DE4206172A1 - Mehrkreis-schutzventil - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Mehrkreis-Schutzventil nach der Gattung des Hauptanspruchs. Solche Mehrkreis-Schutzventile sind bei Druckluft-Bremsanlagen von Kraftfahrzeugen vor den Luftbehältern an­ geordnet, aus denen die verschiedenen Bremskreise der Bremsanlage mit Druckluft versorgt werden. Zwei dieser Bremskreise sind die Be­ triebsbremskreise, weitere Verbraucherkreise sind der Feststell­ bremskreis und ein Nebenverbraucherkreis.

Eine Änderung einer EG-Richtlinie sieht nun vor, daß sich während des Wiederauffüllens der Bremsanlage mit Druckluft von einem Druck­ wert Null an Federspeicherbremsen nicht eher lösen dürfen, bis der Druck in den Betriebsbremskreisen hinreichend hoch ist, um bei bela­ denem Fahrzeug sicherzustellen, daß die Betriebsbremse mindestens die Hilfsbremswirkung aufbringt. Diese Forderung bedingt, daß die beiden Betriebsbremskreise zuerst aufgefüllt werden müssen.

Es ist schon ein derartiges Mehrkreis-Schutzventil (DE 25 53 818 A1) bekannt, bei dein das Öffnen der Überströmventile fuhr die Betriebs­ bremskreise unterstützt wird, indem das Ventilschließglied dieser Überströmventile auch durch die Bypassleitung druckbeaufschlagt wird. Aufgrund der gegenüber der Dichtfläche größeren, sekundärsei­ tigen Wirkfläche des Ventilschließgliedes sinkt der Öffnungsdruck der Überströmventile rascher, so daß durch höheren Luftdurchsatz eine bevorrechtigte Befüllung der Betriebsbremskreise gegenüber den übrigen Kreisen erzielt wird. Ein Rückschlagventil in der jeweiligen Bypassleitung verhindert bei einem Kreisausfall das Abfallen des Vorratsdruckes in intakten Kreisen auf Null bar Druck.

Bei dieser bekannten Ausführungsform bereitet jedoch das Auffüllen einer ein Leck aufweisenden Bremsanlage vom Druck Null bar an Schwierigkeiten, da im defekten Kreis Druckluft nicht nur über das Überströmventil sondern auch durch die Bypassleitung abströmt. In ungünstigen Fällen kann dabei das Fördervolumen eines die Druckluft bereitstellenden Luftkompressors nicht ausreichen, um einen für das Öffnen des Überströmventils der intakten Kreise ausreichenden Stau­ druck auf zubauen. Einer dem entgegenwirkenden Verkleinerung des Drosselquerschnitts in der Bypassleitung sind jedoch Grenzen gesetzt.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Mehrkreis-Schutzventil mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß ein Abströmen von Druckluft durch die Bypassleitung eines defekten Be­ triebsbremskreises selbsttätig unterbunden wird. Im intaktem Be­ triebsbremskreis bleibt dagegen die Bypassleitung durchlässig, so daß die vom Luftkompressor geforderte Druckluft weiterhin das Öffnen des Überströmventils dieses Kreises unterstützt und eine Befüllung des Kreises sicherstellt.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vor­ teilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Mehrkreis-Schutzventils möglich.

Zeichnung

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung ver­ einfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher er­ läutert. Es zeigen

