niveauregelanlage vier unabhängige Verdichter auf, von denen zwei für die Druckversorgung des Zusatzverbrauchers vorgesehen sind.
Bei einer weiteren bevorzugten Lösung weist die Niveauregelanlage fünf unabhängige Verdichter auf, von denen drei für die Druckversorgung des Zusatzverbrauchers vorgesehen sind.
Speziell ist die Niveauregelanlage vorzugsweise so ausgebildet, dass sie eine erste Druckluftleitung aufweist, die vom Luftspeicher über ein erstes Wegeventil und einen ersten Verdichter zu den Luftfedern führt, sowie eine vom Luftspeicher ausgehende zweite Druckluftleitung, die über ein zweites Wegeventil mit einem zweiten Verdichter zu den Luftfedern führt, wobei der Anschluss mit Wegeventil für den Zusatzverbraucher und ein dritter Verdichter an die Druckluftleitungen angeschlossen sind.
Ebenfalls speziell ist die Niveauregelanlage vorzugsweise so ausgebildet, dass parallel zum Anschluss mit Wegeventil für den Zusatzverbraucher ein weiterer Anschluss mit Wegeventil für einen weiteren Zusatzverbraucher vorgesehen ist, wobei der weitere Anschluss ebenfalls an die Druckluftleitungen angeschlossen ist.
Weiterhin ist vorzugsweise in der ersten Druckluftleitung ein Lufttrockner vorgesehen. Der Luftauslass zweigt vorzugsweise von der ersten Druckluftleitung mit einem Wegeventil ab, während in die zweite Druckluftleitung der Lufteinlass mündet.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung im Einzelnen erläutern. Es zeigen:

1 ein Pneumatikschaltbild in Grundstellung einer ersten Ausführungsform einer geschlossenen Niveauregelanlage;
2 ein Pneumatikschaltbild in Grundstellung einer zweiten Ausführungsform einer geschlossenen Niveauregelanlage;
3 ein Pneumatikschaltbild in Grundstellung einer dritten Ausführungsform einer geschlossenen Niveauregelanlage; und
4 ein Pneumatikschaltbild einer vierten Ausführungsform einer geschlossenen Niveauregelanlage.

Die in 1 dargestellte geschlossene Niveauregelanlage besitzt einen Luftspeicher 1 sowie vier Luftfedern 4, denen jeweils ein 2/2-Wegeventil zugeordnet ist und die eine Druckmessvorrichtung besitzen. Der Luftspeicher 1 und die Luftfedern 4 sind über eine erste Druckluftleitung 2 und eine zweite Druckluftleitung 3 miteinander verbunden.
In der ersten Druckluftleitung 2 befinden sich in der Reihenfolge vom Luftspeicher 1 zu den Luftfedern 4 eine Drossel umgehende Umgehungsleitung 5, in der ein Rückschlagventil angeordnet ist, ein Lufttrockner 6, ein 2/2-Wege ventil 7, ein Luftablass 8 mit 2/2-Wegeventil 9 und ein erster Verdichter 10 mit zugehörigem Motor 11. In der von der ersten Druckluftleitung 2 zwischen Luftspeicher 1 und Umgehungsleitung 5 abzweigenden zweiten Druckluftleitung 3 befinden sich ein 2/2-Wegeventil 14, ein Lufteinlass 15 mit Rückschlagventil und ein zweiter Verdichter 12 mit Motor 13. Beide Druckluftleitungen 2, 3 gehen ineinander über und führen zu den Luftfedern 4. Von der Druckluftleitung 2 zweigt ein Anschluss 16 für einen Zusatzverbraucher mit 2/2-Wegeventil 17 ab, ferner eine Lufteinlassleitung 20 mit Rückschlagventil, die über einen dritten Verdichter 18 mit Motor 19 zur Druckluftleitung 2 führt.
Die Niveauregelanlage ist in 1 in der Grundstellung dargestellt. Im geschlossenen Betrieb in der ersten Regelrichtung fördert der zweite Verdichter 12 Luft aus dem Luftspeicher 1 zu den Luftfedern 4 über die zweite Druckluftleitung 3. In der zweiten Regelrichtung fördert der erste Verdichter 10 Luft aus den Luftfedern in den Luftspeicher 1 über die erste Druckluftleitung 2.
Im offenen Betrieb, bei dem Luft über den Lufteinlass 15 aus der Atmosphäre in den Luftspeicher 1 gefördert wird, arbeitet die Anlage mit den beiden hintereinander geschalteten Verdichtern 12, 10 zweistufig.
Je nach Betriebsart sind die entsprechenden Wegeventile der Luftfedern 4 sowie die Wegeventile 7, 9, 14 und 17 geöffnet oder geschlossen.
Wenn der Zusatzverbraucher über den Anschluss 16 mit Luft versorgt werden soll, wird das Wegeventil 17 geöffnet und der dritte Verdichter 18 betrieben, der Luft über die Anschlussleitung 20 zum Zusatzverbraucher fördert. Da hierbei die Druckversorgung des Zusatzverbrauchers aus dem Verdichter (dritter Verdichter 18) betätigt wird, der nicht für den Regelbetrieb der Niveauregelung der Luftfederung benötigt wird, bleibt die Verfügbarkeit für das Luftfederungssystem erhalten. Zur Regelung des Zusatzverbrauchers wird der Druck in den Druckluftleitungen mittels der vorhandenen Druckmessvorrichtung ermittelt und der Zusatzverbraucher über das Wegeventil 17 gesteuert.
Die Ausführungsform der in 2 gezeigten Niveauregelanlage unterscheidet sich von der der 1 nur dadurch, dass hier zusätzlich ein vierter Verdichter 21 mit Motor 22 vorgesehen ist, der über eine Lufteinlassleitung 23 mit Rückschlagventil ebenfalls Luft für den Zusatzverbraucher fördert. Die Luftversorgung für den Zusatzverbraucher umfasst daher bei dieser Ausführungsform die beiden Verdichter 18 und 21. Ansonsten funktioniert die Ausführungsform der 2 in entsprechender Weise wie die der 1.
Die Ausführungsform der in 3 gezeigten Niveauregelanlage unterscheidet sich von der 2 nur dadurch, dass hier zusätzlich ein fünfter Verdichter 24 mit Motor 25 vorgesehen ist, der über eine Lufteinlassleitung 26 mit Rückschlagventil ebenfalls Luft für den Zusatzverbraucher fördert. Die Luftversorgung für den Zusatzverbraucher umfasst daher bei dieser Ausführungsform die drei Verdichter 18, 21 und 24. Ansonsten funktioniert die Ausführungsform der 3 in entsprechender Weise wie die der 1.
Die Ausführungsform der in 4 gezeigten Niveauregelanalge unterscheidet sich von der 1 nur dadurch, dass hier ein weiterer Zusatzverbraucher über einen weiteren Anschluss 27 vorgesehen ist. Der weitere Anschluss 27 mit 2/2 Wegeventil 28 zweigt von der Druckluftleitung 2 ab und ist parallel zum Anschluss 16 geschaltet. Der Betrieb und die Regelung der Zusatzverbraucher in der Ausführungsform der 4 erfolgt in entsprechender Weise wie in der 1.

