DE19710814C1 - Druckluftaufbereitungseinrichtung für Druckluftbeschaffungsanlagen auf Kraftfahrzeugen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Druckluftaufbereitungseinrichtung für Druckluftbeschaffungsanlagen von Kraftfahrzeugen mit den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen. Die Erfindung läßt sich unabhängig davon anwenden, ob ein mecha­ nisch-pneumatischer und/oder ein elektropneumatisch ausgebil­ deter Druckregler Bestandteil der Druckluftaufbereitungseinrich­ tung ist. Die Steuer- und Betätigungseinheiten können, müssen aber nicht vorgesehen sein.

Eine elektropneumatisch ausgebildete Druckluftaufbereitungs­ einrichtung der eingangs beschriebenen Art ist aus der DE 44 21 575 A1 bekannt. In einem gemeinsamen Gehäuse sind sowohl ein elektropneumatisch ausgebildeter Druckregler wie auch ein elektropneumatisch ausgebildetes Mehrkreisschutzventil und ein Lufttrockner vereinigt. Als Steuereinheiten für den Druckregler einerseits und die verschiedenen Kreise des Mehrkreisschutz­ ventils andererseits dienen gleichartige Elemente in Form eines entgegen der Strömungsrichtung schließenden Rückschlagventils, dem eine Betätigungseinheit aus einem Kolben mit Stößel zuge­ ordnet ist, der wiederum elektrisch vorgesteuert ist. Das Rückschlagventil des Druckreglers ist ein als Sicherheitsventil ausgebildetes Auslaßventil, welches also in die Atmosphäre öffnet, während die Rückschlagventile des Mehrkreisschutzventils in die einzelnen Betriebskreise öffnen. Das Rückschlagventil des Druckreglers kann beispielsweise einen Öffnungsdruck von 13 bar aufweisen, der zugleich den Sicherheitsdruck der Druckluftauf­ bereitungseinrichtung darstellt. Entsteht aus irgendwelchen Gründen im Durchtrittsraum der Druckluftaufbereitungseinrichtung ein höherer Druck, dann öffnet das Rückschlagventil des Druck­ reglers und begrenzt den Druck im Durchtrittsraum auf den einge­ stellten Sicherheitsdruck. Auch die den einzelnen Kreisen zuge­ ordneten Rückschlagventile werden eingestellt und bestimmen somit den jeweiligen Kreissicherungsdruck.

In der Patentanmeldung 197 00 243.9 ist bereits vorgeschlagen worden, eine Druckluftaufbereitungseinrichtung bereitzustellen, in der der Druckregler mit einem relativ hohen Druck arbeitet und die zu den einzelnen Kreisen führenden Versorgungsleitungen mit unterschiedlichen Drücken versorgt werden. Diese unter­ schiedlichen Drücke können beispielsweise in der Weise gestaf­ felt sein, daß die beiden Betriebsbremskreise je mit einem Druck von 12 bar versorgt werden, während beispielsweise der zum Anhängersteuerventil führende dritte Kreis einen Arbeitsdruck von 8,5 bar und einen Mindestdruck von 7,5 bar aufweisen soll. Wichtig ist in diesem Zusammenhang das Zusammenspiel zwischen dem mechanisch/pneumatisch ausgebildeten Druckbegrenzer und einem von der gemeinsamen Steuerelektronik geschalteten Magnet­ ventil. Der mechanisch/pneumatisch ausgebildete Druckbegrenzer wird dabei so ausgelegt, daß er den Mindestdruck bestimmt, obwohl dieser Mindestdruck normalerweise, d. h. bei intakter Anlage, gar nicht benutzt wird. Die Auslegung des Druckbe­ grenzers auf diesen Mindestdruck erfolgt durch entsprechende Wahl der Durchmesserverhältnisse und der Gestaltung der verschiedenen Wirkflächen an dem Kolben des Druckbegrenzers sowie durch entsprechende Dimensionierung und Anordnung einer den Kolben belastenden Feder. Der Druckbegrenzer ist grundsätz­ lich so ausgebildet, daß er in drucklosem Zustand offensteht und bei Erreichen des jeweiligen begrenzten Druckes schließt. Der erste begrenzte Druck ist der Mindestdruck, der aber nur dann wirksam wird, wenn die Stromversorgung ausfällt, so daß auch das Magnetventil nicht erregt werden kann. Der Druckbegrenzer kann aber auch in Verbindung mit den vorgeordneten Betriebsbremskrei­ sen Anwendung finden. Dabei besteht insbesondere die Möglich­ keit, die Luftbehälter der Betriebsbremskreise konstruktiv etwas größer zu wählen, um bei nachgeordneten Kreisen die Anordnung von Luftbehältern einzusparen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Druckluftauf­ bereitungseinrichtung der eingangs beschriebenen Art bereit zu­ stellen, bei der in einem oder mehreren Kreisen bei intakter Anlage ein vorwählbarer geminderter Druck in dem jeweiligen Kreis als normaler Arbeitsdruck zur Verfügung steht und im Defektfall, also beispielsweise bei Spannungsausfall, noch ein unterhalb des geminderten Arbeitsdruckes liegender Mindestdruck in dem betreffenden Kreis aufrechterhalten wird.

Erfindungsgemäß wird dies bei einer Druckluftaufbereitungs­ einrichtung der eingangs beschriebenen Art dadurch erreicht, daß vor jedem Rückschlagventil des Mehrkreisschutzventils, vorzugs­ weise zwischen der Betätigungseinheit und dem Rückschlagventil, ein Druckbegrenzerkolben vorgesehen ist, der mit dem Ventil­ körper des Rückschlagventils ein Durchlaß/Sperrventil bildet, auf einer Begrenzungsfeder abgestützt ist und eine vom Behälter­ druck beaufschlagte, der Begrenzungsfeder entgegengerichtete Wirkfläche aufweist.

