DE2558844C3 - Verfahren und Vorrichtung zum Versorgen einer durch ein Mehrkreis-Schutzventil abgesicherten Bremsanlage von Kraftfahrzeugen mit Druckluft - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Versorgen einer durch ein Mehrkreis-Schutzventil abgesicherten Bremsanlage von Kraftfahrzeugen mit Druckluft, wobei die einzelnen Behälterdrücke durch je ein Überströmventil mit unterschiedlichem Öffnungsund Schließdruck überwacht werden und die über das jeweilige Überströmventil fließende Druckluftmenge sowohl beim Auffüllen der Behälter als auch beim Druckausgleich zwischen den Behältern über eine dem Überströmventil in Auffüllrichtung vorgeschaltete veränderliche Drossel geführt wird. Die Erfindung zeigt gleichzeitig eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Aus der DE-OS 21 43 733 und der DE-OS 22 32 120 sind Mehrkreis-Schutzventile bekanntgeworden, die die Aufgabe lösen, die Überströmventile der intakten Kreise bei Ausfall eines Kreises bei Leerlaufdrehzahl des Motors mit Sicherheit zu öffnen. Es wird dort empfohlen, jedem eigentlichen Überströmventil eine Drosselstelle vorzuschalten, die in verschiedener Weise ausgebildet sein kann. Eine erste Ausführungsform zeigt eine feste Drosselbohrung mit unveränderlichem Querschnitt; durch den Sitz des Überströmventils werden am Kolben des Überströmventils zwei Wirkflächen gebildet, wobei die eine Wirkfläche bei geöffnetem Ventil von dem über die Drossel bereits gedrosselten Druck beaufschlagt wird. Es wird weiterhin empfohlen, jedem eigentlichen Überströmventil eine Drosselstelle mit veränderlichem Querschnitt vorzuschalten, die mit Hilfe eines in eine Bohrung eintauchenden Stiftansatzes ausgebildet und geformt ist, wobei einem kleinen Hub des Ventilkörpers eine entsprechende Drosselwirkung zugeordnet ist, während diese Drosselwirkung jedoch bei einem großen Hub des Ventilkörpers sprunghaft geändert bzw. völlig aufgehoben wird. Dabei ist der Stiftansatz kegelig geformt. Durch die DE-OS 22 32 120 ist auch eine zu dem kegeligen Stiftansatz analoge konstruktive Ausführung bekannt, bei der der Stiftan-

satz zylindrisch ausgebildet und kardanisch aufgehängt ist. Die Querschnittserweiterung wird dort im Bereich des Durchbruches am Gehäuse erzielt Auch hier wird die Drosselwirkung sprunghaft geändert Die Drosselstelle soll jedenfalls bei geöffnetem Oberströmventil 5 einen größeren Durchgangsquerschnitt haben als bei geschlossenem Ventil Bei voller öffnung verschwindet die Drosselwirkung. Nur während des anfänglichen öffnens der Oberströmventile findet eine Drossel* kkung statt, <jie aber lediglich darauf gerichtet ist die to Leckagemenge in einem der Kreise, der möglicherweise mit einem Defekt behaftet ist zu begrenzen; eine Druckregelung des Drackes in der Anströmung findet dagegen nicht stau. Die Stellung des Ventilkörpers des Oberströmventils ist ausschließlich vom Druck nach der is Drossel abhängig, und zwar bei sämtlichen Ausführungsformen. Aus der Gleichbehandlung der verschiedenen Ausführungsformen der Drosseln ist erkennbar, daß es bei diesen Ausführungsformen auf die Anordnung oder Nichtanordnung einer vom Eingangsdruck beaufschlagten Wirkfläche am Kolben — auch in geöffneter Stellung des Oberströmventils — nicht ankommt

Durch die Unterteilung der Wirkfläche des Ventilkörpers durch die Sitzanordnung in zwei Teilflächen wird sichergestellt daß der statische Öffnungsdruck des Überströmventils deutlich über dem statischen Schließdruck des Oberströmventils liegt so daß zum Schließen des Ventils ein entsprechender Druckabfall erforderlich ist. Es ist erwünscht diesen Schließdruck niedriger eis den öffnungsdruck zu halten, damit innerhalb der Anlage ein laufender Luftausgleich zwischen den Behältern möglich ist Bei diesem Luftausgleich stehen bei den bekannten Schutzventilen große Querschnitte zur Verfugung, so daß bei Vorhandensein eines defekten Kreises auch der Druck im intakten Kreis schnell auf den statischen Schließdruck des Überströmventils abgesenkt wird. Damit ergibt sich eine große Wahrscheinlichkeit daß dynamische Druckschwankungen in regelmäßiger Folge auftreten können, die sich nachteilig auswirken. Durch die weniger starke bzw. völlig weggefallene Drosselwirkung bei großem Hub des Ventilkörpers ist die Wahrscheinlichkeit daß der Druck im intakten Kreis in starkem Maße abfällt besonders groß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art und eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens auf7"zeigen, bei dem unabhängig von einer eventuell vorhandenen Leckgröße in einem der Kreise eine sichere Befüllung sämtlicher Kreise ohne dynamische Druckschwankungen erreicht wird. Es muß sichergestellt sein, daß beim Befüllen der Gesamtanlage die Öffnungsdrücke aller Überströmventile auch dann erreicht werden, wenn dt" über die einzelnen Ventile abströmende ' .uftmenge größer werden könnte als die Förderleistung des Kompressors.