Claims

Geschlossene Niveauregelanlage für ein Fahrzeug, durch die ein Fahrzeugaufbau gegenüber mindestens einer Fahrzeugachse abgefedert ist, mit Luftfedern (4), einer Verdichtereinheit (10, 12, 18, 21, 24), einem Luftspeicher (1), einem Lufteinlass (20, 23, 26) aus der Atmosphäre, einem Luftauslass (8) in die Atmosphäre, entsprechenden Ventilen (7, 9, 14, 17, 28) und einem diese Komponenten verbindenden Druckluftleitungssystem (2, 3), dadurch gekennzeichnet, dass die Verdichtereinheit (10, 12, 18, 21, 24) mindestens drei unabhängige Verdichter (10, 12, 18, 21, 24) umfasst, die so schaltbar sind, dass jeweils mindestens ein Verdichter (10, 12) für eine Regelrichtung zum Heben oder Senken des Fahrzeuges im geschlossenen Betrieb verwendbar ist, dass für einen offenen Betrieb mindestens zwei Verdichter (10, 12) zu einem mehrstufigen Verdichter hintereinander schaltbar oder parallel betreibbar sind und dass die Anlage mindestens einen Anschluss (16, 27) für mindestens einen Zusatzverbraucher aufweist, dessen Druckversorgung von dem Verdichter (18) oder den Verdichtern (18, 21, 24) getätigt wird, die nicht für den Regelbetrieb der Niveauregelanlage benötigt werden.
Niveauregelanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass vor jedem Anschluss (16, 27) je ein Wegeventil (17, 28) zur Regelung des Zusatzverbrauchers vorgesehen ist.
Niveauregelanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Anschluss (16, 27) für den mindestens einen Zusatzverbraucher zur Regulierung des Reifendrucks des Fahrzeuges dient.
Niveauregelanlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Verdichter (10, 12, 18, 21, 24) einen eigenen Motor (11, 13, 19, 22, 25) besitzt.
Niveauregelanlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie keine Umschalteinheit aufweist.
Niveauregelanlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie durchgängig 2/2-Wegeventile (7, 9, 14, 17, 28) aufweist.
Niveauregelanlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im geschlossenen Betrieb die Anlage so geschaltet ist, dass der oder die für die zweite Regelrichtung, insbesondere zum Senken, vorgesehenen Verdichter (10) im Betrieb des oder der für die erste Regelrichtung, insbesondere zum Heben, vorgesehenen Verdichter (12) mitlaufen oder umgekehrt.
Niveauregelanlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie vier unabhängige Verdichter (10, 12, 18, 21) aufweist, von denen zwei (18, 21) für die Druckversorgung des Zusatzverbraucher vorgesehen sind.
Niveauregelanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass sie fünf unabhängige Verdichter (10, 12, 18, 21, 24) aufweist, von denen drei (18, 21, 24) für die Druckversorgung des Zusatzverbraucher vorgesehen sind.
Niveauregelanlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine erste Druckluftleitung (2) aufweist, die vom Luftspeicher (1) über ein erstes Wegeventil (7) und einen ersten Verdichter (10) zu den Luftfedern (4) führt, sowie eine vom Luftspeicher (1) ausgehende zweite Druckluftleitung (3), die über ein zweites Wegeventil (14) und einen zweiten Verdichter (12) zu den Luftfedern (4) führt, wobei der Anschluss (16) mit Wegeventil (17) für den Zusatzverbraucher und ein dritter Verdichter (18) an die Druckluftleitungen (2, 3) angeschlossen sind.
Niveauregelanlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass parallel zum Anschluss (16) mit Wegeventil (17) für den Zusatzverbraucher ein weiterer Anschluss (27) mit Wegeventil (28) für einen weiteren Zusatzverbraucher vorgesehen ist, wobei der weitere Anschluss (27) an die Druckluftleitungen (2, 3) angeschlossen ist.
Niveauregelanlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der ersten Druckluftleitung (2) ein Lufttrockner (6) vorgesehen ist.
Niveauregelanlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass von der ersten Druckluftleitung (2) der Luftauslass (8) mit einem Wegeventil (9) abzweigt.
Niveauregelanlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in die zweite Druckluftleitung (3) der Lufteinlass (15) mündet.