DE19546324A1

DE19546324A1 - Steuerblock für eine Luftfederungsanlage

Info

Publication number: DE19546324A1
Application number: DE1995146324
Authority: DE
Inventors: Roland Blanz
Original assignee: Grau GmbH
Current assignee: Haldex Brake Products GmbH
Priority date: 1995-12-12
Filing date: 1995-12-12
Publication date: 1997-06-19
Anticipated expiration: 2015-12-13
Also published as: DE19546324C2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Steuerblock für eine Luftfederungsanlage für Fahrzeuge mit den im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Merkmalen. Eine solche Luftfederungs anlage wird insbesondere bei Kraftfahrzeugen eingesetzt, oft bei solchen, die über mehrere Achsen verfügen, wobei nicht nur an eine Vorder- und eine Hinterachse gedacht ist, sondern auch Nachlaufachsen, Vorlaufachsen und/oder Liftachsen auftreten können. Dabei geht es darum, die verschiedenen Luftfederbälge der Achsen entsprechend zu belüften.

Ein Steuerblock für eine Luftfederungsanlage der eingangs beschriebenen Art ist aus der DE 43 27 764 A1 bekannt. Das Fahrzeug weist mindestens eine erste Achse auf, bei der zwischen der Achse und dem Fahrzeugaufbau zwei Luftfederbälge vorgesehen sind. Über eine Druckluftbeschaffungseinrichtung wird Druckluft zur Verfügung gestellt. Eine Ventilanordnung dient dem Be- und Entlüften der verschiedenen Luftfederbälge dieser und weiterer Achsen. Die Ventilanordnung weist ein 3/2-Wegemagnetventil auf, welches einen Ventilmagneten zur Vorsteuerung eines nachgeord neten Schieberventils aufweist und damit insgesamt als vorge steuertes Magnetventil ausgebildet ist. Zu diesem Zweck ist die Druckluft auch zu dem Magnetteil des Ventilmagneten herange führt, wobei der Kern des Magnetventils in Verbindung mit Ventilsitzen ein entsprechendes Vorsteuerventil bildet, über welches Druckluft auf einen nachgeschalteten Kolben des Schieberventils geschickt wird, um an dem Vorsteuerventil einerseits kleine Querschnitte verwirklichen zu können und andererseits die Magnete mit kleinen Kräften nur kurzzeitig zu belasten. An dem den Vorsteuerventilen nachgeschalteten Schieber- oder Relaisventilen werden dann größere Querschnitte zur Verfügung gestellt, wie sie für die Be- und Entlüftung der Luftfederbälge erforderlich sind. Diese vorgesteuerten Magnet ventile weisen eine Vielzahl von Einzelteilen auf, sind daher aufwendig in der Herstellung. Eine große Anzahl dieser Einzel teile sind dem Verschleiß unterworfen, so daß dabei in erhöhtem Maße die Gefahr von Leckagen und Betriebsstörungen gegeben ist. Andererseits wird die Verwendung von vorgesteuerten Magnet ventilen offensichtlich für erforderlich gehalten, um auf diese Art und Weise größere Querschnitte beherrschen zu können. Ein erster Steuerblock nimmt Ventilmagnete als Vorsteuerventile und nachgeschaltete Schieberventile für die Be- und Entlüftung der Luftfederbälge auf. Ein zweiter separater Steuerblock nimmt Ventilmagnete als Vorsteuerventile und nachgeschaltete Schieber ventile für die Steuerung einer Liftachse und eines Liftbalges auf. Beide Steuerblöcke besitzen je eine eigene Entlüftung. Getrennt dazu ist als singuläres Anlagenteil eine elektronische Steuereinrichtung, vorzugsweise in der Fahrerkabine, vorgesehen. Demzufolge sind eine Vielzahl elektrischer und pneumatischer Leitungen bei der Montage der Luftfederungsanlage am Fahrzeug zu verlegen.