Erfindungsgemäß wird dies bei einem Verfahren der eingangs beschriebenen Art dadurch erreicht daß der Druck in Auffüllrichtung vor der jeweiligen Drossel jedes Überströmventils unabhängig vom Druck hinter jedem Überströmventil und unabhängig von der durch das jeweilige Überströmventil strömenden Druckluftmenge so lange in einem bestimmten, über dem Öffnungsdruckbereich der Überströmventile und unterhalb des Abschaltdruckes des Druckreglers liegenden Bereich geregelt wird, bis der Druck hinter den einzelnen Überströmventilen sich weitgehend an den Druck vor den jeweiligen Drosseln angeglichen hat Es kommt also darauf an, den Druck vor der Drosselstelle — nicht nach der Drosselstelle — zu regem. Der Druck soll auf der Eingangsseite möglieh« konstant gehalten werden, unabhängig von dem sich auf der Ausgangsseite einstellenden Druck, solange ein für die Regelung ausreichendes Druckgefälle zwischen dem Eingangsund dem Ausgangsdruck vorhanden ist

Eine der Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens kennzeichnet sich erfindungsgemäß dadurch, daß die Drossel als Drosselventil ausgebildet ist dessen Wirkfläche von dem zu regelnden Druck beaufschlagt ist Die Wirkfläche muß auch dann funktionsmäßig bereitstehen, wenn sich das Überströmventil in der Offenstellung befindet um eine Druckregelung bewirken zu können, falls diese erforderlich ist Andererseits stört aber die Drosselwirkung in diesem Betriebszustand wenig, weil ein großer Luftmengenaustausch zwischen den einzelnen Behältern zu diesem Zeitpunkt nicht mehr stattfindet Die Wirkfläche des Drosselventils ist im wesentlichen nur von dem zu regelnden Druck beaufschlagt

Die Druckregelung über das Drosselventil ist sehr feinfühlig ausgebildet Dies steht völlig im Gegensatz zum Stand der Technik, bei dem dem Überströmventil eine Drossel mit Stiftansatz vorgeschaltet ist, bei dem große Querschnittsänderungen der Drossel vorgesehen sind, die eine feinfühlige Regelung unmöglich machen. Außerdem wird der große Querschnitt an der Drossel gerade dann freigegeben, wenn das Druckgefälle klein ist also die Behälter weitgehend aufgefüllt sind. Ist dies aber der Fall, dann ist es unnötig, große Mengen strömen zu lassen und hierfür große Querschnitte zur Verfügung zu stellen. Bei plötzlich auftretendem Druckgefälle, beispielsweise infolge von Defekten, wird aus den intakten Kreisen über den großen Querschnitt sehr viel Luft abgezogen, so daß ein schneller Druckabfall im intakten Kreis entsteht. Dieser Druckabfall kann bis zum Schließdruck des Überströmventils gehen, so daß dann über die Nachspeisung des Kompressors zunächst erst wieder der öffnungsdruck des Überströmventils erreicht werden muß. Dieser Vorgang wiederholt sich dann periodisch.

Der Ventilkörper des Drosselventils kann kolbenartig geführt sein und einen Durchmesser aufweisen, der dem Durchmesser seiner Wirkfläche entspricht. Damit ist die Stellung des Ventilkörpers des Drosselventils völlig unanhängig von dem schon gedrosselten Druck.

In einer anderen Ausführungsform der Vorrichtung ist es möglich, das Drosselventil mit dem Überströmventil baulich zu vereinigen, so daß der federbeaufschlagte Ventilkörper des Überströmventils eine von dem zu regelnden Druck beaufschlagte Wirkfläche aufweist und zusammen mit einem Gehäuseteil die Drossel bildet. Hierdurch wird der bauliche Aufwand verkleinert. Die Drossel besitzt eine konstante Durchtrittsfläche und einen feinfühlig veränderbaren Durchströmwiderstand. Die konstante Durchtrittsfläche gestattet eine feinfühlige Regelung, die durch die Drosseln im Stand der Technik mit großer Änderung der Durchtrittsfläche nicht möglich ist. Dabei wird der veränderbare Durchströmwiderstand von einer veränderlichen Spaltlänge gebildet.

