-
Druckluft-Erzeugungsanlage in Fahrzeugen, insbesondere Kraftfahrzeugen,
mit Druckluftbremse und Druckluftfederung Die Erfindung betrifft eine Druckluft-Erzeugungsanlage
in Fahrzeugen, insbesondere Kraftfahrzeugen, mit Druckluftbremse und Druckluftfederung.
In solchen Anlagen ist es erwünscht, die Druckluftfederung mit einem verhältnismäßig
hohen Druck, z. B. mit 20 atü, zu betreiben, damit man kleine Luftfederbälge wählen
kann, während für die Luftbremse Druckluft üblicher Spannung, also zwischen 4,5
und 7 atü, verwendet wird. Dabei sollen der Vorratsbehälter der Luftfederung
und der Vorratsbehälter der Luftbremse von einem gemeinsamen Luftpresser aus der
üblichen Weise über vorgeschaltete Rückschlagventile mit Druckluft versorgt, jedoch
auf den gewünschten verschieden hohen Drücken gehalten werden.
-
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung auf einfache und betriebssichere
Art gelöst, ohne daß besondere Druckbegrenzer oder Druckminderer vor dem einen oder
anderen Behälter benötigt werden. Die Erfindung besteht darin, daß in die vom Luftpresser
kommende Versorgungsleitung vor den Rückschlagventilen der Behälter ein mit seinem
Regelglied (Membran oder Kolben) dem Druck im Bremsluftbehälter ausgesetztes Hilfsventil
eingeschaltet wird, das nach dem Erreichen des Betriebsdrucks im Bremsluftbehälter
den Druckluftstrom zum Rückschlagventil dieses Behälters unterbricht und den Luftweg
zum Rückschlagventil des Federungsluftbehälters öffnet und diesen wieder abschaltet
sowie den Bremsluftbehälter wieder anschaltet, wenn der Druck in diesem Behälter
unter den vorgesehenen Wert abgesunken ist. Mit dieser Einrichtung wird also stets
der Luf tbedarf des aus Verkehrssicherheitsgründen wichtigeren Anlageteils, nämlich
der Druckluftbremse, an erster Stelle berücksichtigt und die An- und Abschaltung
des anderen, auf einen wesentlich höheren Betriebsdruck zu bringenden und somit
eine längere Füllzeit erfordernden Anlageteils in den Versorgungspausen des ersten
Behälters, jedoch ohne zusätzliches eigenes Regelglied durchgeführt.
-
Es ist zwar bei Fahrzeugen mit Druckluftbremse und Druckluftfederung
an sich bekannt, die Drucklufterzeugungsanlage so auszubilden, daß die Druckluftbremse
zuerst versorgt wird und die Federung erst berücksichtigt wird, wenn der Luftbedarf
der Bremse gedeckt ist. Hier handelt es sich aber offensichtlich um Anlagen, bei
denen Bremse und Federung im gleichen Druckbereich arbeiten, so daß die Aufgabe
in bekannter Weise mit einem überströmventil zwischen dem Druckluftbehälter der
Bremse und dem der Federung gelöst werden kann.
-
Es sind allerdings in Fahrzeugen auch Druckluftanlagen bekannt, die
in zwei Kreisen mit verschieden hohen Drücken arbeiten. Dabei wird auf dem Hochdruckkreis
in der Regel eine nur verhältnismäßig selten zu versorgende Sondereinrichtung gespeist
und die Druckluftbremse aus dem Niederdruckkreis versorgt. Bei älteren Anlagen ist
die Einrichtung so getroffen, daß zuerst der Luftbedarf des Hochdruckkreises und
dann erst der des Niederdruckkreises gedeckt wird. Es wird also hier der weniger
wichtige Kreis bevorzugt mit Druckluft beschickt und gerade die für die Verkehrssicherheit
ausschlaggebende Druckluftbremse vernachlässigt.
-
Bei neueren Anlagen ist man deshalb darauf aus, den Bremsarbeitskreis,
der den niedrigeren Druck hat, vor dem anderen Kreis mit höherem Betriebsdruck zu
versorgen. Es sind solche Anlagen bekannt für Fahrzeuge mit Druckluft- (Niederdruck-)
Bremse und Hochdruck-Kippeinrichtung. Bei einer dieser bekannten Anlagen ist zwischen
den Drucklufterzeuger und die beiden Verbraucherkreise ein von Hand zu betätigendes
Umschaltventil geschaltet, das eine vom Druck im Niederdruckkreis im Lösesinne belastete
Verriegelungsvorrichtung besitzt und erst zugunsten des Hochdruckkreises verstellt
werden kann, wenn der Niederdruckkreis auf seinen Betriebsdruck aufgefüllt ist.