Aus der Druckschrift der Firma Wabco "ECAS-Elektronische Niveau regulierung für Luftgefederte Nutzkraftwagen", 1993, ist ein modular aufgebautes Luftfedersystem beschrieben, das vielfältige Einsatzmöglichkeiten in allen schweren Nutzkraftwagen durch sinnvolle Kombination von Einzelgeräten ermöglicht. Zum Be- und Entlüften der Luftfederbälge werden auch hier Magnetventile mit pneumatischer Vorsteuerung zum Einsatz gebracht, um im Bereich der Kerne der Magnetventile kleine Querschnitte und im Bereich der nachgeschalteten Relaisventile größere Querschnitte beherr schen zu können, wie sie zum Be- und Entlüften der Luftfeder bälge erforderlich sind. Auch hier sind in einem modular aufge bauten Steuerblock die Relaisventile in Schieberbauart mit angeflanschten Ventilmagneten als Vorsteuerventile integriert, während die zugehörige Steuereinrichtung ein separates Anlagen teil darstellt. Demzufolge müssen auch hier an einem Fahrzeug mit Luftfederungsanlage eine Vielzahl von elektrischen und pneumatischen Leitungen verlegt werden.

Aus der DE 33 45 928 A1 oder auch der DE 44 16 279 A1 sind durchsteuernde Magnetventile bekannt, die eine Spule und einen in der Spule verschiebbar geführten Kern aufweisen, der mit einem Ventilkörper verbunden ist, der über die Bewegung des Kerns in der Spule gegenüber mindestens einem dem Ventilkörper zugeordneten Sitz steuerbar ist. Der Kern ist druckentlastet ausgebildet und nach Art eines Kolbens mit einer Dichtung versehen. Einem solchen durchsteuernden Magnetventil ist kein Schieber- oder Relaisventil nachgeschaltet, sondern allenfalls ein Schnellöseventil.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Baugröße des Steuerblocks zu verringern und trotzdem den Aufwand an bisher zu verlegenden elektrischen und pneumatischen Leitungen zu reduzieren.

Erfindungsgemäß wird dies bei dem Steuerblock der eingangs beschriebenen Art dadurch erreicht, daß als Magnetventile direkt gesteuerte großquerschnittige Magnetventile vorgesehen sind, deren Kern druckentlastet ausgebildet und nach Art eines Kolbens mit einer Dichtung versehen ist, und daß die elektrische Steuer einrichtung in den Steuerblock integriert ist.

Die Erfindung verläßt damit den eingefahrenen Weg im Stand der Technik, Magnetventile mit Vorsteuerung einzusetzen, um im Bereich der Vorsteuerung kleine und im Bereich des nachgeschal teten Relaisteils große Querschnitte zur Verfügung zu stellen. Statt dessen wird ein oder mehrere direkt gesteuerte, großquer schnittige Magnetventile zum Einsatz gebracht, wobei die Kerne dieser Magnetventile druckentlastet ausgebildet sind. Die Kerne dieser Magnetventile bilden zugleich den jeweiligen Ventil körper, mit dem so große Querschnitte abgesperrt bzw. freige geben werden, wie es für die Be- und Entlüftung der Luftfeder bälge erforderlich ist. Die Ausbildung des Kerns des Magnet ventils als Kolben mit Dichtung dient der Druckentlastung. Damit werden die Betätigungskräfte der Magnetventile vorteilhaft reduziert, so daß dennoch große Querschnitte beherrschbar sind. Die als Kolben ausgebildeten Kerne der Magnetventile, die gleichzeitig die Ventilkörper darstellen, sind in einer Betäti gungsrichtung durch Federn belastet, die dann wirksam werden, wenn die Magnetventile nicht erregt sind. Damit werden die nicht erregten Stellungen eindeutig festgelegt. Damit wird die Ventil anordnung und -ausbildung vereinfacht. Jedes Ventil weist ver gleichsweise zum Stand der Technik weniger Einzelteile auf, wodurch teilweise mögliche Gefahrenquellen ausgeschaltet und die Betriebssicherheit erhöht werden. Die Integration der Steuerein richtung in den Steuerblock wird durch die Verwendung der durch steuernden Magnetventile möglich ohne daß dies die Baugröße des Steuerblocks vergrößert. Damit wird die aufwendige Verlegung von elektrischen und pneumatischen Leitungen, insbesondere in die Fahrerkabine, erheblich reduziert. In dem Steuerblock sind nicht nur die Ventile zum Be- und Entlüften der Luftfederbälge, also zum Konstanthalten der Fahrgestellhöhe über den Achsen, inte griert, sondern auch noch die Ventile zur Ansteuerung einer Liftachse und eines Liftbalges. Damit entsteht ein kompakter und vielseitig verwendbarer Steuerblock, der auch zu einer Rahmen montage genutzt werden kann, so daß die Anzahl der in die Fahrerkabine zu verlegenden Leitungen vorteilhaft reduziert wird. Die elektrische Steuereinrichtung kann vorteilhaft auf der Hauptfläche des Gehäuses des Steuerblocks angeordnet werden, während die durchsteuernden Magnetventile an den Seitenflächen des Gehäuses des Steuerblocks angeflanscht sind.