Der veränderbare Durchströmwiderstand kann von einer der konstanten Durchtrittsfläche nachgeschalteten veränderlichen Durchtrittsfläche, insbesondere der des Überströmventils, gebildet werden. Damit ergibt sich der Vorteil, die konstante Durchtrittsfläche auf

besonders einfache Weise zu realisieren, nämlich beispielsweise durch eine Engstelle, insbesondere eine enge Bohrung.

Weiterhin kann die wirksame Fläche des Ventilkörpers in drei Wirkflächen unterteilt sein, wobei die erste Wirkfläche die Wirkfläche des Drosselventils bildet und von dem zu regelnden Druck beaufschlagt ist, zwischen der ersten Wirkfläche und der zweiten Wirkfläche der konstante Durchströmquerschnitt angeordnet ist und der Sitz des Überströmventils diese beiden Wirkflächen von der dritten Wirkfläche trennt. Die erste Wirkfläche kann dabei entweder innen angeordnet und als Kreisfläche ausgebildet sein, oder aber außen als Kreisringfläche vorgesehen sein, über die dann die Ansteuerung stattfindet. is

Sofern die konstante Durchtrittsfläche des Drosselventils bei veränderlichem Hub realisiert ist, wird die Regelung besonders feinfühlig; allein die Spaltlänge, die veränderlich ist, verändert den Durchströmwiderstand nur in einem bestimmten engen Bereich. Die Begrenzung der Druckregelung auf diesen Bereich wirkt sich auch vorteilhaft in einer verzögerten Rückströmung bzw. in dem langsam vor sich gehenden Austausch zwischen den einzelnen Behältern aus.

Es ist auch möglich, daß die konstante Durchtrittsfläehe zur Beaufschlagung der zweiten Wirkfläche des Ventilkörpers eine ortsfeste Drosselbohrung ist. sich also in einfachster Weise realisieren läßt. Es ist aber auch möglich, daß die konstante Durchtrittsfläche zur Beaufschlagung der zweiten Wirkfläche des Ventilkörpers ein Ringspalt ist.

Die Feder des Ventilkörpers des Überströmventils ist zur Realisierung der veränderlichen Durchtrittsfläche in Verbindung mit dem Sitz des Überströmventils hart ausgebildet, um die mögliche Veränderung des Durchtrittswiderstandes im Sinne einer feinfühligen Regelung klein zu halten.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen sowohl prinzipiell wie auch in konkreten Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigt

F i g. 1 ein Schaltschema aus einer Verzweigung eines Mehrkreis-Schutzventils,

F i g. 2 eine schematische Darstellung eines Mehrkreis-Schutzventils,

F i g. 3 einen Schnitt durch ein Vierkreis-Schutzventil in konstruktiver Ausführung,

F i g. 4 ein Diagramm des Eingangsdruckes über der Zeit und

F i g. 5 ein Diagramm der Behälterdrücke über der Zeit.

In F i g. 1 ist in schematischer Weise ein Zweig eines Mehrkreis-Schutzventils mit den beiden Luftversorgungskreisen 1 und II dargestellt. Es versteht sich, daß das Mehrkreis-Schutzventil auch für weitere Luftversorgungskreise ausgebildet sein kann. Über eine Anströmung 1 zu dem Mehrkreis-Schutzventil gelangt Druckluft von einer nicht dargestellten Druckluftversorgungsanlage. Dieser Druck P\ in der Anströmung 1 gelangt über eine Verzweigung 2 an die Eingangsseite je eines Drosselventils 3. Jedem Luftversorgungskreis ist ω ein derartiges Drosselventil 3 zugeordnet. Nachgeschaltet zu jedem Drosselventil ist ein Überströmventil 4 angeordnet Zwischen dem Drosselventil 3 und dem Oberströmventil 4 ergibt sich der Druck P21 bzw. P₂₂ des ersten und zweiten Luftversorgungskreises. Der Druck an der Ausgangsseite der Überströmventile 4 ist mit Pj, bzw. Pn bezeichnet Dies ist gleichzeitig der Druck in Behältern 5 der beiden Luftversorgungskreise 1 und II.

Es ist ein Defekt im Luftversorgungskreis I eingezeichnet, der beispielsweise in einem Bruch der zu dem Behälter 5 führenden Leitung bestehen kann. Unterhalb dieses Schallbildes befindet sich in mathemalischer Form die Aufgabe, die es zu lösen gilt, nämlich

P\ > (P22)öll. > C^Oöff.

Dies bedeutet, daß der Druck P\ in der Anströmung 1 größer sein muß als der Öffnungsdruck des Überströmventils 4 des Luftversorgungskreises II, welcher intakt ist. Dies ist um so schwieriger zu erreichen, je kleiner der Öffnungsdruck P21 des Überströmventils 4 des defekten Luftversorgungskreises I ist.

In Fig.2 ist schematisch ein Vierkreisschutzventil dargestellt, bei dem vier Luftversorgungskreise I. II. Ill und IV gleichberechtigt von der Anströmung 1 abzweigen.