Die Erfindung geht von dem Gedanken aus, einen Druckbegrenzer­ kolben zu integrieren, der auf einer Begrenzungsfeder abgestützt ist. Dabei wird der Ventilkörper des ohnehin vorhandenen Rück­ schlagventils so umgestaltet, daß er gleichzeitig zusammen mit dem Druckbegrenzerkolben neue Funktionen erfüllt. Dies kann für jeden gewünschten Kreis angewendet werden, wobei auch die Mög­ lichkeit besteht, durch unterschiedliche Gestaltung der Druckbe­ grenzerkolben und/oder der Begrenzungsfeder in den einzelnen Kreisen unterschiedlich begrenzte Drücke zur Verfügung zu stellen. Der Begrenzerkolben kann auch im Zusammenhang mit einer Betätigungseinheit so integriert sein, daß er das bewußte Aufstoßen des Ventilkörpers des Rückschlagventils in einer gewünschten Situation erbringt. Die Erfindung läßt sich unab­ hängig davon anwenden, ob der Druckregler elektropneumatisch oder mechanisch-pneumatisch ausgebildet ist oder ob diese beiden Druckregler in Kombination vorgesehen sind.

Die neue Druckluftaufbereitungseinrichtung weist den wesent­ lichen Vorteil auf, daß die Anzahl der Einzelteile für die Ausbildung des Rückschlagventils, der Druckbegrenzung und ggf. der Betätigungseinheit infolge der Integration verringert ist.

Der Ventilkörper des Rückschlagventils kann eine Durchbrechung und der Druckbegrenzerkolben einen stangenartigen Fortsatz aufweisen, der mit der Durchbrechung des Ventilkörpers des Rückschlagventils das Durchlaß/Sperrventil bildet. Damit werden Elemente des Druckbegrenzerkolbens und des Rückschlagventils integriert. Das Durchlaß/Sperrventil ist so ausgebildet, daß es drei Stellungen ermöglicht, nämlich zwei Schließstellungen und eine dazwischenliegende Durchlaßstellung.

Die der Begrenzungsfeder entgegengerichtete Wirkfläche des Druckbegrenzerkolbens kann über einen sich axial in dem stangen­ artigen Fortsatz erstreckenden Kanal an den begrenzten Druck angeschlossen sein. Der Kanal setzt sich in der Durchbrechung des Ventilkörpers des Rückschlagventils fort. Damit wird eine einfache Möglichkeit geschaffen, die Wirkfläche des Druckbe­ grenzerkolbens mit dem begrenzten Druck des Druckluftbehälters des jeweiligen Kreises zu beaufschlagen.

Der Ventilkörper des Rückschlagventils kann topfartig ausge­ bildet sein, mit seinem Rand mit einem gehäusefesten Sitz zusammenarbeiten und eine an die Durchbrechung angeschlossene axiale Bohrung aufweisen, die zwei durch eine Erweiterung unterbrochene Verengungen hat, die mit dem stangenartigen Fortsatz des Begrenzerkolbens in Schließlage kommen. Damit ist die Kombination aus stangenartigem Fortsatz des Begrenzerkolbens und dem Ventilkörper des Rückschlagventils nach Art eines Schieberventils ausgebildet. Dies gilt zumindest bezüglich einer Schließlage, während in der anderen Schließlage auch eine Kraft­ übertragung über den stangenartigen Fortsatz auf den Ventil­ körper des Rückschlagventils zum Zwecke seines bewußten Öffnens möglich ist.

Die Verengungen in der Bohrung des Ventilkörpers des Rückschlag­ ventils können aber auch als Ventilsitze ausgebildet sein, wobei dann das freie Ende des stangenartigen Fortsatzes des Begrenzer­ kolbens eine damit zusammenwirkende Ventilplatte aufweist. Damit ist eine Ausführungsform in der Bauweise eines Sitzventils aufgezeigt.

Die Betätigungseinheit kann einen Kolben und ein diesen steuern­ des Magnetventil aufweisen, wobei der Druckbegrenzerkolben mit seiner Begrenzungsfeder auf dem Kolben der Betätigungseinheit abgestützt ist. Der Kolben der Betätigungseinheit wird über das Magnetventil vorgesteuert. Das Magnetventil weist einerseits einen Entlüftungsanschluß auf und ist andererseits mit dem einströmseitigen Raum der Druckluftaufbereitungseinrichtung verbunden.

Der stangenartige Fortsatz des Begrenzerkolbens kann an seinem dem Ventilkörper des Rückschlagventils zugekehrten Endbereich eine mit einer der Verengungen zusammenwirkende Dichtung auf­ weisen. Dies bezieht sich auf die Verengung des Ventilkörpers des Rückschlagventils, die dem Begrenzerkolben zugekehrt angeordnet ist. In der anderen Schließlage besteht Formschluß zwischen dem stangenartigen Fortsatz des Begrenzerkolbens und dem Ventilkörper des Rückschlagventils.

Der stangenartige Fortsatz des Begrenzerkolbens kann in seinem Mittelbereich eine weitere, die Wirkkammer der Wirkfläche begrenzende Dichtung aufweisen. Mit Hilfe dieser Dichtung ist der Begrenzerkolben zusätzlich im Gehäuse geführt und abge­ dichtet, so daß sich der begrenzte Druck auf der Wirkfläche des Begrenzerkolbens auswirken kann.

Die beiden Dichtungen des stangenartigen Fortsatzes des Begren­ zerkolbens können gleichen Durchmesser aufweisen. Damit wird der Druckbegrenzerkolben bzw. sein Fortsatz druckentlastet ausgebil­ det, d. h. anströmseitig vermag der hohe Druck keine resultie­ rende Kraft auf den Begrenzerkolben auszuüben.

