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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Mehrkreisschutzventil für Druckluftbremsanlagen
von Nutzfahrzeugen, mit einem Eingangsanschluss für eine Druckluftquelle,
mit Ausgangsanschlüssen
für zwei
Betriebsbremskreise (I, II) und einem Kreis (III) einer Federspeicherbremse,
wobei in den zu den Ausgangsanschlüssen führenden Leitungen Überströmventile
vorgesehen sind, mit einem eine Sperrstellung und eine Durchgangsstellung
aufweisenden Schutzventil zwischen den Kreisen (I und/oder II) und (III),
dessen Schaltkolben zum Erreichen der beiden Stellungen von zwei
entgegengerichteten Kräften
beaufschlagt ist, wobei die erste Kraft über eine erste, vom Druck in
den Leitungen der Kreise (I und/oder II) beaufschlagten Wirkfläche am Schaltkolben
erzeugt wird, mit einer über
die Durchgangsstellung geführten
und von der Leitung des Kreises (III) abzweigenden Entlüftungsleitung.
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Ein
solches Mehrkreisschutzventil kann als singuläres Gerät mit einem Gehäuse und
den genannten Anschlüssen
ausgebildet sein. Es ist aber auch möglich, das Mehrkreisschutzventil
in andere Geräte
zu integrieren, beispielsweise in eine zentrale Druckluftbeschaffungs-
und Aufbereitungseinheit, die beispielsweise auch noch einen Trockner
aufweist. Das Mehrkreisschutzventil kann über eine Zentralbelüftung verfügen, also
einen Verzweigungspunkt der Luftzufuhr aufweisen, von dem aus jeder
Kreis bedient wird. Es ist auch möglich, die beiden Betriebsbremskreise
vorrangig zu befüllen
und weitere Kreise nachzuordnen, von denen einer dann der Versorgung
einer Federspeicherbremse zugeordnet ist. Von dem Eingangsanschluss,
an den eine Leitung von einer Druckluftquelle, also in der Regel
einem Kompressor, herangeführt
ist, zweigen die genannten Leitungen ab, in denen Überströmventile,
vorzugsweise Überströmventile
mit begrenzter Rückströmung, angeordnet
sind. Nach diesen Überströmventilen
zweigen dann die Leitungen zu den einzelnen Kreisen ab, wobei diese
Kreise jeweils mit einem Druckluftbehälter ausgestattet sind. Das
in dem Mehrkreisschutzventil angeordnete Schutzventil dient nicht
der Belüftung
der einzelnen Kreise, d. h. es ist gleichsam parallel zu der Belüftung angeordnet.
Es dient zu einer gezielten Entlüftung
des Kreises III in Abhängigkeit von
der Höhe
des Druckes in den Kreisen I und/oder II. Das Schutzventil ist stromab
der Überströmventile mit
den jeweiligen Leitungen zu den Vorratsbehältern verbunden.
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Ein
Mehrkreisschutzventil der eingangs beschriebenen Art ist aus der
DE 197 04 358 A1 bekannt.
Das parallel zur Befüllung
der einzelnen Kreise vorgesehene Schutzventil ist hier zwischen
den Kreisen I und/oder II einerseits und dem Kreis III angeordnet, über den
eine Federspeicherbremse mit Druckluft versorgt wird. Das Schutzventil
weist einen Schaltkolben auf, der zwei Stellungen einnehmen kann.
Die eine Stellung ist eine Sperrstellung. Die andere Stellung ist
eine Durchgangsstellung. Das Schutzventil weist eine eigene Entlüftung auf.
Andererseits ist eine Entlüftungsleitung,
die nach dem Überströmventil
des Kreises III von der betreffenden Leitung abzweigt, zu einem
Anschluss des Schutzventils herangeführt. In dieser Leitung ist
eine Drossel angeordnet. Der Schaltkolben des Schutzventils wird
auf der einen Seite vom Druck in den nach den Überströmventilen der Kreise I und/oder
II abzweigenden Leitung auf einer ersten Wirkfläche beaufschlagt. Die entsprechende
Gegenkraft wird über eine
einstellbare Feder erzeugt. Mit dieser Feder lässt sich ein Schwellwert einstellen,
der einer bestimmten Kraft entspricht. Oberhalb des eingestellten Schwellwertes,
d. h. wenn in der zu dem betreffenden Betriebsbremskreis führenden
Leitung unter Berücksichtigung
der Größe der ersten
Wirkfläche
des Schaltkolbens eine Kraft auf das Schutzventil einwirkt, die
größer ist
als die an der Feder eingestellte Rückführkraft, verbleibt das Schutzventil
in der Sperrstellung. Sinkt dagegen der Druck in dem Betriebsbremskreis
auf einen solchen Wert, dass die Kraft der Feder, also der Schwellwert
unterschritten wird, dann schaltet der Schaltkolben des Schutzventils
in die Durchgangsstellung und der Kreis III wird über die
Entlüftungsleitung
in die Atmosphäre
entlüftet,
d. h. der Druck im Kreis III wird vollkommen abgebaut. Zur zeitlichen
Verzögerung
dieses Druckabbaus ist die Drossel in der Entlüftungsleitung vorgesehen. Um
eine Funktionsfähigkeit
des Schutzventils zu erreichen, müssen die beiden Stellungen
des Schutzventils sinnfällig
gerade umgekehrt zu der zeichnerischen Darstellung angeordnet sein.