In jedem der einzelnen Luftversorgungskreise ist wiederum ein Drosselventil 3 einem Überströmventil 4 vorgeordnet. Das Drosselventil 3 ist ein solches, welches den Druck Pi auf seiner Eingangsseite möglichst konstant hält, unabhängig von dem sich auf der Ausgangsseite einstellenden Druck P_2] bzw. P₂₂, P₂₅ und P24. solange ein für die Regelung ausreichendes Druckgefälle Pi - P?i usw. zwischen dem Eingangs- und dem Ausgangsdruck an dem Drosselventil 3 vorhanden ist. Bei dem dargestellten Drosselventil 3 handelt es sich um ein solches, dessen Wirkfläche mit dem Durchmesser Ds 1 im wesentlichen nur von dem Eingangsdruck Pi beaufschlagt ist. Das Ventil ist druckentlastet ausgebildet, d. h. der Durchmesser Dk 1 ist gleich groß wie der Durchmesser Ds 1. Damit hat der Druck P₂I keine Gelegenheit, sich auf die Stellung des Ventilkörpers des Drosselventils 3 auszuwirken. Wie ersichtlich, besitzt dieses Drosselventil 3 keine Schließstellung bzw. keine Dichtfläche, so daß ein statischer Druckausgleich bei unendlich langer Zeit stattfinden kann.

Jedem Drosselventil 3 in den einzelnen Luftversorgungskreisen ist ein Überströmventil 4 an sich bekannter Bauart nachgeschaltet. Dieses weist einen Ventilkörper 6 auf, der über eine Feder 7 beaufschlagt wird. Die Kraft der Feder 7 ist einstellbar. Somit ist der öffnungsdruck des Überströmventils 4 einstellbar. Das Überströmventil 4 besitzt einen Sitz 8, der mit einer Vemilfläche 9 an dem Ventilkörper 6 zusammenarbeitet. Das Drosselventil 3 und das Überströmventil 4 bzw. die entsprechenden Ventilkörper weisen Wirkflächen auf. Wesentlich ist die erste Wirkfläche 10, die die Anströmwirkfläche des Druckregelventils durch den Druck Pi darstellt. Die zweite Wirkfläche 11 ist hier im Bereich des Ventiikörpers 6 des Überströmventils 4 vorgesehen. Die dritte Wirkfläche 12 wird von dem Sitz 8 an dem Ventilkörper 6 abgetrennt Diese dritte Wirkfläche 12 steht unter Einfluß des Ausgangsdruckes P31 bzw. P₃₂ usw, d.h. des Behälterdruckes des zugehörigen Luftversorgungskreises.

In F i g. 3 ist eine konstruktive Ansführangsmöglichkeit des Mehrkreis-Schutzventils am Beispiel eines Vierkreis-Schutzventils dargestellt Zu dem gemeinsamen Gehäuse 13 führt von der Druckluftbeschaffungsanlage her die Leitung zu der etwa in der Mitte angeordneten Anströmung 1 mit dem Druck Pi. Von dort führt ein Kanal 14 zu den beiden Drosselventilen 3 und Überströmventilen 4 der beiden Luftversorgungskreise I und II. In jedem Luftversorgungskreis ist das Drosselventil 3 und das Oberströmventil 4 baulich vereinigt Die Ventilausbildung im Bereich der beiden Luftversorgungskreise I und Il ist identisch ausgebildet.

Von dem Kanal 14 zweigen Verbindungsbohrungen 15 ab, die hülsenartig ausgebildet sind. Der Ventilkörper 6 des kombinierten Drossel-Überströmventils 3, 4 besitzt eine erste Wirkfläche 10, die von einer Dichtung 16 eingeschlossen ist und über den Kanal 14, die Verbindungsbohrung 15 und eine Leitung 17 mit Druck beaufschlagt wird. Die zweite Wirkfläche 11 wird am Ventilkörper 6 zwischen der Dichtung 16 und der Ventilfläche 9 bzw. dem Sitz 8 gebildet. Diese Wirkfläche 11 entspricht der Anströmfläche des Überströmventils 4. Der Ventilkörper 6 besitzt außerhalb der Ventilfläche 9 die dritte Wirkfläche 12, auf der er vom Behälterdruck beaufschlagt wird. Der Ventilkörper 6 ist über die Feder 7 gehäuseseitig abgestützt. Die Kraft der Feder 7 ist über eine Stellschraube einstellbar. Mit ihrer Hilfe wird der öffnungsdruck des Überströmventils 4 eingestellt. Es versteht sich, daß der Ventilkörper 6 im Gehäuse 13 dichtend geführt ist. Der Raum, in dem die Feder 7 vorgesehen ist, ist zwecks Luftausgleiches mit der Atmosphäre verbunden. Von der dritten Wirkfläche 12 führt eine Leitung 18 zu dem Behälter 5 des Luftversorgungskreises 1.