Zusätzlich zu dem elektropneumatischen Druckregler kann ein mechanisch-pneumatischer Druckregler in die Druckluftaufberei­ tungseinrichtung integriert sein, dessen Abschaltdruck deutlich höher als der Abschaltdruck des elektropneumatischen Druck­ reglers eingestellt ist, wobei der mechanisch-pneumatische Druckregler zugleich als Schaltventil für die Einschaltung einer Regenerationsphase für den Lufttrockner nach Erreichen seines Abschaltdruckes ausgebildet ist und das als Sicherheitsventil ausgebildete Auslaßventil auf einen höheren Öffnungsdruck als der Abschaltdruck des mechanisch-pneumatischen Druckreglers eingestellt ist. Während bisher im Stand der Technik die Entwicklung so verlaufen ist, daß der mechanisch-pneumatisch ausgebildete Druckregler allenfalls durch einen elektropneumatisch ausgebildeten Druckregler ersetzt wurde, sind jetzt beide Druckregler in Abstimmung zueinander vorgesehen. Bei intakter Anlage, also bei ordnungsgemäßer Span­ nungsversorgung, arbeitet die Druckluftaufbereitungseinrichtung über den elektropneumatisch ausgebildeten Druckregler. Der mechanisch-pneumatisch ausgebildete Druckregler spricht nicht an, weil dessen Abschaltdruck deutlich höher als der Abschalt­ druck des elektropneumatisch ausgebildeten Druckreglers einge­ stellt ist. Unter einer deutlich höheren Einstellung wird eine Einstellung verstanden, die einen solchen Abstand von dem Abschaltdruck des elektropneumatisch ausgebildeten Druckreglers aufweist, daß auch beispielsweise auftretende Reibungen im pneumatischen Teil des elektropneumatisch ausgebildeten Druck­ reglers nicht zu einem Ansprechen des mechanisch-pneumatischen Druckreglers führen können. Der mechanisch-pneumatische Druck­ regler soll nur dann arbeiten, wenn tatsächlich ein Spannungs­ ausfall vorliegt. Es versteht sich, daß bei ordnungsgemäßer Spannungsversorgung auch eine ordnungsgemäße Regeneration des Lufttrockners in bekannter Weise erfolgt. Aber auch dann, wenn ein Spannungsausfall vorliegt und der mechanisch-pneumatische Druckregler die Versorgung der Kreise steuert, findet eine zyklische Regeneration des Lufttrockners statt. Zu diesem Zweck ist der mechanisch-pneumatische Druckregler zugleich auch als Schaltventil für die Einschaltung der Regenerationsphase für den Lufttrockner ausgebildet. Diese Regenerationsphase wird nach Erreichen des Abschaltdruckes des mechanisch-pneumatischen Druckreglers eingenommen. Das als Sicherheitsventil ausgebildete Auslaßventil des elektropneumatisch ausgebildeten Druckreglers wird zusätzlich auf einen höheren Öffnungsdruck als der Abschaltdruck des mechanisch-pneumatischen Druckreglers einge­ stellt. Diese vergleichsweise zum Stand der Technik erhöhte Einstellung ist insgesamt vorteilhaft.

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

Fig. 1 eine schematisierte Darstellung der Druckluftaufbe­ reitungseinrichtung in einer ersten Ausführungsform,

Fig. 2 eine Detaildarstellung der Einzelheit zur Druckbegren­ zung in einer ersten Form in drucklosem Zustand,

Fig. 3 die Einheit gemäß Fig. 2 in einer Zwischenstellung nach Erreichen der Kraft der Begrenzungsfeder,

Fig. 4 die Einheit gemäß Fig. 2 in der begrenzenden Stellung,

Fig. 5 die Einheit gemäß Fig. 2 in einer Stellung, in der das Rückschlagventil bewußt geöffnet wird,

Fig. 6 eine Detaildarstellung der Einheit zur Druckbegrenzung in einer weiteren Ausführungsform,

Fig. 7 eine weitere Ausführungsform der Druckluftaufberei­ tungseinrichtung,

Fig. 8 die Darstellung einer einzelnen Einheit zur Druckbe­ grenzung aus der Einrichtung gemäß Fig. 7,

Fig. 9 ein allgemeines Schaltbild zur Darstellung der Einheit zur Druckbegrenzung, und

Fig. 10 eine weitere Form der Einheit zur Druckbegrenzung.