Die vollkommene Entlüftung
des Kreises III, der zumindest eine Federspeicherbremse versorgt,
aber auch noch eine Anhängerbremse
versorgen kann, erbringt den Vorteil, dass ein abgestelltes Nutzfahrzeug
bei Überführung des
Handbremsventils in Fahrtstellung, also entsprechend dem Befehl
des Lösens
der Federspeicher, tatsächlich
nicht zum Lösen
der Federspeicher führt.
Das z. B. an abschüssiger
Strecke abgestellte Fahrzeug kann also durch diese Fehlbedienung
nicht wegrollen. Dies bezieht sich auf einen Zeitpunkt, zu dem die
Betriebsbremskreise nicht ordnungsgemäß befüllt sind, also der eingestellte Schwellwert
unterschritten ist. Dieser Sicherheitsaspekt ist ein bedeutender
Vorteil dieses bekannten Mehrkreisschutzventils mit Schutzventil.
Als Nachteil ergibt sich erhöhter
Luftverbrauch, denn die Absenkung des Druckes im Kreis III auf Atmosphärendruck erfordert
ein Wiederbefüllen
des Kreises III, um die Federspeicherbremse zu lösen. Damit verbunden sind in
nachteiliger Weise auch eine erhöhte
Geräuschentwicklung
und ein gesteigerter Kraftstoffverbrauch.
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Aus
der
DE 199 54 584
A1 ist ein Mehrkreisschutzventil mit einem Schutzventil
bekannt, das grundsätzlich ähnlich aufgebaut
ist. Die dem Kreis III zugeordnete Leitung nach dem Überströmventil
besitzt hier jedoch eine Verzweigung. Die eine Leitung, in der ein
Rückschlagventil
vorgesehen ist, führt
zu einem Vorratsbehälter,
der der Versorgung der Federspeicherbremse zugeordnet ist. Die andere
Leitung ist ohne Rückschlagventil
ausgebildet und versorgt die Anhängerbremse.
Die Entlüftungsleitung, mit
der auch hier der Kreis III entlüftet
wird, zweigt ausdrücklich
von der Leitung nach dem Rückschlagventil
ab. Auch dieses Schutzventil dient dem vollständigen Entlüften des betreffenden Kreises
III auf Atmosphärendruck,
so dass auch hier eine Fehlbetätigung
des Handbremsventils zum Lösen
der Federspeicherbremse nicht zu einem Wegrollen des Fahrzeugs führen kann.
Als nachteilig ist der erhöhte
Luftverbrauch, keine Anpassung der Anhängerbremse an die Betriebsbremse
oberhalb des eingestellten Schwellwertes und ein volles Ansprechen
der Anhängerbremse
in Notbremsfunktion zu nennen, da auch die Leitung, die die Anhängerbremse
versorgt, über das
Rückschlagventil
vollständig
entlüftet
wird.
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Eine ähnliche
Problematik liegt auch dem Gegenstand der
EP 0 642 962 B1 zugrunde.
Dort ist in dem Mehrkreisschutzventil anstelle eines integrierten
Schutzventils zwischen den Kreisen I und III eine Verbindungsleitung
vorgesehen, in der in Reihe geschaltet ein Rückschlagventil und eine Drossel
angeordnet sind. Diese Verbindungsleitung verläuft parallel zu der Leitung,
mit der die Belüftung
der nachrangigen Kreise erfolgt. Entlüftet wird die Leitung des Kreises
III in die Leitung des Kreises I hinein, wenn die Druckverhältnisse dies
zulassen. Damit kann nur erreicht werden, dass bei einem Druckabfall
im Kreis I der Kreis III auf den abgefallenen Druck im Kreis I reduziert,
also diesem Druck nachgeführt
wird. Eine vollkommene Druckabsenkung findet nur dann statt, wenn
auch der Betriebsbremskreis I druckmäßig auf 0 abgesenkt wurde.
Wenn trotz eines aufgetretenen Lecks im Kreis I keine vollständige Entlüftung der
Leitung des Kreises I eintritt, weil beispielsweise die Leckgröße und die
Nachförderungsrate
des Kompressors dies verhindern, dann entsteht bei dieser Lösung der
Vorteil der Lufteinsparung, weil der Kreis III nur von dem verbliebenen
Druck auf den Systemdruck erneut befüllt werden muss, und eine vollständige Neubefüllung des
Kreises III nur dann eintritt, wenn zuvor auch eine vollständige Entlüftung des Kreises
I stattgefunden hat. Wenn die Verhältnisse so liegen, dass keine
vollkommene Entlüftung
der Kreise I und III stattfindet, verbleibt in dem die Federspeicherbremse
versorgenden Kreis III ein stabilisiertes Druckniveau, welches oberhalb
des Lösedruckes der
Federspeicher der Federspeicherbremse liegen kann. Eine Fehlbetätigung des
Handbremsventils in die Fahrstellung führt vor der Befüllung der
gesamten Anlage auf Systemdruck zu einem Lösen der Federspeicher. Damit
kann das abschüssig
abgestellte Fahrzeug wegrollen, obwohl die Betriebsbremse noch nicht
bremsbereit ist.
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AUFGABE DER
ERFINDUNG
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine weitere
Lösung
für die
mit dem Stand der Technik verbundene Problematik bereitzustellen, bei
der die Vorteile der beiden bekannten Lösungswege miteinander kombiniert
und die Nachteile vermieden werden.