Die zweite Wirkfläche 11 wird aus der Verbindungsbohrung 15 heraus über eine konstante Durchtrittsfläche 22 — hier in der Ausbildung als enge Bohrung — mit Druck beaufschlagt und angeströmt. Sämtliche Luft, die zu dem Behälter 5 eines Kreises gelangt, muß über diese konstante Durchtrittsfläche 22 geführt werden. Hinter dieser konstanten Durchtrittsfläche spannt sich eine veränderliche Durchtrittsfläche 23 zwischen dem Sitz 8 und der Ventilfläche 9 des Überströmventils 4 auf.

Von der dritten Wirkfläche 12 jedes kombinierten Drossel-Überströmventils 3, 4 gelangt Druckluft über Leitungen 19 zu zwei Rückschlagventilen 20, die in an sich bekannter Weise angeordnet sind. Von dort führt ein gemeinsamer Kanal 21 auf die Anströmseite der kombinierten Drossel-Überströmventile 3, 4 der Luftversorgungskreise III und IV.

Auch bei dem kombinierten Drossel-Überströmventil 3, 4 des Luftversorgungskreises III sind die drei «o Wirkflächen 10,11 und 12 verwirklicht. Aus dem Kanal 21 gelangt die Druckluft über die Verbindungsbohrung 15 auf die erste Wirkfläche 10 und auch weiterhin durch den Ringspalt der konstanten Durchtrittsfläche 22 mit veränderlicher Spaltlänge 24 zu der zweiten Wirkfläche 11. Das Überströmventil 4 wird auch hier zwischen dem Sitz 8 und der Ventilfläche 9 gebildet. Nach außen schließt sich auch hier die dritte Wirkfläche 12 an. Über die Leitung 18 gelangt auch hier schließlich Luft in den nicht dargestellten Behälter des Luftversorgungskreises so iii.

Wesentlich bei dieser Ausführungsform ist daß das eigentliche Drosselventil 3 eine konstante Durchtrittsfläche 22 aufweist und sein Durchströmwiderstand nur über die veränderliche Spaltlänge 24 infolge von Bewegungen des Ventilkörpers 6 geregelt wird, was, wie ersichtlich, in sehr feinfühliger Weise geschehen kann.

Die anhand des Luftversorgungskreises IV dargestellte Ausführungsform des kombinierten Drossel-Oberströmventils 3,4 weist teilweise Merkmale der Ventile *o der Luftversorgungskreise 1 und II und auch des Luftversorgungskreises III auf. Der Ventilkörper 6 ist hier im Gehäuse 13 dichtend geführt Die konstante Durchtrittsfläche 22 ist auch hier durch einen Ringspalt und nicht durch eine enge Bohrung realisiert so daß die *' Dichtung 16 in Fortfall kommen kann.

Es versteht sich, daß bei einem Mehrkreis-Schutzventil in der Regel nur eine Ausführungsform der hier gezeigten drei Arten in allen Luftversorgungskreisen Anwendung findet.

Das Diagramm in Fig.4 zeigt die eigentliche Problematik, die es bei dem Schutzventil zu lösen gilt. Es ist erforderlich, den Druck Pi in der Anströmung 1 so zu regeln, nämlich durch das Drosselventil 3 jedes Luftversorgungskreises, daß er sich beim Auffüllen der Behälter 5 der Luftversorgungskreise so einstellt, wie dies in durchgezogener Linienführung angedeutet ist. Dies bedeutet einerseits, daß der Abschaltdruck des Druckreglers nicht erreicht werden darf, bevor nicht sämtliche Luftbehälter 5 ordnungsgemäß aufgefüllt sind. Erst nach dieser Zeit darf sich der Druck P₁ dem Abschaltdruck des Druckreglers nähern und diesen erreichen, so daß der Druckregler auf die Leerlaufphase umschaltet. Andererseits ist es aber erforderlich, den Druck Pi in dem angedeuteten Bereich so hoch einzuregeln, daß er über dem öffnungsdruck sämtlicher Überströmventile 4 des Schutzventils liegt. Erfahrungsgemäß liegen die Öffnungsdrücke von beispielsweise vier Überströmventilen 4 gemäß F i g. 3 trotz sorgfältiger Einstellung in einem gewissen Bereich, der hier schraffiert angedeutet ist. Der Druck Pi darf beim Auffüllen der Anlage nicht in diesen Bereich hineingeführt werden, weil dann der öffnungsdruck von einem oder mehreren der Luftversorgungskreise nicht erreicht wird. Dies ist um so wichtiger, falls bei den geöffneten Luftversorgungskreisen ein Defekt vorliegt und damit ein weiteres Ansteigen des Eingangsdruckes Pi verhindert würde. Wenn der Druck Pi nur im Bereich des Öffnungsdruckbereiches, wie gestrichelt angedeutet, eingeregelt würde, könnte es vorkommen, daß ein intakter Kreis mit höherem öffnungsdruck überhaupt nicht befüllt wird.