In Fig. 1 ist die Druckluftaufbereitungseinrichtung an einem ersten Ausführungsbeispiel erläutert. In einem gemeinsamen Gehäuse 1 ist ein elektropneumatischer Druckregler 2, ein rudimentärer mechanisch-pneumatischer Druckregler 3, Steuer­ einheiten 4, 5, 6, 7, 8 für einzelne Kreise sowie ein Luft­ trockner 9 integriert vorgesehen. Am Gehäuse 1 ist ein Eingangs­ anschluß 10 vorgesehen, über den von einem Kompressor 11 über eine Leitung 12 gelieferte Druckluft der Druckluftaufbereitungs­ einrichtung zugeleitet wird. Mit dem Eingangsanschluß 10 steht ein Durchtrittsraum 13 in Verbindung, der einerseits zu einem gesteuerten Auslaßventil 14 und andererseits über den Luft­ trockner 9 zu einem Rückschlagventil 15 führt. Das gesteuerte Auslaßventil 14 ist als Sicherheitsventil ausgebildet. Es besitzt ähnlich wie ein Rückschlagventil einen Ventilkörper 16, der auf einer einstellbaren Feder 17 abgestützt ist. Der Ventil­ körper 16 arbeitet mit einem Gehäuserand 18 zusammen. Je nach der Einstellung der Feder 17 kann hier an dem Auslaßventil 14 ein Sicherheitsdruck eingestellt werden. Das Auslaßventil 14 führt in die Atmosphäre und verhindert, daß sich im Durchtritts­ raum 13 ein höherer Druck als der eingestellte Sicherheitsdruck ausbilden kann. Funktionsmäßig gehört das Auslaßventil 14 sowohl zu dem elektropneumatischen Druckregler 2 wie auch zu dem mechanisch-pneumatischen Druckregler 3. Wenn man es baulich als Bestandteil des elektropneumatischen Druckreglers 2 ansieht, kann die funktionelle Integration des mechanisch-pneumatischen Druckreglers 3 als bauliche Integration des Schaltkolbens eines solchen mechanisch-pneumatischen Druckreglers 3 bezeichnet werden. Zu dem elektropneumatischen Druckregler 2 gehört ferner eine Einrichtung 19 zum abwechselnden Öffnen und Schließen des Auslaßventils 14. Weitere Bestandteile des elektropneumatischen Druckreglers 2 sind ein Magnetventil 20 und ein Drucksensor 21, der an einen Raum 22 nach dem Rückschlagventil 15 angeschlossen ist. Die Einrichtung 19 zum abwechselnden Öffnen und Schließen weist einen ersten Kolben 23 und einen zweiten Kolben 23' mit Stößel 24 auf, der zum Aufstoßen des Ventilkörpers 16 des Auslaßventiles 14 dient. Von dem Magnetventil 20 führt eine Leitung 25 zu der dem Kolben 23 zugeordneten Steuerkammer. Das Magnetventil 20 weist einen Ventilmagneten 26, einen Einlaßsitz 27 und einen Auslaßsitz 28 auf. Der Einlaßsitz 27 ist über eine Leitung 29 in dauernder Verbindung zu dem Raum 22. Der Auslaßsitz 28 hat Verbindung zu einer Entlüftungsleitung 30.

Der baulich rudimentäre mechanisch-pneumatische Druckregler 3 weist einen in einer Bohrung des Gehäuses mittels einer Dichtung geführten Kolben 31 auf, der auf einer Feder 32 abgestützt ist. Der Kolben 31 ist einstückig zu einer Schaltstange 33 verlän­ gert, die ein Durchlaßventil 34 betätigt, welches von einem Doppelventilkörper 35 und einem gehäuseseitigen Rand 36 gebildet wird. Der Kolben 31 ist zu Zwecken der Entlüftung hohl ausgebil­ det. Der Federraum 37 ist ebenfalls an eine Entlüftungsleitung 30 angeschlossen. Die Wirkfläche des Kolbens 31 steht über eine Leitung 38 in dauernder Verbindung zu dem Raum 22, so daß in der Kammer 39 der Druck des Raumes 22 herrscht. Jenseits des Durch­ laßventiles 34 zweigt auch von dem mechanisch-pneumatischen Druckregler 3 die Leitung 40 ab, die zu einer Steuerkammer zwischen den Kolben 23 und 23' führt.

Die Feder 32 ist hier nicht gehäuseseitig abgestützt, sondern auf einem Blockierkolben 41. Der Blockierkolben 41 weist eine Blockierkammer 81 auf, die über das Magnetventil 64 mit Druck­ luft aus dem Raum 22 nach dem Rückschlagventil 15 belüftbar ist. Die Belüftung findet nur dann statt, wenn eine ordnungsgemäße Spannungsversorgung vorliegt. Mit dieser Belüftung wird die Feder 32 entweder auf Block zusammengeschoben oder aber ein Fortsatz des Blockierkolbens 41 oder ein zwischengelegter Teller o. dgl. legt sich an den Kolben 31 des mechanisch-pneumatischen Druckreglers 3, so daß der Kolben 31 keine Bewegung ausführen kann bzw. keine Möglichkeit besteht, daß der Doppelventilkörper 35 in die Offenstellung übergeht. Der Federraum 37 ist an die Entlüftungsleitung 30 angeschlossen und somit dauerhaft entlüf­ tet. Es besteht auch die Möglichkeit, zwei Blockierkolben 41 und 82 hintereinanderliegend und mit gleichen Durchmessern, also gleich groß bemessenen Wirkflächen hintereinander anzuordnen, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist. Damit wird zwischen den beiden Blockierkolben 41 und 82 eine zweite Blockierkammer 83 gebildet, die über eine Leitung 84 an den den Ventilmagneten 26 umgebenden Raum und damit auch an die Leitung 25 angeschlossen ist. Dies stellt eine zusätzliche Sicherheit dar. Bei ordnungs­ gemäßer Spannungsversorgung und Einsteuerung der Leerlaufphase durch den elektropneumatischen Druckregler 2, also bei Erregung des Magnetventils 20, wird somit auch die Blockierkammer 83 belüftet und auf jeden Fall sichergestellt, daß der mechanisch­ pneumatische Druckregler 3 blockiert ist.

Statt eines einzelnen Blockierkolbens 41 oder der doppelten Anordnung von zwei Blockierkolben 41 und 82 hintereinander, besteht auch die Möglichkeit, einen Stufenkolben einzusetzen, also die Feder 32 auf einem Stufenkolben abzustützen, dessen beide der Feder abgekehrte Wirkflächen dann die beiden Blockier­ kammern 81 und 83 bilden können.

Die Leitung 40 setzt sich in einer Rückströmleitung 42 fort, in der ein Rückschlagventil 43 und eine Drossel 44 angeordnet sind. Die Rückströmleitung 42 führt über den Trockner 9 zum Auslaß­ ventil 14 und dient der Regeneration des Trockners 9.