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LÖSUNG
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Erfindungsgemäß wird dies
bei einem Mehrkreisschutzventil der eingangs beschriebenen Art dadurch
erreicht, dass der Schaltkolben zur Erzeugung der zweiten Kraft
eine zweite Wirkfläche
aufweist, die vom Druck in der Leitung des Kreises III beaufschlagt ist,
und dass der Schaltkolben zwischen seinen beiden Stellungen in dem
Kraftverhältnis
geführt
ist, das wesentlich durch die jeweiligen Drücke auf die Wirkflächen bestimmt
wird.
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BESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
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Die
Erfindung geht entsprechend dem gattungsbildenden Stand der Technik
von dem Einsatz eines Schutzventils mit Schaltkolben aus. Das Schutzventil
besitzt eine Durchgangsstellung und eine Sperrstellung. Das Schutzventil
dient der Entlüftung
einer Entlüftungsleitung,
die von der Leitung abzweigt, die den Kreis III versorgt. Die Abzweigung kann
vor oder nach einem Rückschlagventil
erfolgen, welches in der die Federspeicherbremse versorgenden Leitung
angeordnet ist. Das Schutzventil erbringt keine direkte Verbindung
der Leitungen der Kreise I und III, sondern gestattet nur die graduelle
Entlüftung der
Leitung des Kreises III. Es ist parallel zu einer Befüllungsleitung
angeordnet, über
die z. B. bei Zentralbelüftung
sämtliche Überströmventile
angeströmt werden.
Anders als im Stand der Technik, bei dem durch die Verwendung einer
einstellbaren Federkraft ein Schwellwert gebildet wird, erhält der Schaltkolben eine
zweite Wirkfläche,
die zur Erzeugung einer zweiten Kraft auf dem Schaltkolben dient.
Diese zweiten Wirkfläche
wird über
die Entlüftungsleitung
beaufschlagt, also mit dem jeweiligen Druck, der in der Entlüftungsleitung
vorhanden ist. Die zweite Wirkfläche ist
der ersten Wirkfläche
entgegengerichtet am Schaltkolben angeordnet. Die Einnahme der beiden Stellungen
des Schaltkolbens des Schutzventils geschieht damit nicht mehr in
Abhängigkeit
von dem Überschreiten
bzw. Unterschreiten eines Schwellwertes, sondern der Schaltkolben
wird zwischen seinen beiden Stellungen entsprechend dem auf ihn
einwirkenden Kraftverhältnis
geführt.
Anders gesagt, schaltet der Schaltkolben des Schaltventils entsprechend
dem jeweils an ihm anliegenden oder auf ihn einwirkenden Kraftverhältnis. Die
eine Kraft, die den Schaltkolben in die Sperrstellung beaufschlagt,
wird durch Einwirkung des Druckes in einem oder in beiden Betriebsbremskreisen
I, II erzeugt. Die entgegengerichtete Kraft, die bestrebt ist, den
Schaltkolben des Schutzventils in die Durchgangsstellung und damit
in die Stellung, in der die Entlüftungsleitung
gezielt entlüftet
wird, zu überführen, wird
von der zweiten Wirkfläche
und dem darauf zur Einwirkung gebrachten Druck der Leitung des Kreises
II bestimmt. Die beiden Wirkflächen
legen dabei grundsätzlich das
Kraftverhältnis
fest. Zusätzlich
zu den beiden Wirkflächen
können
auch Federkräfte
auf den Schaltkolben zur Einwirkung gebracht werden, wobei solche
Federn auf der einen und/oder anderen Seite des Schaltkolbens angeordnet
werden können.
Die Kräfte
dieser Federn können
einstellbar ausgebildet sein. Durch die Verwendung zusätzlicher
Federn kann auf die Größe der Wirkflächen am
Schaltkolben Einfluss genommen werden, d. h. ein Teil der einwirkenden Kräfte kann
durch konstant eingestellte Federkräfte ersetzt werden. Bestimmend
für den
jeweiligen Schaltvorgang bleibt aber das Kraftverhältnis.
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Das
Schutzventil kann als 2/2-Wegeventil ausgebildet sein. Das Schutzventil
weist ein Gehäuse
und einen darin dichtend und gleitend geführten Schaltkolben auf, der
die beiden Stellungen einnehmen kann. Am Gehäuse des Schutzventils sind
zwei Anschlüsse
verwirklicht. An den einen Anschluss ist die Entlüftungsleitung
angeschlossen, die von der Leitung des Kreises III abzweigt. Der
andere Anschluss führt
entweder direkt in die Atmosphäre,
stellt einen Entlüftungsanschluss
dar, oder ermöglicht
es, eine Entlüftungsverbindungsleitung
anzuschließen. Daneben
besitzt das Schutzventil zwei weitere Anschlüsse für zwei Steuerleitungen. Die
eine Steuerleitung ist von der Leitung eines oder beider Kreise der
Betriebsbremse herangeführt.
Die andere Steuerleitung steht mit der Leitung des Kreises III direkt oder
indirekt in Verbindung. Wenn das Schutzventil einen in die Atmosphäre führenden
Entlüftungsanschluss
aufweist, erfolgt die gezielte Entlüftung der Leitung des Kreises
III unmittelbar in die Atmosphäre. Es
ist aber auch möglich,
dass das Schutzventil einen Anschluss für eine in die Leitung eines
der beiden Kreise I oder II der Betriebsbremse führende Entlüftungsverbindungsleitung aufweist.
In diesem Falle ist die Entlüftungsverbindungsleitung
an diesen Anschluss angeschlossen.