Bei einem normalen Defekt in dem Luftversorgungskreis I, bei welchem die durch das Leck abströmende Luftmenge kleiner als die vom Kompressor gelieferte Luftmenge ist, werden sämtliche intakten Kreise geöffnet und befüllt, wobei der Verlauf des Druckes Pi in der Anströmung 1 sich zunächst wie in Fig.4 dargestellt verhält. Mit zunehmendem Druckausgleich zwischen Pi und den Behältern 5 der intakten Kreise wird sich Pi erhöhen und damit auch die erste Wirkfläche 10 des Drosselventils 3 des defekten Kreises höher beaufschlagen, was zu einer Hubbewegung und damit zu einer Verringerung des Strömungswiderstandes des Drosselventils 3 des defekten Kreises führt. Damit geht auch mehr Luft über den defekten Kreis verloren und es entsteht — unterhalb des Abschaltdrukkes — ein Gleichgewichtszustand, in welchem die über den Defekt abströmende Lufimengc der naehgespeisien Luftmenge des Kompressors gleich wird Es ist leicht einzusehen, daß im Falle eines kleinen Lecks, wenn also die Fördermenge des Kompressors überwiegt ein weiterer Druckanstieg von Pi und damit auch der übrigen Systemdrücke — selbst bis zum Abschaltdruck des Kompressors — möglich ist

Wenn dagegen der fiber das Leck mögliche Luftverlust größer als die vom Kompressor nachgespeiste Luftmenge ist gilt F i g. 5. In F i g. 5 ist ein Diagramm des Behälterdruckes über der Zeit aufgetragen, und zwar für einen Schadensfall, wie er gemäß Fig. 1 eingezeichnet worden ist bei dem jedoch noch die Besonderheit gilt daß über den Defekt mehr Luft verlorengeht als der Kompressor der Luftversorgungsanlage in die Anströmung 1 nachfordern kann. Der Behälterdruck P₃₂ im Behälter 5 des intakten Kreises II ist in durchgezogener Linienführung und der Behälter-

druck P31 des defekten Luftversorgungskreises 1 in gestrichelter Linienführung dargestellt. Beim Auffüllen der Anlage wird zunächst das Überströmventil 4 des defekten Luftversorgungskreises I öffnen, weil dieses Überströmventil 4 bei Annahme des ungünstigsten Falles den niedrigsten Öffnungsdruck aufweisen soll. Das Überströmventil 4 des Luftversorgungskreises I wird also zuerst öffnen, so daß über diesen Kreis Luft verlorengeht. Es kann sich jedoch aufgrund des Defektes auf der dritten Wirkfläche 12 des Überströmventils 4 des Luftversorgungskreises I kein Gegendruck aufbauen, so daß große freigegebene öffnungsquerschnitte vermieden werden. Auch der Strömungswiderstand des Drosselventils 3 bleibt groß, weil bei kleinen Hüben die Spaltlänge 24 nur unwesentlich verkürzt wird bzw. eine kleine veränderliche Durchtrittsfläche 23 aufgespannt wird, die den Durchsatz durch die konstante Durchtrittsfläche 22 nur unwesentlich erhöht. Infolgedessen kann der Druck Pi so hoch gehalten werden, daß auch das Überströmventil 4 des intakten Luftversorgungskreises II geöffnet wird, so daß im Behälter 5 des intakten Luftversorgungskreises II so lange eingespeist werden kann, bis ein Druckausgleich mit Pi stattgefunden hat. Auch hier wird jetzt die erste Wirkfläche 10 des Drosselventils 3 des defekten Kreises I höher beaufschlagt, was zu einer Hubbewegung und damit zu einer Verringerung des Strömungswiderstandes des Drosselventils 3 des defekten Kreises 1 führt. Damit geht auch mehr Luft über den defekten Kreis I verloren. Es ist auch ein Druckanstieg des Druckes P₁, feststellbar, der sich auch auf die dritte Wirkfläche 12 des Überströmventils 4 des defekten Kreises I auswirkt. Dieses führt zu einer weiteren öffnung des Überströmventils 4, so daß die verlorengehende Luftmenge die von dem Kompressor nachgespeiste Luftmenge überschreiten kann. Das hat zur Folge, daß das Drosselventil 3 des defekten Kreises I nicht mehr in der Lage ist, den Druck Pi in der Anströmung 1 und damit auch den Druck P^ im Behälter des intakten Kreises in voller Höhe aufrechtzuerhalten. Dieser Druck fällt demzufolge ab und gleicht sich mit dem Druck Pji aus. Bei weiterem Absinken kann der Schließdruck des Überströmventils 4 des defekten Kreises I erreicht werden. Dann schließt das Überströmventil 4 des defekten Kreises. Der abgeschlossene Druck P31 fällt über das Leck weiter ab, während der Behälterdruck P« im intakten Kreis nun durch Druckerhöhung von Pi ebenfalls wieder erhöht werden kann, bis er gemeinsam mit Pi wieder den öffnungsdruck des Überströmventils 4 des defekten Kreises I erreicht. Dann wiederholt sich der Druckverlauf periodisch. Beim Stand der Technik linden diese Perioden in relativ gedrängten Zeiträumen statt, weil jeweils relativ große Äusgieichsquerschnitte zur Verfügung gestellt werden. Dies ist aber gerade nachteilig und gemäß der Erfindung werden nur relativ enge Ausgleichsquerschnitte zur Verfügung gestellt, so daß die Perioden zeitlich gedehnt und damit ungefährlicher werden.