Die Steuereinheiten 4, 5, 6, 7, 8 sind identisch oder ähnlich ausgebildet und bilden insgesamt das elektropneumatisch ausge­ bildete Mehrkreisschutzventil 45. Die Steuereinheiten 4, 5, 6 und 7 sind identisch ausgebildet und mögen den Kreisen I, II, III und IV zugeordnet sein. Der Einfachheit halber ist hier nur die Steuereinheit 4 mit ihren Einzelheiten beschrieben. Die Steuereinheit 4 weist ein Rückschlagventil 46 auf, welches einen Ventilkörper 47 besitzt, der auf einer einstellbaren Feder 48 abgestützt ist und mit einem Gehäuserand 49 zusammenarbeitet.

In jedem der Kreise I, II, III und IV ist dem jeweiligen Rück­ schlagventil 46 ein Begrenzerkolben 85 zugeordnet, der zwischen einen Kolben 51 einer Betätigungseinheit 50 und den Ventilkörper 47 des Rückschlagventils 46 eingeschaltet ist. Der Begrenzer­ kolben weist einen stangenartigen Fortsatz 52 auf und ist auf einer Begrenzungsfeder 86 abgestützt. Diese Begrenzungseinheit wird im Zusammenhang mit Fig. 2 im einzelnen beschrieben.

Dem Rückschlagventil 46 ist die Betätigungseinheit 50 zuge­ ordnet, die den Kolben 51 aufweist. Der stangenartige Fortsatz 52 des Druckbegrenzerkolbens 85 dient u. a. zur Betätigung des Rückschlagventils 46. Zu der Steuereinheit 4 gehört weiterhin noch ein Magnetventil 53 mit einem Ventilmagnet 54, einem Einlaßsitz 55 und einem Auslaßsitz 56, der ebenso wie der Federraum 37 des mechanisch-pneumatischen Druckreglers 3 an die Entlüftungsleitung 30 angeschlossen ist. Am Einlaßsitz 55 steht Druck über die Leitung 29 an. Vom Magnetventil 53 führt eine Leitung 57 zu der Wirkfläche 58 des Kolbens 51 der Betätigungs­ einheit 50. Zu der Steuereinheit 4 gehört schließlich noch ein Drucksensor 59, der über eine Leitung 60 den Druck nach dem Rückschlagventil 46 und damit in dem Behälter 61 des Kreises I mißt bzw. überwacht. Der Drucksensor 59 ist Bestandteil einer elektronischen Steuer- und Überwachungseinrichtung 62, die schematisch als integrierter Bestandteil der Druckluftaufberei­ tungseinrichtung angedeutet ist.

Die Steuereinheiten 5, 6, 7 des Mehrkreisschutzventils 45 sind identisch ausgebildet, angeordnet und angeschlossen, so daß hier auf die Beschreibung der Steuereinheit 4 verwiesen werden kann. Lediglich die Steuereinheit 8 ist nicht elektrisch vorgesteuert. Es ist hier ein Kreis V abgezweigt, dessen Aussteuerung rein mechanisch-pneumatisch verwirklicht ist.

Die Steuer- und Überwachungseinrichtung 62 wird mit elektrischer Spannung über die Leitung 63 versorgt.

Im Gehäuse 1 der Druckluftaufbereitungseinrichtung ist ein wei­ teres Magnetventil 64 mit Ventilmagnet 65 vorgesehen. Das Mag­ netventil 64 erfüllt eine Doppelfunktion und dient als Blockierventil für den mechanisch-pneumatischen Druckregler 3 und darüberhinaus der Regeneration des Lufttrockners 9. Bei Erregung des Ventilmagneten 65 wird dessen Einlaßventil geöffnet und dessen Auslaßventil geschlossen, so daß Druckluft aus dem Raum 22 über die Leitung 29 und die Rückströmleitung 66, ein Rückschlagventil 67 und die Drossel 44 den Trockner 9 rückwärts in der Regenerationsphase durchströmen kann. Dies ist jedenfalls bei ordnungsgemäßer Spannungsversorgung der Anlage und dann der Fall, wenn der elektropneumatische Druckregler 2 die Leerlauf­ phase eingesteuert hat, also das Auslaßventil 14 offen ist. Wird das Magnetventil 64 in den nicht-erregten Zustand überführt, so wird die Regeneration beendet. Bei ordnungsgemäßer Spannungs­ versorgung wird der Leerlauf/Lastlauf-Zyklus über das Magnet­ ventil 20 des elektropneumatischen Druckreglers 2 gesteuert. Die nicht-erregte Stellung des Ventilmagnets 26 (Fig. 1) ist dem Lastlauf zugeordnet. Dabei blockiert das Magnetventil 64 in erregtem Zustand den mechanisch-pneumatischen Druckregler 3. Die erregte Stellung des Ventilmagnets 26 ist dem Leerlauf zugeord­ net. Dabei steuert das Magnetventil 64 in der erregten Stellung die Regeneration des Trockners 9, während in der nicht-erregten Stellung keine Regeneration stattfindet. Eine gewollte Unter­ brechung der Spannungsversorgung, etwa infolge Abziehen des Zündschlüssels beim Abstellen des Fahrzeuges oder durch z. B. periodische Unterbrechung der Spannungsversorgung der Druckluft­ aufbereitungseinrichtung führt dazu, daß auch die beiden Magnetventile 20 und 64 in den nicht-erregten Zustand überführt werden. Damit schaltet der elektropneumatische Druckregler 2 auf Lastlauf und die Blockierung des mechanisch-pneumatischen Druckreglers 3 wird aufgehoben, so daß dieser somit die Regelung des Lastlauf/Leerlaufzyklusses übernimmt. Wird durch den mechanisch-pneumatischen Druckregler 3 die Leerlaufphase eingeschaltet, so wird gleichzeitig eine Regenerationsphase des Trockners 9 ausgelöst, die nunmehr gemäß der Ausbildung des mechanisch-pneumatischen Druckreglers 3 abläuft. Besonders sinnvoll ist es, den mechanisch-pneumatischen Druckregler 3 mit einer größeren Schaltspanne zwischen Abschaltdruck und Einschaltdruck auszustatten als die des elektropneumatischen Druckregler 2. So kann der elektropneumatische Druckregler 2 z. B. auf einen Abschaltdruck von 12 bar und einen Einschalt­ druck von 11 bar ausgelegt bzw. damit betrieben werden, so daß die Schaltspanne 12-11 = 1 bar beträgt. Wenn der mechanisch­ pneumatische Druckregler 3 auf einen Abschaltdruck von z. B. 12 bar und einen Einschaltdruck von 10 bar ausgelegt ist, beträgt dessen Schaltspanne 12-10 = 2 bar, ist also größer als die Schaltspanne des elektropneumatischen Druckreglers 2; Beim Arbeiten des mechanisch-pneumatischen Druckreglers 3 erfolgt also eine vergleichsweise weitergehendere Regeneration. Dies ist bedeutungvoll für die Probleme des Frostschutzes.