Das Umschaltventil soll zwar nach Auffüllen des Hochdruckbehälters selbsttätig in
die erste verriegelte Niederdruckstellung zurückgehen; dies ist aber nur möglich,
solange der Hochdruckkreis intakt ist, die Verriegelungsvorrichtung keinen zu großen
Bewegungswiderstand am Umschaltventil hervorrufen kann und vor allem, wenn der Fahrer
selbst das von Hand in der Hochdruckstellung gehaltene Umschaltventil rechtzeitig
freigibt. Tritt während der Füllzeit des Hochdruckbehälters
im
Bremskreis ein größerer Druckverbrauch auf, so muß der Fahrer selbst eingreifen
und das Umschaltventil von Hand zurückführen. Bei Anlagen mit Luftfederung und Luftbremse,
wo häufig in beiden Kreisen gleichzeitig Luft verbraucht wird, ist eine solche Einrichtung
nicht brauchbar, weil der Bremskreis aus Sicherheitsgründen ohne Zutun des Fahrers
im Bedarfsfall stets bevorzugt Druckluftnachschub erhalten muß.
-
Eine andere der genannten neueren Zweidruckanlagen benötigt zur Steuerung
der Luftversorgung zu den beiden Kreisen verschiedenen Drucks eine ganze Reihe vielteiliger
Ventile, nämlich zwei Druckregler, ein überströmventil, ein Druckminderventil und
entsprechende Querverbindungen zwischen den Kreisen. Diese bekannte Anlage ist infolge
ihrer Vielseitigkeit nicht nur teuer, sondern auch sehr störanfällig wegen der vielen
Steuerglieder in den Ventilen und der vielen Anschlußstellen für die verbindenden
Rohrleitungen, die stets die Gefahr des Undichtwerdeas in sich bergen. Auf alle
Fälle erfordert diese Anlage außerordentlich viel Wartungsarbeit im Vergleich zu
der Aufteilung gemäß der Erfindung.
-
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung skizziert,
und zwar zeigt F i g. 1 ein Schema der Gesamtanlage und F i g. 2 ein
Teil dieser Anlage im Schnitt.
-
Von dem der Brennkraftmaschine des Fahrzeugs angetriebenen Luftpresser
1 mit Ansaugfilter 2 führt eine Druckleitung 3 zu einem Hilfsventil
4, von dem eine Leitung 5 zum Bremsluftbehälter 6 und eine Leitung
7 zum Federungsluftbehälter 8 abgezweigt sind. An den Behälter
6 ist über eine Leitung 9 eine beispielsweise in geschlossener Verstärkerbauart
ausgebildete und mit einem Fußhebel 10 zu bedienende Druckluftbremse
11 angeschlossen, die über einen hydraulischen Hauptzylinder 12 in bekannter
Weise auf Radzylinder 13 an den Bremsbacken des Fahrzeugs wirkt. Vom Federungsluftbehälter
8 führt eine Leitung 14 über ein oder mehrere Niveauregelventile
15 zu dem bzw. den Federungsbälgen 16 des Fahrzeugs.
-
Das Gehäuse des Hilfsventils 4 besteht aus drei Teilen 17, 18,
19. Im Teil 17 sind eine Bohrung 20 für den Anschluß der Druckleitung
3, eine Bohrung 21 für den Anschluß der Leitung 5 und eine Bohrung
22 für den Anschluß der Leitung 7 vorgesehen. Die Bohrung 20 mündet in eine
Querbohrung 23, die von einer durch Teil 18 abgedeckten zylindrischen
Kammer 24 ausgeht und in einem Raum 25 hinter einem als Ventilsitz ausgebildeten
Wandteil 26 endet. Der Raum 25 ist von außen durch eine Schraube
27
abgeschlossen, die gleichzeitig als Widerlager für eine Feder
28 dient. Diese Feder ist bestrebt, einen Ventilteller 29 gegen den
Sitz 26 zu drücken.