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In
Verbindung mit diesen Möglichkeiten
ist es in jedem Falle sinnvoll, auf irgendeinem Wege eine Drossel
zu verwirklichen, die das Abströmen
von Druckluft aus der Entlüftungsleitung
zeitlich verzögert.
Diese Drossel ist wichtig zur Beherrschung von Fahrzuständen des
Nutzfahrzeuges, insbesondere im Hinblick auf Nachfördermöglichkeiten
von Druckluft durch den Kompressor.
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Der
Schaltkolben des Schutzventils kann auf seiner ersten Wirkfläche bzw.
auf der Seite, auf der die erste Wirkfläche angeordnet ist, eine weitere Wirkfläche besitzen,
die vom Druck in der Leitung des anderen Kreises der Betriebsbremse
beaufschlagt ist. Der Schaltkolben des Schaltventils kann also wahlweise
nur von einer Leitung eines der beiden Kreise der Betriebsbremse
oder von beiden Leitungen der beiden Kreise der Betriebsbremse beaufschlagt
sein. Die erste und die weitere Wirkfläche werden dabei parallel angesteuert.
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Es
ist aber auch möglich,
dass dem Schaltkolben des Schutzventils ein fliegend gelagerter
Zusatzkolben vorgeordnet ist und der Raum zwischen dem Schaltkolben
und dem Zusatzkolben an die Leitung des anderen Kreises der Betriebsbremse
angeschlossen ist. Auch dabei wird der Schaltkolben in Abhängigkeit
von Ereignissen in beiden Kreisen der Betriebsbremse angesteuert,
hier jedoch in Reihe geschaltet, so dass sich der jeweils höhere Druck durchsetzt.
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Das
Kraftverhältnis
für Schaltbewegungen des
Schaltkolbens des Schutzventils kann durch die Dimensionierung und
Abstimmung der Wirkflächen, der
Drücke
der Kreise und ggf. zusätzlicher
Federkräfte
so festgelegt sein, dass beim Unterschreiten der Restbremswirkung
in den beiden Kreisen der Betriebsbremse der Druck in der Leitung
der Federspeicherbremse und ggf. der Anhängerbremse entsprechend dem
Kraftverhältnis
so abgesenkt wird, dass ein Lösen
der Federspeicher der Federspeicherbremse nicht mehr möglich ist.
Die genannten Mittel werden so aufeinander abgestimmt und dimensioniert,
dass eine Fehlbedienung des Handbremsventils nicht zu einem Wegrollen
des abschüssig
abgestellten Nutzfahrzeugs führen
kann, bevor Bremsbereitschaft der Betriebsbremse eingetreten ist.
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Die
zweite Wirkfläche
am Schaltkolben des Schutzventils kann vom Druck in der Entlüftungsleitung
oder vom Druck in der zu der Federspeicherbremse führenden
Leitung vor oder nach einem Rückschlagventil
beaufschlagt sein. Auch die Entlüftungsleitung
kann vor oder nach diesem Rückschlagventil
in der zu der Federspeicherbremse führenden Leitung angeschlossen
sein. Schließlich
ist auch die Möglichkeit
gegeben, das Schutzventil mit einem Rückschlagventil auszustatten,
welches bei Entlüftung
der Leitung des Kreises III im Kraftverhältnis in eine der Betriebsbremse
zugeordnete Leitung hinein seine Wirkfunktion erfüllt. Es
sei ausdrücklich
noch einmal darauf hingewiesen, dass die verschiedenen aufgezeigten
Möglichkeiten
nahezu beliebig miteinander kombiniert werden können. Dies gilt insbesondere
für folgende
Maßnahmen:
- a) Ansteuerung der Seite des Schaltkolbens,
der zumindest die erste Wirkfläche
trägt, über den Druck
in einer oder beiden Leitungen der Betriebsbremse
- b) Anschluss der Entlüftungsleitung
an die den Kreis III versorgenden Leitung an einem Verzweigungspunkt
für die
Versorgung der Federspeicherbremse und der Anhängerbremse, vor oder nach einem
Rückschlagventil
in der die Versorgung der Federspeicherbremse sicherstellenden Leitung
- c) Beaufschlagung der zweiten Wirkfläche des Schaltkolbens zur Realisierung
des Kraftverhältnisses
durch Beaufschlagung über
eine an einem Verzweigungspunkt des Kreises III angeschlossenen
Leitung oder an der Leitung, die die Federspeicherbremse versorgt,
vor oder nach einem dort angeordneten Rückschlagventil
- d) zusätzliche
Anordnung einer oder mehrerer weiterer Wirkflächen über die erste und zweite Wirkfläche hinaus
und entsprechende Beaufschlagung zur Beeinflussung des Kraftverhältnisses
- e) zusätzliche
Verwendung von Federkräften
auf einer oder beiden Seiten des Schaltkolbens möglichst durch in ihrer Federkraft
einstellbare Federn.
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KURZBESCHREIBUNG
DER FIGUREN
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Die
Erfindung wird anhand verschiedener Ausführungsbeispiele weiter erläutert und
beschrieben.
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1 zeigt
einen schematisierten Schaltplan mit den wesentlichen Elementen
eines Mehrkreisschutzventils mit integriertem Schutzventil,
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2 zeigt
eine weitere Möglichkeit
der Realisierung des Mehrkreisschutzventils anhand eines Schaltplans,
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3 zeigt
einen dritten Schaltplan einer Ausführungsform des Mehrkreisschutzventils,
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4 zeigt
eine konstruktive Ausführungsmöglichkeit
des Schutzventils im Mehrkreisschutzventil,
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5 zeigt
eine weitere konstruktive Ausführungsmöglichkeit
des Schutzventils mit paralleler Ansteuerung,
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6 zeigt
eine weitere Ausführungsform des
Schutzventils mit Ansteuerung über
die beiden Betriebsbremskreise in Reihe, und
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7 zeigt
eine weitere konstruktive Ausführungsmöglichkeit.