Durch die beschriebenen Möglichkeiten, eine Unterbrechung der Spannungsversorgung herbeizuführen, bietet sich weiterhin die Möglichkeit, bewußt, z. B. nach jeder x-ten Schaltung des elek­ tropneumatischen Druckreglers 2, eine Spannungsunterbrechung herbeizuführen, um den mechanisch-pneumatischen Druckregler 3 zu bewegen und/oder einen Schaltvorgang am Ventilmagnet 26 des elektropneumatischen Druckreglers 2 und am Ventilmagnet 65 des Magnetventils 64 über den mechanisch-pneumatischen Druckregler 3 herbeizuführen, um seine Funktionstüchtigkeit und Funktions­ bereitschaft zu überprüfen. Die Spannungsversorgung wird erst dann wiederhergestellt, wenn der Abschaltdruck des mechanisch­ pneumatischen Druckreglers 3 erreicht ist. Dies wird mit dem Drucksensor 21 festgestellt.

Die in Fig. 2 dargestellte Einzelheit der Druckbegrenzung stellt einen Ausschnitt aus Fig. 1 dar, und zwar beispielsweise in Zuordnung zu dem Kreis I. Der Begrenzerkolben 85 mit seinem stangenartigen Fortsatz 52 ist als Stufenkolben ausgebildet und besitzt im Anschluß an eine Wirkkammer 68 eine Wirkfläche 69, die über einen den stangenartigen Fortsatz 52 axial durchsetzen­ den Kanal 70 mit der Seite des begrenzten Drucks, also bei­ spielsweise dem Behälter 61, verbunden ist. Die Wirkkammer 68 wird über eine Dichtung 71 am Begrenzerkolben 85 und eine Dichtung 72 im mittleren Bereich des stangenartigen Fortsatzes 52 begrenzt. Die Dichtung 72 arbeitet mit dem Gehäuse zusammen.

In seinem vorderen Endbereich weist der stangenartige Fortsatz 52 eine weitere Dichtung 73 auf. Die Durchmesser der Dichtungen 72 und 73 sind gleich groß gestaltet, so daß der unbegrenzte Druck im Raum 22 keine resultierende Kraft auf den Begrenzungs­ kolben 85 ausübt.

Der Ventilkörper 47 des Rückschlagventils 46 ist topfartig ausgebildet und besitzt eine axial durchgehende Bohrung 74 mit zwei Verengungen 75 und 76, die durch eine Erweiterung 77 voneinander getrennt sind. Die Bohrung 74 endet in einer Durchbrechung 78 im Boden des Ventilkörpers 47. An dieser Stelle ist ein Sitzring 79 aus elastischem Material eingelassen, der mit einem Rand 80 am vorderen Ende des stangenartigen Fortsatzes 52 im Sinne eines Ventils zusammenarbeitet, so daß hier zwischen den Teilen eine Schließlage bzw. eine Schließfunktion erreicht wird. Eine zweite Schließlage wird zwischen der Dichtung 73 und der Verengung 75 gebildet, wenn sich die Teile in der entspre­ chenden Stellung befinden. Dazwischen befindet sich eine Durch­ gangsstellung. Auf diese Art und Weise ist ein Durchlaß/Sperr­ ventil 87 gebildet. Andererseits erfüllt der Ventilkörper 47 des Rückschlagventils 46 seine normale Rückschlagfunktion. Zu diesem Zweck arbeitet ein Rand 88 des Ventilkörpers 47 mit einem gehäusefesten Sitz 89 zusammen.

Fig. 2 zeigt die für die Druckbegrenzung maßgebliche Einheit in drucklosem Zustand. Die Feder 48 des Rückschlagventils 46 ist auf die Druckbegrenzungsfeder 86 des Druckbegrenzungskolbens 85 so abgestimmt, daß die Teile die in Fig. 2 dargestellte Relativ­ lage einnehmen. Beim Auffüllen der Behälter wird der Kompressor 11 in Tätigkeit gesetzt, und es strömt Druckluft in den Raum 22. Das Rückschlagventil 46 wird einige Öffnungs- und Schließbewe­ gungen durchführen, d. h. der Rand 88 hebt von dem Sitz 89 ab und legt sich wiederum an diesen, wobei entsprechend der jewei­ ligen Öffnungszeiten der Druck im Behälter 61 aufgebaut wird. Das Durchlaß/Sperrventil 87 verbleibt dabei in seiner in Fig. 2 dargestellten Schließstellung.

Wie Fig. 3 zu erkennen gibt, wird beim Auffüllen entsprechend der Dimensionierung der Begrenzungsfeder 86 durch den im Behälter 61 ansteigenden Druck und die auf die Wirkfläche 69 ausgeübte ansteigende Kraft die Kraft der Begrenzungsfeder 86 erreicht, so daß sich der Druckbegrenzungskolben 85 nach oben bewegt und das Durchlaß/Sperrventil 87 öffnet, indem der Rand 80 von dem Sitzring 79 freikommt. Der Ventilkörper 47 des Rück­ schlagventils 46 verbleibt in Schließstellung. Es besteht eine direkte Verbindung vom Kompressor 11 in den Behälter 61. In dem Behälter 61 wird der gewünschte Mindestdruck sichergestellt. Beim weiteren Füllen des Behälters 61 bewegt sich der Druckbe­ grenzerkolben 85 weiter nach oben, wobei die Begrenzungsfeder 86 weiter zusammengedrückt wird.