Die elektrische Steuereinrichtung kann auch Drucksensoren auf weisen, d. h. auch die Drucksensoren sind in den Steuerblock in tegriert. An dieser Stelle besteht Verbindung zu den pneumati schen Leitungen, die beispielsweise zu den Luftfederbälgen füh ren und deren Verlegung am Fahrzeug ohnehin nicht vermieden wer den kann. Die Drucksensoren können auf der Platine der elektri schen Steuereinrichtung angeordnet sein. Die zugehörigen exter nen elektrischen und pneumatischen Leitungen entfallen damit.

Die elektrische Steuereinrichtung kann auch einen Beschleuni gungssensor aufweisen. Diese Integration ermöglicht eine aktive Regelung der Luftfederungsanlage über einen Eingriff an den Stoßdämpfern.

Als direkt gesteuerte großquerschnittige Magnetventile können 3/2-Wegemagnetventile bzw. 2/2-Wegemagnetventile vorgesehen sein.

Zur Realisierung einer Querdrosselung kann ein 2/2-Wegemagnet ventil vorgesehen sein. Für eine weitere Achse oder Fahrzeug seite kann je ein weiteres direkt gesteuertes großquerschnit tiges 2/2-Wegemagnetventil vorgesehen sein, das dem 2/2- Wegemagnetventil der ersten Achse nachgeschaltet ist. Damit wird eine bessere Anpassung an Fahrzeuge mit und ohne Liftachse erreicht. Für die Querdrosselung können zwei konzentrische Ventilsitze vorgesehen sein, die mit dem als Ventilkörper ausge bildeten Kern zusammenarbeiten, wobei zumindest der Ventilsitz mit dem größeren Durchmesser Schließfunktion aufweist. Damit läßt sich an dem Nutzfahrzeug auch dann, wenn mehrere Achsen vorgesehen sind, ein Aufbau in dem Steuerblock erreichen, der direkt gesteuerte, großquerschnittige Magnetventile umfaßt. Für jede weitere Achse kann dann nur noch ein einziges direkt gesteuertes, großquerschnittiges 2/2-Wegemagnetventil zusätzlich angeordnet werden. Wenn die beiden Fahrzeugseiten links und rechts individuell gesteuert werden sollen, ist jeweils ein direkt gesteuertes großquerschnittiges 2/2-Wegemagnetventil erforderlich. Bei gemeinsamer Steuerung der Luftfederbälge der beiden Fahrzeugseiten kann ein einziges direkt gesteuertes, großquerschnittiges 2/2-Wegemagnetventil mit Querdrosselung an dem Steuerblock eingesetzt werden.