-
In der Bohrung 23 ist mit Spiel eine Stange 30 beweglich,
die eine axiale Sackbohrung 31 mit Querlöchern 32 aufweist. Diese
Querlöcher münden in einen Abschnitt der Bohrung 23, der durch einen O-Ring
33 gegen die Bohrung 20 und durch einen O-Ring 34 gegen die Kammer 24 abgedichtet
ist. Die Stange 30 ist mit ihrem oberen Ende an einen in der Kammer 24 verschiebbaren
Kolben 35 angesetzt, der durch eine am Boden der Kammer 24 sich abstützende
Feder 36 gegen Anschläge 37 an dem die
Kammer 24 abdeckenden
Gehäuseteil 18 gedrückt wird. Oberhalb des Kolbens 35 ist die Kammer
24 durch eine enge Öffnung 38 mit der Außenluft verbunden. Eine andere, größere
Entlüftungsöffnung 39
ist für den Kammerteil unterhalb des Kolben
35 vorgesehen.
-
Von dem zwischen den O-Ringen 33 und 34 liegenden Abschnitt
der Bohrung 23 führt ein Kanal 40 in eine Kammer 41. Das Ende dieses Kanals
40 ist durch einen von einer leichten Feder 42 belasteten Ventilteller 43 verschlossen.
An die Kammer 41 ist die zur Leitung 5 führende Bohrung 21 angeschlossen.
Eine Schraube 44, an der sich die Feder 42 abstützt, deckt die Kammer 41 nach außen
ab.
-
Der Raum 25 ist durch einen Kanal 45 mit einer Kammer 46 verbunden.
Vor der Einmündungsstelle des Kanals 45 im Boden der Kammer 46 liegt ähnlich wie
in der Kammer 41 ein Ventilteller 47 mit Belastungsfeder 48. Der letzteren dient
als Widerlager eine Verschlußschraube 49 für die Kammer 46. Von der Kammer 46 geht
die Anschlußbohrung 22 für die Leitung 7 ab.
-
Die Ventilteller 43 und 47 wirken in den Leitungszügen 40,21,
5 bzw. 45, 22, 7 als Rückschlagventile. Die Kammem 41 und 46 sowie
ihre Verschlußschrauben 44 und 49 sind so gelegt und bemessen, daß die Ventilteller
und ihre Federn nach Abnahme der Verschlußschrauben leicht nach außen herausgenommen
werden können. Das gleiche gilt für die Teile im Raum 25 unterhalb der Kolbenstange
30.
-
Das Teil 18 des Ventilgehäuses ist auf seiner dem Gehäuseteil
19 zugekehrten Seite napffönnig vertieft und weist in seiner Mitte einen
erhöhten Ringwulst 50 rund um eine gleichachsig zum Kolben 35 der
Kammer 24 verlaufende Bohrung 51 auf. Zwischen den Rand 52 des Teils
18 und einen Flansch 53 des dort anliegenden haubenförmigen Teils
19 ist eine Biegehaut 54 eingespannt, die von einer Feder 55 mit ihrem
Mittelteil gegen den Ringwulst 50 gedrückt wird und dabei den unter ihr liegenden
Raum 56
gegen die Kammer 24 abschließt. Das obere Ende der Feder
55 stützt sich an einem Federteller 57 ab, der an der Spitze einer
im Haubenboden verdrehbaren Stellschraube 58 anliegt. Der Raum
56 ist durch einen Kanal 59 an die Bohrung 21 angeschlossen und steht
also ständig unter dem Druck, der in dieser Bohrung und dem dahinterliegenden Bremsluftbehälter
6 herrscht.
-
Bei nicht arbeitendem Luftpresser und drucklosem Leitungssystem hat
der Kolben 35 des Ventils 4 die in F i g. 2 dargestellte Lage. Die
Biegehaut 54 überdeckt den Ringwulst 50; ihre Feder 55 ist so vorgespannt,
daß sie sich vom Wulst 50 erst abhebt, wenn der Druck im Raum 56 den
vorgesehenen Vorratsdruck der Bremslage, also z. B. 6 atü, erreicht hat.
Eine entsprechende Vorspannung hat auch die Schließfeder 28 des Ventiltellers
29, der auf seinem Sitz 26 aufliegt. Der Kolben 35 ist in seiner
obersten, durch die Anschläge 37 bestimmten Stellung, wobei das untere, offene
Ende der Kolbenstange 30 vom Ventilteller 29 abgehoben ist. Die Rückschlag-Ventilteller
43 und 47 sind von ihren Federn 42 und 48 auf ihren Sitzen gehalten.
-
Der laufende Verdichter schafft Druckluft in die Leitung
3 und den Kanal 20 im Ventil 4, von wo sie in die nach unten gerichtete Öffnung
des Sackloches 31 und über die Löcher 32, den Kanal 40 unter Anheben
des Ventiltellers 43 zur Leitung 5 und dem Bremsluftbehälter 6 gelangt.