Es wird schließlich die Stellung gemäß Fig. 4 erreicht. Das Durchlaß/Sperrventil 87 erreicht seine zweite Schließstellung, die zwischen der Dichtung 73 und der Verengung 75 gebildet wird. Die Füllung des Behälters 61 ist beendet und der begrenzte Druck in dem Behälter 61 erreicht. Das Rückschlagventil 46 kann nicht öffnen, weil der Druck im Raum 22, der beispielsweise 12 bar beträgt, nicht weiter gesteigert werden kann, da der betreffende wirksame Druckregler dann die Leerlaufphase einsteuert.

Gleichwohl ist es möglich, wie in Fig. 5 dargestellt, das Rück­ schlagventil 46 gewollt zu öffnen, um unter Ausnutzung einer kurzen Schwellzeit den Behälter 61 rasch zu befüllen oder eine Nachbefüllung auszulösen. Zu diesem Zweck wird das Magnetventil 53 erregt, so daß dessen Ventilmagnet 54 seine andere Stellung einnimmt, so daß der Kolben 51 beaufschlagt wird. Es gelangt Druckluft aus dem Raum 22 über die Leitung 29 in eine Steuer­ kammer 90, so daß, wie dargestellt, der Kolben 51 nach unten fährt, die Begrenzungsfeder 86 zusammendrückt und der Druckbe­ grenzungskolben 85 an einem Gehäuseanschlag 91 aufsetzt. Dabei hat das freie Ende des stangenartigen Fortsatzes 52 in Verbin­ dung mit dem Ventilkörper 47 des Rückschlagventils 46 seine Schließstellung erreicht, und der Ventilkörper 47 wird unter Öffnen des Rückschlagventils 46 mitgenommen, so daß der Rand 88 von dem Sitz 89 freikommt. Die Befüllung erfolgt solange, bis das Magnetventil 53 umgesteuert wird.

Fig. 6 zeigt eine zweite Ausführungsform der zur Druckbegrenzung dienenden Einheit, die auch anstelle der Ausführungsform der Fig. 2 bis 5 benutzt werden kann. Der Druckbegrenzungskolben 85 ist hier in dem Kolben 51 gelagert, der seinerseits einen Teil des Druckbegrenzungskolbens 85 umfaßt. Das zwischen dem stangen­ artigen Fortsatz 52 und dem Ventilkörper 47 des Rückschlag­ ventils 46 gebildete Durchlaß/Sperrventil 87 ist hier konstruk­ tiv etwas anders ausgeführt, nämlich nach Ventilbauart. Zu diesem Zweck trägt der Ventilkörper 47 des Rückschlagventils 46 zwei Ventilsitze 92 und 93, während das freie Ende des Stangen­ artigen Fortsatzes 52 des Druckbegrenzerkolbens 85 in Form einer Ventilplatte 94 ausgebildet ist. Die Funktion dieser Einheit zur Druckbegrenzung ist analog.

In Fig. 7 ist eine zweite Ausführungsform der Druckluftaufberei­ tungseinrichtung dargestellt, die im Gegensatz zu der Ausfüh­ rungsform gemäß Fig. 1 rein mechanisch-pneumatisch ausgebildet ist. Demzufolge fehlt hier der elektropneumatische Druckregler 2, und es ist lediglich der mechanisch-pneumatische Druckregler 3 vorgesehen. Auch die Magnetventile 20, 53 usw. sind wegge­ lassen, ebenso die Steuer- und Überwachungseinrichtung 62. Es fehlen auch die Kolben 51, so daß der jeweilige Druckbegren­ zungskolben 85 allein dem Ventilkörper 47 des Rückschlagventils 46 zugeordnet ist und sich die Begrenzungsfeder 86 gehäuseseitig abstützt.

Die Ausbildung der der Druckbegrenzung dienenden Einheit, die in den Kreisen I, II, III und IV gemäß Fig. 7 jeweils eingesetzt wird, ist in vergrößernder Darstellung nochmals in Fig. 8 wiedergegeben. Die Funktion dieser Ausführungsform ist für den Fachmann überschaubar und bedarf daher keiner Beschreibung.

Fig. 9 zeigt noch einmal ein allgemeines Schaltbild der Einheit, wie sie zur Druckbegrenzung eingesetzt wird. Dem Rückschlag­ ventil 46 ist das Durchlaß/Sperrventil 87 parallelgeschaltet, welches den Druckbegrenzungskolben 85 aufweist, der auch vom begrenzten Druck beaufschlagt wird.

Fig. 10 zeigt eine weitere Ausführungsform der zur Druckbegren­ zung dienenden Einheit, die auch anstelle der Ausführungsform der Fig. 2 bis 5 benutzt werden kann. Der Druckbegrenzungskolben 85 ist wie bei der Ausführungsform der Fig. 6 in dem Kolben 51 gelagert, der seinerseits einen Teil des Druckbegrenzungskolbens 85 umfaßt. Das zwischen dem stangenartigen Fortsatz 52 und dem Ventilkörper 47 des Rückschlagventils 46 gebildete Durchlaß/-Sperrventil 87 ist hier nach Ventilbauart ausgebildet. Zu diesem Zweck trägt der Ventilkörper 47 des Rückschlagventils 46 zwei Ventilsitze 92 und 93, während das freie Ende des stangenartigen Fortsatzes 52 des Druckbegrenzerkolbens 85 in Form einer Ventil­ platte 94 ausgebildet ist. Die Wirkfläche 69 ist im Vergleich zu der Ausführungsform der Fig. 6 auf der anderen Seite des Druck­ begrenzerkolbens 85 vorgesehen und der Kanal 70 erstreckt sich durch den Fortsatz 52 hindurch. Die Funktion dieser Einheit zur Druckbegrenzung ist überschaubar.