Insbesondere kann der Kern des Magnetventils zur Realisierung der Druckentlastung durchbrochen ausgebildet sein. Eine andere Möglichkeit ist die Anordnung von Umgehungsleitungen.

Die Erfindung wird anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele weiter erläutert und beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf den Steuerblock in einer ersten Ausführungsform,

Fig. 2 eine Seitenansicht des Steuerblocks gemäß Fig. 1,

Fig. 3 eine Draufsicht auf den Steuerblock in einer zweiten Ausführungsform,

Fig. 4 eine Seitenansicht des Steuerblocks der Fig. 3,

Fig. 5 eine Schnittdarstellung durch einen Steuerblock mit den wesentlichen Anschlüssen und

Fig. 6 einen Schnitt durch eine weitere Ausführungsform des Steuerblocks.

Der in Fig. 1 dargestellte Steuerblock 1 weist ein Gehäuse 2 auf, dessen eine Hauptfläche mit einem Deckel 3 abgeschlossen ist. Ein Anschluß 4 im Bereich einer Seitenwandung dient der elektrischen Versorgung des Steuerblocks. Auf der anderen Seite sind im Bereich einer Seitenwandung Anschlüsse 5 bis 11 vorge sehen, die dem Anschluß pneumatischer Leitungen dienen. An den anderen Seitenflächen sind Magnetventile 12 bis 16 angeflanscht. Die Magnetventile 13 bis 16 sind als 2/2-Wegemagnetventile ausgebildet. Das Magnetventil 12 ist ein 3/2-Wergemagnetventil.

Wie insbesondere Fig. 2 erkennen läßt, ist an der Hauptfläche des Gehäuses 2 und abgeschlossen durch den Deckel 3 eine Steuer einrichtung 17 untergebracht, die eine Platine 18 mit den erfor derlichen Schaltelementen und Schaltkreisen aufweist. Elek trische Leitungen 19 und 20 innerhalb des Gehäuses 2 führen zu den einzelnen Magnetventilen 12 bis 16 und sind damit geschützt im Gehäuse 2 untergebracht.

Das Ausführungsbeispiel der Fig. 3 und 4 stimmt in weiten Bereichen mit demjenigen der Fig. 1 und 2 überein. Lediglich die elektrischen Leitungen 19 und 20 sowie die übrigen zu den Magnetventilen 12, 13 und 15 führenden elektrischen Leitungen sind hier nicht innerhalb des Gehäuses 2, sondern außerhalb angeordnet, um einen Austausch der Magnetventile bei Defekt zu vereinfachen. Da die elektrischen Leitungen 19 und 20 auch so noch zum Gehäuse 2 gehören, erhöht sich der Aufwand für den Fahrzeugbauer nicht.

Fig. 5 zeigt an einem Beispiel den inneren Aufbau des Gehäuses 2 mit den dort vorgesehenen Leitungen und die Ausbildung der entsprechenden Ventilsitze, die den Kernen der Magnetventile zugeordnet sind. Über den Anschluß 5 in der einen Stirnwand des Gehäuses 2 ist eine Leitung 21 angeschlossen, die von einem Vorratsbehälter 22 herangeführt ist, so daß damit der Steuer block mit Vorratsdruckluft versorgt wird. Es versteht sich, daß die Leitung 21 in den Steuerblock nicht integriert werden kann. Die Leitung 21 setzt sich innerhalb des Gehäuses 2 in einer Leitung 23 fort und steht damit am Einlaßsitz 24 des Magnet ventils 12 an, dessen durchbrochener Kern 25 mit dem Einlaßsitz 24 das Einlaßventil 24, 25 bildet. Das Magnetventil 12 ist als 3/2-Wegemagnetventil ausgebildet und besitzt eine eigene Entlüftung, wie dargestellt. Von dem Einlaßsitz 24 führen Leitungen 26 zu den Magnetventilen 13 bis 16 sowie zu einem weiteren Magnetventil 27, welches als 2/2-Wegemagnetventil ausgebildet ist und der Vorderachse des Fahrzeugs zugeordnet ist. Man erkennt, daß dieses Magnetventil 27 zwei konzentrische Sitze 28 und 29 aufweist, die über eine Querdrossel 30 miteinan der in Verbindung stehen. Eine Leitung 31 führt zum Anschluß 11, an den eine Leitung 32 angeschlossen ist, die zum Luftfederbalg 33 der rechten Fahrzeugseite der Vorderachse zugeordnet ist. Entsprechend führt eine Leitung 34 zu einem Anschluß 35 und eine Leitung 36 bis zum Luftfederbalg 37 der linken Fahrzeugseite an der Vorderachse des Fahrzeugs. Über die Querdrossel 30 kann im begrenzten Umfange ein Austausch der Luft zwischen den Luft federbälgen 33 und 37 stattfinden.