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FIGURENBESCHREIBUNG
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Das
in 1 schematisch dargestellte Mehrkreisschutzventil 1 weist
ein Gehäuse 2 auf,
an dem ein Eingangsanschluss 3 verwirklicht ist. An den
Eingangsanschluss 3 wird eine von einem Kompressor oder
einer sonstigen Druckluftquelle herangeführte Leitung (nicht dargestellt)
angeschlossen. Im Gehäuse 2 sind Überströmventile 4 angeordnet.
Es handelt sich um Überströmventile
mit begrenzter Rückströmung. Es
sind fünf Überströmventile 4 dargestellt,
die zentral belüftet
werden, also jeweils direkt mit Druckluft über den Eingangsanschluss 3 versorgt
werden. Von den einzelnen Überströmventilen
zweigen Leitungen 5, 6, 7, 8 und 9 ab,
die fünf
Kreisen zugeordnet sind bzw. über
die die Druckluftversorgung von fünf Kreisen erfolgt. Dabei mögen die
Leitungen 5 und 6 den Kreisen I und II, also den
Betriebsbremskreisen, zugeordnet sein. Jede Leitung endet in einem
Ausgangsanschluss 10, an dem dann die betreffende Leitung
des betreffenden Kreises angeschlossen ist. Die Leitung 7 des
dritten Überströmventils 4 führt zunächst zu
einem Verzweigungspunkt 11, von der eine erste Leitung 12 abzweigt, über die
eine Anhängerbremse
versorgt werden möge.
Vom Verzweigungspunkt 11 führt eine weitere Leitung 13 zu
einem Ausgangsanschluss 10, an welchen eine Leitung angeschlossen
ist, mit der eine Federspeicherbremse versorgt wird. In der Leitung 13 ist
ein Rückschlagventil 14 vorgesehen. Über den
Kreis IV können
Nebenverbraucher angeschlossen sein. Der verdeutlichte Kreis V erbringt über die
Leitung 9 eine Versorgung einer Luftfederanlage.
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Im
Gehäuse 2 des
Mehrkreisschutzventils 1 oder auch angeflanscht an das
Gehäuse 2 ist
ein Schutzventil 15 vorgesehen. Das Schutzventil 15 ist als
2/2-Wegeventil ausgebildet. Es weist zwei Anschlüsse 16 und 17 auf.
An den Anschluss 16 ist eine Entlüftungsleitung 18 angeschlossen,
die vom Verzweigungspunkt 11 bzw. der Leitung 7 des
Kreises III abzweigt. Der Anschluss 17 führt über eine
Leitung 19 zu einer Entlüftungsöffnung 20 mit Verbindung
zur Atmosphäre.
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Das
Schutzventil 15 kann zwei Stellungen einnehmen, nämlich eine
symbolhaft angedeutete Sperrstellung 21 und eine Durchgangsstellung 22.
Zu diesem Zweck weist das Schutzventil 15 einen Schaltkolben 23 (4 ff.)
auf, der als angesteuerter Kolben dient und je nach seiner entsprechenden kraftmäßigen Beaufschlagung
entweder die Sperrstellung 21 oder die Durchgangsstellung 22 einnimmt.
Der Schaltkolben 23 besitzt auf seinen beiden Seiten, also
in entgegengerichteter Anordnung, eine erste Wirkfläche 24 und
eine zweite Wirkfläche 25. Es
handelt sich um pneumatisch angesteuerte Wirkflächen 24 und 25.
Die Wirkfläche 24 wird über eine Steuerleitung 26 beaufschlagt,
die hier mit der Leitung 5 des Kreises I in Verbindung
steht. Es versteht sich, dass die Bezeichnung der Kreise I und II
auch umgedreht werden könnte,
so dass dann die Wirkfläche 24 des
Schaltkolbens 23 über
den Kreis II beaufschlagt würde.
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Auf
der anderen Seite des Schaltkolbens 23, also in Zuordnung
zu der zweiten Wirkfläche 25,
ist eine Steuerleitung 27 vorgesehen, die gemäß 1 an
die Entlüftungsleitung 18 angeschlossen
ist. Es ist aus 1 bereits erkennbar, dass damit
die Steuerleitung 27 auch direkt mit dem Verzweigungspunkt 11,
der Leitung 12 oder der Leitung 13, soweit es
deren Teil vor dem Rückschlagventil 14 betrifft,
direkt verbunden ist. In der Entlüftungsleitung 18 kann
eine Drossel 28 vorgesehen sein. Die Drossel 28 könnte aber
auch im Schutzventil 15 oder auch in der Leitung 19 verwirklicht
werden.
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Das
in 1 dargestellte Schutzventil 15 kann ganz
verschieden ausgebildet sein, wie dies die 4 bis 7 zeigen.
Es sei zunächst
einmal angenommen, dass das Schutzventil 15 der Darstellung
der 4 entspricht. In dem Gehäuse 2 des Mehrkreisschutzventils 1 oder
auch in einem separaten Gehäuse
ist das Schutzventil 15 verwirklicht. Der Schaltkolben 23 ist
in einer Stellung dargestellt, in der er seine Sperrstellung 21 einnimmt.