Im Zusammenhang mit den vorstehenden Ausführungen ergibt sich damit für das Mehrkreis-Schutzventil gemäß F i g. 3 folgende Wirkungsweise:

Beim Befallen der Bremsanlage durch die Druckluftbeschaffungseinrichtung gelangt Druckluft unter einem sich erhöhenden Druck Pi zu der Anströmung 1 des Mehrkreis-Schutzventfls und von dort in die beiden Verbindungsbohrungen 15 der Luftversorgungskreise I und II. Die erste Wirkfläche 10 der beiden kombinierten Drossel-Überströmventile 3,4 wird über die Leitung 17 beaufschlagt, während die beiden Wirkflächen 11 über die konstanten Durchtrittsflächen 22 beaufschlagt werden. Eines dieser beiden Ventile wird einen niedrigeren Öffnungsdruck aufweisen, so daß das zugehörige Überströmventil 4 geringfügig öffnen wird und sich dynamische Verhältnisse an diesem kombinierten Drossel-Überströmventil 3, 4 einstellen werden. Im betreffenden Behälter 5 wird sich der Behälterdruck Pj aufbauen. Das Drosselventil 3 sorgt dafür, daß der Eingangsdruck Pi weiterhin steigen kann, so daß auch der Öffnungsdruck des kombinierten Drossel-Überströmventils 3, 4 des anderen Luftversorgungskreises öffnet, wobei analoges geschieht. Mit dem Befüllen der beiden zugeordneten Behälter 5 gelangt auch gleichzeitig Druckluft über die beiden Rückschlagventile 20 vor die kombinierten Drossel-Überströmventile 3, 4 der Luftversorgungskreise 111 und IV. weil die Rückschlagventile 20 nur einen sehr kleinen Druckverlust aufweisen. Die Drossel-Überströmventile 3,4 verhalten sich dynamisch so, wie dies in F i g. 4 dargestellt ist. Der Eingangsdruck Pi lastet in seiner vollen Höhe an sich nur auf der Wirkfläche 10, während die zweite Wirkfläche 11 von einem niederen Druck beaufschlagt wird. Die dritte Wirkfläche 12 kann immer nur von dem Behälterdruck P₃ beaufschlagt werden. Hierdurch ist es möglich, daß der Eingangsdruck Pi weiterhin gesteigert wird, und zwar über den Öffnungsdruckbereich sämtlicher Überströmventile 4 hinaus in einen Bereich unterhalb des Abschaltdruckes des Druckreglers. Dies bedeute:, daß in sämtlichen Luftversorgungskreisen 1,11. Hl und IV die Behälter 5 aufgefüllt werden, wobei sich die Druckdifferenz an den Drosselventilen 3 laufend verkleinert und dabei gleichzeitig die überströmende Luftmenge abnimmt. Nachdem die Behälter bei im wesentlichen konstantem Eingangsdruck Pi aufgefüllt sind, findet eine weitere Druckerhöhung statt, wobei bei geringer Strömung sich sowohl der Eingangsdruck als auch der Behälterdruck etwa gemeinsam dem Abschaltdruck des Druckreglers nähern, wie dies in Fig.4 dargestellt ist.

Die kombinierten Drossel-Überströmventile 3, 4 verhalten sich sodann statisch, d. h. sie werden auf allen drei Wirkflächen 10, 11 und 12 von diesem Druck beaufschlagt und erreichen dabei ihre maximale Offensteüung. Es ist aber ersichtlich, wie ein nachfolgender Druckausgleich zwischen den Behältern nur relativ langsam, d. h. verzögert, durchgeführt werden kann, weil der Ausgleich von Druckluft durch die konstante Durchströmfläche 22 vor sich gehen muß. Auch bei sehr weiter Offenstellung der Überströmventile 4 wird also ein kleiner Querschnitt für Ausgleichsströmungen zur Verfügung gestellt.