Das Magnetventil 13 dient der Be- bzw. Entlüftung des Luftfeder balges 38 der angetriebenen Achse, insbesondere Hinterachse, auf der linken Seite des Fahrzeuges. Zu diesem Zweck führt eine Leitung 39 zum Anschluß 7 und weiter über eine Leitung 40 zum Luftfederbalg 38. Das Magnetventil 14 ist dem Luftfederbalg 41 der angetriebenen Achse auf der rechten Fahrzeugseite zugeord net. Eine Leitung 42 führt innerhalb des Gehäuses 2 zum Anschluß 6, an den eine Leitung 43 zum Luftfederbalg 41 angeschlossen ist.

Das Magnetventil 15 ist als 2/2-Wegemagnetventil ausgebildet und besitzt wiederum zwei konzentrische Sitze mit einer Querdrossel 30. Eine Leitung 44 führt zum Anschluß 9 und über eine Leitung 45 zum Luftfederbalg 46 auf der linken Fahrzeugseite einer Lift achse. Eine Leitung 47 führt zum Anschluß 8 und weiter über eine Leitung 48 zu dem Luftfederbalg 50 auf der rechten Seite des Fahrzeuges, bezüglich der Liftachse. Das Magnetventil 16 ist als 2/2-Wegemagnetventil ausgebildet. Von seinem Sitz rührt eine Leitung 49 zum Anschluß 10 und weiter über eine Leitung 51 zum Liftbalg 52 der Liftachse.

Ein Drucksensor 53, der zweckmäßig als Druck/Spannungs-Wandler ausgebildet ist, steht mit der Leitung 23 in Wirkverbindung und mißt daher den Druck im Vorratsbehälter 22. Auch den übrigen Leitungen können Drucksensoren 54, 55, 56, 57 und 58 zugeordnet sein. Sämtliche Drucksensoren 53 bis 58 erbringen Spannungs signale von Drücken außerhalb des Steuerblocks und geben diese Signale an die Steuereinrichtung 17 weiter. Damit sind die Drucksensoren 53 bis 58 ebenfalls integriert in dem Steuerblock 1 angeordnet.

Das Ausführungsbeispiel der Fig. 6 entspricht in weiten Bereichen dem Ausführungsbeispiel der Fig. 5. Lediglich das Magnetventil 27 ist hier als singuläres Anlagenteil außerhalb des Steuerblocks 1 angeordnet. Es ist auch hier als 2/2- Wegeventil ausgebildet und besitzt eine Querdrossel 30. Die Leitung 26 ist hier zum Anschluß 11 geführt, von dem eine Leitung 59 zum Magnetventil 27 führt. Leitungen 32 und 36 führen zum Luftfederbalg 33 bzw. 37 an der Vorderachse. Im Gehäuse 2 des Steuerblocks 1 ist hier zusätzlich ein Beschleunigungssensor 60 integriert, der ebenfalls auf der Platine 18 angeordnet sein kann.

Es ist auch möglich, die pneumatischen Anschlüsse 5 bis 11 auf der dem Deckel 3 entgegengesetzten Hauptfläche anzuordnen und die Befestigung des Steuerblocks über eine der nicht mit Magnetventilen besetzten Seitenwandungen vorzunehmen.