Die Entlüftungsleitung 18 und
die Steuerleitung 27 sind hier gemeinsam angeschlossen.
Die Leitung 19 führt
zu dem Entlüftungsanschluss 20.
Die erste Wirkfläche 24 ist
auf der einen Seite des Steuerkolbens 23 verwirklicht und
wird über
die Steuerleitung 26 angesteuert. Die zweite Wirkfläche 25 ist
auf der anderen Seite des Steuerkolbens 23 verwirklicht.
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Die
Funktion des Schutzventils 15 wird nachfolgend in der Zusammenschau
der 1 und 4 erläutert: Bei druckloser Ausgangslage
des Mehrkreisschutzventils 1 gemäß 1 gelangt
Druckluft über
den Eingangsanschluss 3 vor die fünf geschlossenen Überströmventile 4.
Die Überströmventile 4 der
Kreise I und II sind in der Regel auf einen niedrigeren Öffnungsdruck
eingestellt als die Überströmventile 4 der
Kreise III bis V. Dies zielt auf eine bevorzugte Befüllung der
Betriebsbremskreise hin. Es werden also zunächst die Druckluftbehälter der
Kreise I und II aufgefüllt.
Gleichzeitig mit dem Auftreten von Druck in der Leitung 5 gelangt
auch Druckluft über die
Steuerleitung 26 auf die erste Wirkfläche 24, so dass das
Schutzventil 15 aus der in 1 dargestellten
Ausgangslage umschaltet und die Sperrstellung 21 einnimmt,
in der die Anschlüsse 16 und 17 voneinander
abgetrennt sind.
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Wenn
der in der Zentralbelüftung
vorgesehene Druck weiter ansteigt, wird schließlich auch der Öffnungsdruck
der Überströmventile
der Kreise III bis V erreicht, so dass auch diese Kreise mit Druckluft versorgt
werden. Zu diesem Zeitpunkt sind alle Überströmventile 4 geöffnet, so
dass ein allseitiger Luftaustausch stattfinden kann. Lediglich bei
Unterschreiten eines Sicherungsdruckes in einem der Kreise würde das
betreffende Überströmventil 4 in die
Schließstellung
wechseln. Es wird also jetzt die Gesamtanlage weiter mit Druckluft
aufgefüllt.
Der Druckregler der Druckluftbeschaffungsanlage schaltet bei Erreichen
des Systemdruckes in die Leerlaufphase um, so dass eine weitere
Befüllung
unterbleibt. Die nicht dargestellten Vorratsbehälter sämtlicher Kreise sind damit
ordnungsgemäß befüllt entsprechend
dem vorgesehenen Systemdruck. Dies bedeutet, dass ein gleicher Druck über die
beiden Steuerleitungen 26 und 27 auf den Steuerkolben 23 des Schutzventils 15 einwirkt.
Da die zweite Wirkfläche 25 (4)
jedoch kleiner bemessen ist als die erste Wirkfläche 24, verbleibt
der Schaltkolben 23 in der Sperrstellung 21. Es
ist auch ohne weiteres denkbar, in Abänderung der Ausführungsform
der 4 beide Wirkflächen 24 und 25 gleich
groß zu
gestalten und auf der Seite der Wirkfläche 24 zusätzlich die
Kraft einer Feder einwirken zu lassen. Auch damit ist bei ordnungsgemäßer Befüllung die
Sperrstellung 21 gesichert.
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Es
sei nun angenommen, dass das Nutzfahrzeug bei völlig intakter Anlage gefahren
worden ist und z. B. am Ende eines Arbeitstages abgestellt wurde.
Es sei weiterhin angenommen, dass im Kreis I eine schleichende Undichtigkeit
aufgetreten sei, die während
der Fahrt durch das Nachfördern
des Kompressors kaum bemerkt wird, sich aber über Nacht bei abgestelltem
Fahrzeug auswirken kann. Dem gemäß wird der
Druck in der Leitung 5 und damit auch in der Steuerleitung 26 absinken,
während
der Druck in der Entlüftungsleitung 18 und
der Steuerleitung 27 beibehalten wird. Auf den Schaltkolben 23 wirken
somit von den beiden Seiten sich in ihrem Verhältnis verändernde Kräfte ein. Die über die
erste Wirkfläche 24 ausgeübte Kraft
wird infolge der schleichenden Undichtigkeit geringer, während die über die
zweite Wirkfläche 25 einwirkende
Kraft zeitlich konstant bleiben möge. Über einen gewissen Bereich
des Druckabfalls in der Leitung 5 und der Steuerleitung 26 tritt zunächst keine
Bewegung des Schaltkolbens 23 ein, d. h. die Entlüftungsleitung 18 ist
nach wie vor abgesperrt. Erst zu einem Zeitpunkt, zu dem die über die erste
Wirkfläche 24 auf
den Schaltkolben 23 ausgeübte Kraft kleiner wird als
die Kraft von der anderen Seite, wird sich der Schaltkolben 23 in
Bewegung setzen, die Sperrstellung 21 verlassen und die Durchgangsstellung 22 einnehmen.
Damit wird die Entlüftungsleitung 18 an
die zur Atmosphäre
führende
Entlüftungsöffnung 20 angeschlossen
und es erfolgt eine Druckerniedrigung in den Leitungen 7, 12, 18 und 27 sowie
in dem Teil der Leitung 13 bis zum Rückschlagventil 14.