Die gleiche Drucksteigerung wie im Behälter 6 wirkt sich über den Kanal
59
auch im Raum 56 aus. Sobald der Druck im Behälter
6
und also auch im Raum 56 auf 6 atü gestiegen ist, wird die Biegehaut
54 vom Ringwulst 50
abgehoben, so daß die Druckluft auch in den kleinen Raum
oberhalb des Kolbens 35 gelangt. Da die öffnung 38 sehr eng ist, baut
sich -über dem Kolben 35
rasch ein entsprechender Druck auf, der den Kolben
35 schlagartig entgegen seiner Feder 36 nach unten treibt, das Ende
der Kolbenstange 30 gegen den Ventilteller 29 legt und diesen aufstößt.
-
Damit ist der Weg der Druckluft zum Behälter 6
abgeschlossen
und ihr Durchgang zum Kanal 45, dem Rückschlagventil 47, der Leitung 7 und
dem Federungsluftbehälter 8 geöffnet, so daß dieser auf den vorgesehenen
Druck von beispielsweise 20 bis 25 atü für den Betrieb der Luftfedern aufgefüllt
wird. Auf diesen oder einen nur wenig höheren Wert bleibt die Leistung des Luftpressers
begrenzt, wenn er für das Arbeiten im »Pufferbetrieb« berechnet ist, d. h.
wenn sein Arbeitsraum und Hub so bemessen sind, daß das angesaugte Luftvolumen beim
vorgesehenen Grenzdruck am Ende des Kolbendruckhubs gerade den Totraum einnimmt.
Der weiterlaufende Luftpresser bleibt dann darauf beschränkt, die von ihm schon
angesaugte Luftmenge im Wechsel zu verdichten und zu entspannen, und ein zusätzlicher
Druckregler oder ein besonderes überdruckventil für die Begrenzung des Höchstdrucks
erübrigt sich. Dies-er Aufbau vereinfacht die Anlage wesentlich und läßt sich bei
den erwähnten kombinierten Brems-und Federungseinrichtungen mit hoher Federungsdruckstufe
vorteilhaft auswerten, weil hier für den Pufferbetrieb nur eine geringfügige Vergrößerung,des
Totraums erforderlich ist und somit der Wirkungsgrad des Luftpressers nur unwesentlich
abfällt.
-
Wenn der Druck im Bremsluftbehälter 6 durch entsprechenden
Luftverbrauch beim Bremsen unter einen bestimmten Mindestwert absinkt, geht die
Biegehaut 54 wieder auf ihren Sitz 50 zurück, und die Druckluft im Raum 24
oberhalb des Kolbens 35
entweicht über die Drosselöffnung 38. Der Kolben
35
schiebt sich in seine obere Endlage, der Ventilteller 29 geht auf
seinen Sitz, und die Stange 30, 31 hebt sich vom Teller 29 ab. Infolgedessen
wird die zum Bremsluftbehälter führende Leitung über die Bohrungen 31, 32
wieder mit Druckluft beschickt, bis die Blegehaut 54 den Abschaltvorgang wieder
einleitet.
-
Ist der Luftpresser für höhere Leistung bemessen, als zur Auffüllung
des Federungsluftbehälters notwendig ist, so empfiehlt es sich, einen auf den Federungsluftdruck
einstellbaren Druckregler vorzusehen. Im vorliegenden Fall wird der Druckregler
zweckmäßigerweise an das Leitungssystern zwischen den Absperrteilen 26, 29
des Hilfsventils 4 und dem Rückschlagventil vor dem Federu#ngsbehälter
8, bei der Bauform nach F i g. 2 somit an den Kanal 45 oder an den
Raum 25 angeschlossen. In diesem Fall schaltet nämlich der Druckregler nicht
nur dann wieder auf Fördern, wenn der Federungsdruck im Behälter 8 nachläßt
sondern auch dann, wenn bei vollem Druck im Federungsluftbehälter 8 der Leitungsdruck
vor dem Rückschlag-Ventilteller durch Undichtwerden des Hilfsventils 26, 29,
30 unerwünscht abfällt.
-
Es ist zweckmäßig, die Schaltventile für den Bremsluftkreis und den
Federungsluftkreis zu einem Hilfsventil 4 mit Doppelsitzteller zusammenzufassen
und in das Gehäuse dieses Hilfsventils auch gleich die Rückschlagventile für die
Behälter einzufügen. Dadurch wird der Aufbau vereinfacht, und alle Einzelventile
lassen sich so anordnen, daß sie von einer einzigen Stelle aus von außen zugänglich
sind.