Claims (10)

1. Druckluftaufbereitungseinrichtung für Druckluftbeschaffungs­ anlagen von Kraftfahrzeugen, die eine Baueinheit aus mindestens einem Druckregler (2, 3) zum abwechselnden Öffnen und Schließen eines Auslaßventils (14), einem integrierten Mehrkreisschutz­ ventil (45) und einem Lufttrockner (9) bildet, mit einem einen Eingangsanschluß (10) und einen Auslaß aufweisenden gemeinsamen Gehäuse (1), in dem ein Durchtrittsraum (13) für die heran­ geführte Druckluft vorgesehen ist, der über das gesteuerte, als Sicherheitsventil ausgebildete Auslaßventil (14) in dessen Offenstellung mit der Atmosphäre verbunden ist, mit einem dem Durchtrittsraum (13) nachgeschalteten Rückschlagventil (15) und vorzugsweise mit mehreren den einzelnen Kreisen (I, II, III, etc.) zugeordneten Steuereinheiten (4, 5, 6, etc.), die je ein entgegen der Strömungsrichtung schließendes Rückschlagventil (46) und eine Betätigungseinheit (50) zum gesteuerten Öffnen des Rückschlagventils (46) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß vor jedem Rückschlagventil (46) des Mehrkreisschutzventils (45), vorzugsweise zwischen der Betätigungseinheit (50) und dem Rückschlagventil (46), ein Druckbegrenzerkolben (85) vorgesehen ist, der mit dem Ventilkörper (47) des Rückschlagventils (46) ein Durchlaß/Sperrventil (87) bildet, auf einer Begrenzungsfeder (86) abgestützt ist und eine vom Behälterdruck beaufschlagte, der Begrenzungsfeder (86) entgegengerichtete Wirkfläche (69) aufweist.

2. Druckluftaufbereitungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (47) des Rückschlagventils (46) eine Durchbrechung (78) und der Druckbegrenzerkolben (85) einen stangenartigen Fortsatz (52) aufweist, der mit der Durch­ brechung (78) des Ventilkörpers (47) des Rückschlagventils (46) das Durchlaß/Sperrventil (87) bildet.

3. Druckluftaufbereitungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die der Begrenzungsfeder (86) entgegen­ gerichtete Wirkfläche (69) des Druckbegrenzerkolbens (85) über einen sich axial in dem stangenartigen Fortsatz (52) erstrecken­ den Kanal (70) an den begrenzten Druck angeschlossen ist.

4. Druckluftaufbereitungseinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, da­ durch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (47) des Rückschlag­ ventils (46) topfartig ausgebildet ist, mit seinem Rand (88) mit einem gehäusefesten Sitz (89) zusammenarbeitet und eine an die Durchbrechung (78) angeschlossene axiale Bohrung (74) aufweist, die zwei durch eine Erweiterung (77) unterbrochene Verengungen (75, 76) hat, die mit dem stangenartigen Fortsatz (52) des Druckbegrenzerkolbens (85) in Schließlage kommen.

5. Druckluftaufbereitungseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verengungen (75, 76) in der Bohrung (74) des Ventilkörpers (47) des Rückschlagventils (46) als Ventil­ sitze (92, 93) ausgebildet sind, und daß das freie Ende des stangenartigen Fortsatzes (52) des Druckbegrenzerkolbens (85) eine damit zusammenwirkende Ventilplatte (94) aufweist.

6. Druckluftaufbereitungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungseinheit (50) einen Kolben (51) und ein diesen steuerndes Magnetventil (53) aufweist, und daß der Druckbegrenzerkolben (85) mit seiner Begrenzungsfeder (86) auf dem Kolben (51) der Betätigungseinheit (50) abgestützt ist.

7. Druckluftaufbereitungseinrichtung nach Anspruch 5 oder 6, da­ durch gekennzeichnet, daß der stangenartige Fortsatz (52) des Druckbegrenzerkolbens (85) an seinem dem Ventilkörper (47) des Rückschlagventils (46) zugekehrten Endbereich eine mit einer der Verengungen (75) zusammenwirkende Dichtung (73) aufweist.

8. Druckluftaufbereitungseinrichtung nach Anspruch 6 oder 7, da­ durch gekennzeichnet, daß der stangenartige Fortsatz (52) des Druckbegrenzerkolbens (85) in seinem Mittelbereich eine weitere, die Wirkkammer (68) der Wirkfläche (69) begrenzende Dichtung (72) aufweist.

9. Druckluftaufbereitungseinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Dichtungen (72, 73) des stangen­ artigen Fortsatzes (52) des Druckbegrenzerkolbens (85) gleichen Durchmesser aufweisen.

10. Druckluftaufbereitungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zu einem elek­ tropneumatischen Druckregler (2) ein mechanisch-pneumatischer Druckregler (3) integriert ist, dessen Abschaltdruck deutlich höher als der Abschaltdruck des elektropneumatischen Druck­ reglers (2) eingestellt ist, daß der mechanisch-pneumatische Druckregler (3) zugleich als Schaltventil für die Einschaltung einer Regenerationsphase für den Lufttrockner (9) nach Erreichen seines Abschaltdruckes ausgebildet ist, und daß das als Sicher­ heitsventil ausgebildete Auslaßventil (14) auf einen höheren Öffnungsdruck als der Abschaltdruck des mechanisch-pneumatischen Druckreglers (3) eingestellt ist.