Sofern nun ein Leck auftritt, beispielsweise im Luftversorgungskreis 1, wie in F i g. 1 angedeutet, so erniedrigt sich der Druck, der auf die dritte Wirkfläche 12 des Überströmventils 4 einwirkt Der Ventilkörper 6 wird sich in Richtung auf eine Schließposition bewegen. Dies wird noch dadurch verstärkt daß auch die zweite Wirkfläche 11 infolge des sich nun einstellenden dynamischen Verhaltens des kombinierten Drossel-Überströmventils 3, 4 am Luftversorgungskreis I mit einem minderen Druck beaufschlagt wird. Bei dieser Bewegung in Richtung auf die Schließposition wird aber der Strömungswiderstand des Drosselventils 3 durch Verkleinerung der veränderlichen Durchtrittsfläche 23 feinfühlig erhöht Dies geschieht in der Weise, daß der Druck Pi ansteigen kann und sich in einem Bereich einregelt in welchem er mit Sicherheit über dem

Öffnungsdruckbereich sämtlicher Überströmventile 4 liegt. Dies gilt für den Fall, daß über das Leck eine geringere Luftmenge abströmt, wie sie vom Kompressor nachgefördert werden kann. Der andere Fall wurde bereits im Zusammenhang mit Fig. 5 erläutert.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (13)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Versorgen einer durch ein Mehrkreis-Schutzventil abgesicherten Bremsjinlage von Kraftfahrzeugen mit Druckluft, wobei die einzelnen Behälterdrücke durch je ein Überströmventil mit unterschiedlichem Öffnungs- und Schließdruck überwacht werden und die über das jeweilige Oberströmventil fließende Druckluftmenge sowohl beim Auffüllen der Behälter als auch beim Druckausgleich zwischen den Behältern über eine dem Oberströmventil in Auffüllrichtung vorgeschaltete veränderliche Drossel geführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck (Pi) in Auffüllrichtung vor der jeweiligen Drossel jedes Oberströmventils (4) unabhängig vom Druck (P_n; Pv, Pa; Pu) hinter jedem Oberströmventil (4) und unabhängig von der durch das jeweilige Oberströmventil (4) strömenden Druckluftmenge so lange in einem bestimmten, über dem Öffnungsdruckbereich der Überströmventile (4) und unterhalb des Abschaltdruckes des Druckreglers liegenden Bereich geregelt wird, bis der Druck (Pw, P^₂; Pa: Ph) hinter den einzelnen Überströmventilen (4) sich weitgehend an den Druck vor den jeweiligen Drosseln angeglichen hat.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drossel als Drosselventil (3) ausgebildet ist, dessen ^M Wirkfläche (10) von dem zu regelnden Druck (P₁) beaufschlagt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirkfläche (10) des Drosselventils (3) im wesentlichen nur von dem zu regelnden Druck (P\) beaufschlagt ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventiikörper des Drosselventils (3) kolbenartig geführt ist und einen Durchmesser (Di, \) aufweist, der dem Durchmesser *o (Di 1) seiner Wirkfläche (10) entspricht.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der federbeaufschlagte Ventilkörper (6) des Überströmventils (4) eine von dem zu regelnden Druck (P\) +5 beaufschlagte Wirkfläche (10) aufweist und zusammen mit einem Gehäuseteil die Drossel bildet.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Drossel eine konstante Durchtrittsfläche (22) und einen feinfühlig veränderbaren Durchströmwiderstand aufweist (F i g. 3 unten und oben).

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß der veränderbare Durchströmwiderstand von einer veränderlichen Spaltlänge (24) gebildet wird (F i g. 3 oben).

8 Vorrichtung nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß der veränderbare Durchströmwiderstand von einer der konstanten Durchtrittsfläche (22) nachgeschalteten veränderlichen Durchtrittsfläche (23), insbesondere der des Überströmventils (4), gebildet wird (F i g. 3 unten).

9. Vorrichtung nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die wirksame Fläche des Ventilkörpers (6) in drei Wirkflächen (10,11 und 12) unterteilt ist, wobei die erste Wirkfläche (10) die Wirkfläche des Drosselventils (3) bildet und von dem zu regelnden Druck beaufschlagt ist, zwischen der ersten Wirkfläche (10) und der zweiten Wirkfläche (11) die konstante Durchtrittsfläche (22) angeordnet ist und der Sitz (8) des Oberströmventils (4) diese beiden Wirkflächen (10 und 11) von der dritten Wirkfläche (12) trennt

10. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die konstante Durchtrittsfläche (22) des Drosselventils (3) bei veränderlichem Hub realisiert ist

11 Vorrichtung nach Anspruch 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die konstante Durchtrittsfläche (22) zur Beaufschlagung der zweiten Wirkfläche (11) des Ventilkörpers (6) eine ortsfeste Drosselbohrung ist

! 2. Vorrichtung nach Anspruch 7 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die konstante Durchtrittsfläche (22) zur Beaufschlagung der zweiten Wirkfläche (11) des Ventilkörpers (6) ein Ringspalt ist

13. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (J) des Ventilkörpers (6) des Oberströmventils (4) zur Realisierung der veränderlichen Durchtrittsfläche (23) in Verbindung mit dem Sitz (8) des Überströmventils (4) hart ausgebildet ist.