Dies bedeutet, dass der Versorgungsdruck der Anhängerbremse abgesenkt wird, dagegen
der Versorgungsdruck der Federspeicherbremse beibehalten bleibt.
In der Regel ist an dem Anschluss 10 der Leitung 7 jedoch
kein Vorratsbehälter
angeschlossen, so dass das durch das Rückschlagventil 13 abgesicherte
Energieniveau gering ist und nicht mehr zum Lösen der Federspeicher der Federspeicherbremse
ausreicht. Es versteht sich, dass bei abgestelltem Fahrzeug das
Handbremsventil, welches über
die Leitung 7 versorgt wird, ohnehin in die Entlüftungsstellung überführt worden
ist, um die Federspeicher zu entlüften und damit die Feststellbremse
einzulegen. Wenn jetzt versehentlich das Handbremsventil im Sinne
des Lösens
der Federspeicher betätigt
werden würde,
würde das über das Rückschlagventil 14 nachströmende Energievolumen
nicht ausreichen, um die Speicherfedern der Federspeicher in die
Lösestellung
zu überführen. Allerdings
wird eine Druckerniedrigung in der Entlüftungsleitung 18,
am Verzweigungspunkt 11, in der Leitung 12 usw.
nur entsprechend dem Kraftverhältnis
an dem Schaltkolben 23 durchgeführt, d. h. in diesen Leitungen
findet keine vollständige
Entlüftung,
d. h. Absenkung auf Atmosphärendruck,
statt, sondern es wird ein erniedrigtes Druckniveau aufgefangen.
Dieses erniedrigte Druckniveau wird durch das Umschalten des Schaltkolbens 23 aus
der Durchgangsstellung 22 in die Sperrstellung 21 abgefangen.
Es ist vorstellbar, dass das Schutzventil 15 bei andauernder
Undichtigkeit in der Leitung 5 weitere Schaltvorgänge ausführt, so
dass im Abstand dieser Schaltvorgänge auch eine zugehörige entsprechende
Druckerniedrigung in der Entlüftungsleitung 18 stattfindet.
Wenn die schleichende Undichtigkeit in der Leitung 5 derart
ausgebildet ist, dass schließlich
in der Leitung 5 der Atmosphärendruck erreicht wird, wird dies
auch dazu führen,
dass in der Entlüftungsleitung 18 Atmosphärendruck
auftritt. Wird dagegen der Motor des Fahrzeugs und damit die Druckluftbeschaffungsanlage
wieder gestartet, bevor die Leitung 5 Atmosphärendruck
angenommen hat, dann ist zu diesem Zeitpunkt auch in der Entlüftungsleitung 18 noch kein
Atmosphärendruck
erreicht, sondern ein entsprechendes Druckniveau aufrecht. Bei laufendem Kompressor
findet dann wiederum die Befüllung
der Kreise statt, wobei vorteilhaft eine Lufteinsparung bei der
Befüllung
des Kreises III auftritt.
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Zu
Beginn einer Fahrt findet dann wiederum die Befüllung der einzelnen Kreise
statt, die in bekannter Weise abläuft je nach dem noch aufrecht
erhaltenen Druck in den einzelnen Kreisen. Dabei werden die Kreise
I und II bevorzugt befüllt
und damit die Bremsbereitschaft des Fahrzeugs erreicht, jedoch können die
Federspeicher erst nach ordnungsgemäßer Befüllung des Kreises III, also
nach dem Öffnen des Überströmventils 4 des
Kreises III, gelöst
werden.
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Während dieser
Fahrt möge
eine abrupte Leckage in der Leitung 5 des Kreises I auftreten,
so dass der Druck in der Leitung 5 und damit auch in der Steuerleitung 26 relativ
schnell abfällt.
Dann schaltet das Schutzventil 15 aus der Sperrstellung 21 in
die Durchgangsstellung 22 um, wobei vorher bereits das Überströmventil 4 des
Kreises I geschlossen hat. Durch das Umschalten des Schutzventils
in die Durchgangsstellung 22 wird die Entlüftungsleitung 18 entlüftet, jedoch
nur in dem Maße,
in dem sich das Kraftverhältnis
an dem Schaltkolben 23 ändert.
Während
der Fahrt, also bei laufendem Kompressor, findet eine Nachförderung
von Druckluft statt. Diese Nachförderung
möge bezüglich des
Kreises III eine größere Luftmenge
bewegen als es der Abströmung über die
Entlüftungsleitung 18 entspricht.
Zu diesem Zweck erfüllt
die Drossel 28 die entsprechende Verzögerungsfunktion. Damit wird
einerseits verhindert, dass die Notbremse der Anhängerbremse überraschend
einfällt.
Andererseits kann die Hilfsbremse der Federspeicherbremse durch
gezieltes Umschalten des Handbremsventils genutzt werden. Das Fahrzeug
bleibt also fahr- und bremsbereit und kann manövriert werden.
-
2 zeigt
schematisch eine weitere Ausführungsmöglichkeit
des Mehrkreisschutzventils 1 mit dem Schutzventil 15.
Das Schutzventil 15 weist auch hier die Sperrstellung 21 und
die Durchgangsstellung 22 auf. Die Drossel 28 ist
in das Schutzventil 15 verlegt. In Reihe dazu ist ein Rückschlagventil 29 vorgesehen.
Die Entlüftungsleitung 18 ist
hier von der Leitung 13 nach dem Rückschlagventil 14 abzweigend
vorgesehen und führt
zum Anschluss 16. Die Steuerleitung 27 zweigt
am Verzweigungspunkt 11, also vor dem Rückschlagventil 14,
ab und führt
zur zweiten Wirkfläche 25.