Bezugszeichenliste

1 - Steuerblock
2 - Gehäuse
3 - Deckel
4 - Anschluß
5 - Anschluß
6 - Anschluß
7 - Anschluß
8 - Anschluß
9 - Anschluß
10 - Anschluß
11 - Anschluß
12 - Magnetventil
13 - Magnetventil
14 - Magnetventil
15 - Magnetventil
16 - Magnetventil
17 - Steuereinrichtung
18 - Platine
19 - Leitung
20 - Leitung
21 - Leitung
22 - Vorratsbehälter
23 - Leitung
24 - Einlaßsitz
25 - Kern
26 - Leitung
27 - Magnetventil
28 - Sitz
29 - Sitz
30 - Querdrossel
31 - Leitung
32 - Leitung
33 - Luftfederbalg
34 - Leitung
35 - Anschluß
36 - Leitung
37 - Luftfederbalg
38 - Luftfederbalg
39 - Leitung
40 - Leitung
41 - Luftfederbalg
42 - Leitung
43 - Leitung
44 - Leitung
45 - Leitung
46 - Luftfederbalg
47 - Leitung
48 - Leitung
49 - Leitung
50 - Luftfederbalg
51 - Leitung
52 - Liftbalg
53 - Drucksensor
54 - Drucksensor
55 - Drucksensor
56 - Drucksensor
57 - Drucksensor
58 - Drucksensor
59 - Leitung
60 - Beschleunigungssensor

Claims

1. Steuerblock für eine Luftfederungsanlage für Fahrzeuge, die mindestens zwei zwischen einer ersten Achse und einem Fahrzeug aufbau des Fahrzeugs angeordnete Luftfederbälge (38, 41), eine elektrische Steuereinrichtung (17) und mindestens einen Weg sensor aufweist, wobei der Steuerblock (1) Anschlüsse (6, 7, 8, usw.) für die zu den Luftfederbälgen (38, 41 usw.) führenden pneumatischen Leitungen (40, 43) und einen Vorratsanschluß (5) sowie eine Entlüftungsöffnung aufweist und an dem Steuerblock (1) Magnetventile (12, 13, 14 usw.) angeflanscht sind, dadurch gekennzeichnet, daß als Magnetventile (12, 13, 14 usw.) direkt gesteuerte großquerschnittige Magnetventile vorgesehen sind, deren Kern druckentlastet ausgebildet und nach Art eines Kolbens mit einer Dichtung versehen ist, und daß die elektrische Steuer einrichtung (17) in den Steuerblock (1) integriert ist.

2. Steuerblock nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Steuereinrichtung (17) Drucksensoren (53, 54, 55 usw.) aufweist.

3. Steuerblock nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Steuereinrichtung (17) einen Beschleuni gungssensor (60) aufweist.

4. Steuerblock nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als direkt gesteuerte großquerschnittige Magnetventile (12, 13, 14 usw.) 3/2- bzw. 2/2-Wegemagnetventile vorgesehen sind.

5. Steuerblock nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Realisierung einer Querdrosselung ein 2/2-Wegemagnetventil (27) vorgesehen ist.

6. Steuerblock nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für eine weitere Achse oder Fahrzeugseite je ein weiteres direkt gesteuertes großquerschnittiges 2/2-Wegemagnetventil vorgesehen ist, das dem 3/2-Wegemagnetventil der ersten Achse nachge schaltet ist.

7. Steuerblock nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß für die Querdrosselung zwei konzentrische Ventilsitze (28, 29) vorgesehen sind, die mit dem als Ventilkörper ausgebildeten Kern zusammenarbeiten, wobei zumindest der Ventilsitz (29) mit dem größeren Durchmesser Schließfunktion aufweist.

8. Steuerblock nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (25) des Magnetventils (z. B. 12) zur Realisierung der Druckentlastung durchbrochen ausgebildet ist.