Auf der anderen Seite wird der Schaltkolben 23 über die
Steuerleitung 26 auf der ersten Wirkfläche 24 beaufschlagt.
Additiv weist der Schaltkolben 23 eine weitere Wirkfläche 30 (5) auf
der gleichen Seite wie die erste Wirkfläche 24 auf. Von der
Leitung 6 des Kreises II führt eine Steuerleitung 31 zu
dieser weiteren Wirkfläche 30,
so dass sich die Steuerkräfte
der Leitungen 5 und 6 der Kreise I und II an dem
Steuerkolben 23 addieren. Der Anschluss 17 des
Schutzventils 15 führt
hier nicht in die Atmosphäre,
sondern es ist eine Entlüftungsverbindungsleitung 32 vorgesehen, über die
die Entlüftungsleitung 18,
entsprechende Drücke
vorausgesetzt, in die Steuerleitung 31 und damit in die
Leitung 6 des Kreises II hinein entlüften kann. Es versteht sich,
dass die Bezeichnung der Kreise I und II auch umgekehrt werden könnte und/oder
dass die Entlüftungsleitung 18 auch
gemeinsam mit der Steuerleitung 27 angeschlossen oder mit
dieser direkt verbunden sein könnte.
Auch kann die Drossel 28 auch an anderer Stelle angeordnet
werden, beispielsweise in der Entlüftungsverbindungsleitung 32 oder
auch in der Entlüftungsleitung 18 selbst.
In Verbindung mit der schematischen Darstellung der 2 kann
das Ausführungsbeispiel
der 5 des Schutzventils 15 eingesetzt werden.
Die Funktionsweise ist anhand der vorangehenden Beschreibung für den Fachmann verständlich.
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Eine
weitere Ausführungsmöglichkeit
des Mehrkreisschutzventils 1 mit einer Ausbildung des Schutzventils 15 ist
anhand von 3 erkennbar. Das Schutzventil 15 weist
auch hier die Sperrstellung 21 und die Durchgangsstellung 22 auf.
Der Anschluss 17 führt
hier über
die Entlüftungsöffnung 20 in
die Atmosphäre.
Die Entlüftungsleitung 18 ist
hier allein an die Leitung 13 nach dem Rückschlagventil 14 angeschlossen
und führt
sowohl zum Anschluss 16 wie auch als Steuerleitung 27 zu
der zweiten Wirkfläche 25.
Auch bei dieser Ausführungsform
wirken sich die Drücke
der beiden Kreise I und II steuerungsseitig auf das Schutzventil 15 aus.
Dies geschieht hier allerdings nicht additiv, sondern in Reihe.
Zu diesem Zweck wird ein Schutzventil 15 in der Ausführungsform
gemäß 6 eingesetzt,
bei dem dem Steuerkolben 23 ein Zusatzkolben 33 zugeordnet
ist. Die Steuerleitung 31 des Kreises II endet in einem Raum 34 zwischen
dem Schaltkolben 23 und dem Zusatzkolben 33. Bei
der Hintereinanderschaltung des Zusatzkolbens 33 und des
Schaltkolbens 23 ist erkennbar, dass sich nur die jeweils
größere Kraft
auf den Schaltkolben 23 durchsetzen wird. Auf der Seite der
zweiten Wirkfläche 25 ist
zusätzlich
eine Feder 35 angeordnet, die in ihrer Kraft einstellbar
ausgebildet sein kann. Solche Federkräfte können grundsätzlich zusätzlich zu den beiden Wirkflächen 24 und 25 eingesetzt
werden, und zwar entweder auf nur einer Seite des Schaltkolbens 23,
auf der anderen Seite des Schaltkolbens 23 oder auch auf
beiden Seiten des Schaltkolbens 23.
-
7 zeigt
eine konstruktive Ausführungsform
des Schutzventils 15, bei der eine Feder 36 auf der
gleichen Seite des Schaltkolbens 23 angeordnet ist wie
die erste Wirkfläche 24 bzw.
die weitere Wirkfläche 30.
Es ist erkennbar, dass hier die zweite Wirkfläche 25 auf der anderen
Seite des Schaltkolbens 23 relativ groß dimensioniert ist.
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- 01
- Mehrkreisschutzventil
- 02
- Gehäuse
- 03
- Eingangsanschluss
- 04
- Überströmventil
- 05
- Leitung
- 06
- Leitung
- 07
- Leitung
- 08
- Leitung
- 09
- Leitung
- 10
- Ausgangsanschluss
- 21
- Sperrstellung
- 22
- Durchgangsstellung
- 23
- Schaltkolben
- 24
- Erste
Wirkfläche
- 25
- Zweite
Wirkfläche
- 26
- Steuerleitung
- 27
- Steuerleitung
- 28
- Drossel
- 29
- Rückschlagventil
- 30
- Wirkfläche
- 11
- Verzweigungspunkt
- 12
- Leitung
- 13
- Leitung
- 14
- Rückschlagventil
- 15
- Schutzventil
- 16
- Anschluss
- 17
- Anschluss
- 18
- Entlüftungsleitung
- 19
- Leitung
- 20
- Entlüftungsöffnung
- 31
- Steuerleitung
- 32
- Entlüftungsverbindungsleitung
- 33
- Zusatzkolben
- 34
- Raum
- 35
- Feder
- 36
- Feder