Fig. 1 als erstes Ausführungsbeispiel ein Schaltschema eines zentral angeströmten Vierkreis-Schutzventils mit parallel zu Überströmventilen von Betriebsbremskreisen angeordneten Bypassleitungen mit gesteuertem Schaltventil, Fig. 2 als zweites Ausführungsbeispiel ein Schaltschema ähnlich Fig. 1, jedoch mit paarweiser Nacheinanderschaltung von Überströmventilen, und Fig. 3 einen Ausschnitt aus einem Schutzventil mit blockförmig angedeutetem Überströmventil mit Bypassleitung, in der ein gesteuertes Schaltven­ til mit Drossel und ein Rückschlagventil angeordnet sind.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Das in Fig. 1 als Schaltschema wiedergegebene erste Ausführungsbei­ spiel eines Mehrkreis-Schutzventils 10 fuhr Druckluft-Bremsanlagen, insbesondere von Kraftfahrzeugen, besitzt ein mit einem strichpunk­ tierten Linienzug angedeutetes Gehäuse 11, in dem vier Überströmventile 12 bis 15 mit begrenzter Rückströmung sowie sekundärseitiger Beeinflussung angeordnet sind. Das Vierkreis-Schutzventil 10 steht mit einem nicht dargestellten Luftkompressor in Verbindung, und zwar über einen Eingangsanschluß 16, von dem innerhalb des Gehäuses 11 eine Zentralleitung 17 ausgeht, von der vier Leitungszweige 18 bis 21 abzweigen. Im Leitungszweig 18, der mit einem nicht dargestellten Betriebsbremskreis I der Bremsanlage in Verbindung steht, liegt das Überströmventil 12. Das Überströmventil 13 ist im Leitungszweig 19 angeordnet, an den der gleichfalls nicht dargestellte zweite Be­ triebsbremskreis II angeschlossen ist. Der Leitungszweig 20 steht mit einem nicht gezeigten Feststellbremskreis III (Hilfsbremskreis) in Verbindung. Im Leitungszweig 20 befindet sich das Überströmventil 14. Schließlich ist das Überströmventil 15 des Vierkreis-Schutzventils 10 im Leitungszweig 21 angeordnet, an den ein Nebenverbraucher­ kreis IV angeschlossen ist. Die Kreise 111 und IV sind gleichfalls nicht dargestellt.

Die Betriebsbremskreise I und II sollen beim Auffüllen einer druck­ losen Mehrkreis-Bremsanlage vorrangig vor den übrigen Kreisen III und IV gefüllt werden. Hierzu sind die den Betriebsbremskreisen I und II zugeordneten Überströmventile 12 und 13 auf einen geringeren Öffnungsdruck als die den übrigen Kreisen zugeordneten Überströmven­ tile 14 und 15 eingestellt. Außerdem sind noch folgende Maßnahmen getroffen, um ein rascheres Öffnen der Überströmventile 12 und 13 zu erreichen:

Beide Überströmventile 12 und 13 der Kreise I und II sind jeweils von einer Bypassleitung 24 bzw. 25 überbrückt. In den von der Zen­ tralleitung 17 ausgehenden Bypassleitungen 24, 25 sind in Durch­ strömrichtung aufeinanderfolgend je ein Schaltventil 26 und 27 mit Drossel 26′ und 27′ sowie je ein in Reihe dazu liegendes Rückschlagventil 28 und 29 angeordnet. Wie gestrichelt angedeutet, können die Drosseln 26′ und 27′ auch getrennt von den Schaltventilen 26 und 27 in den Bypassleitungen 24 und 25 angeordnet sein. Die Rückschlagven­ tile 28, 29 öffnen in Richtung von der Zentralleitung 17 zum jewei­ ligen Betriebsbremskreis I bzw. II.

Die Schaltventile 26, 27 besitzen eine federbetätigte Durchlaßstel­ lung a, in der sie eine Drosselwirkung entfalten. In einer Schalt­ stellung, der Sperrstellung b, sperren die Schaltventile 26, 27 die Bypassleitung 24 bzw. 25 ab. Die Schaltventile 26, 27 sind druck­ luftbetätigt entgegen Federkraft in ihre Sperrstellung b überführ­ bar. Hierzu besitzen sie ein Betätigungsmittel c, welches jeweils durch eine Steuerleitung 30 bzw. 31 mit der dem anderen Kreis I bzw. II zugeordneten Bypassleitung 24 bzw. 25 in Verbindung steht. D.h. die Steuerleitung 30 des Schaltventils 26 ist zwischen dem Rück­ schlagventil und dem Anschluß der Bypassleitung 25 an den Leitungs­ zweig 19 an die Bypassleitung 25 angeschlossen, während die Steuer­ leitung 31 des Drosselventils 27 zwischen dem Rückschlagventil 28 und dem Anschluß der Bypassleitung 24 an den Leitungszweig 18 ange­ schlossen ist. Wie später erläutert ist, unterliegt das Schaltventil 26 bzw. 27 jeweils dem in dem anderen Bremskreis II bzw. I aufge­ füllten Luftdruck.

Für das in Fig. 2 wiedergegebene zweite Ausführungsbeispiel eines Vierkreis-Schutzventils 40 sind, sofern es sich um gleiche Elemente handelt, dieselben Bezugszahlen wie beim ersten Ausführungsbeispiel verwendet.

Während das Vierkreis-Schutzventil 10 gemäß Fig. 1 ein solches mit zentraler Anströmung ist, weist das in Fig. 2 dargestellte Vier­ kreis-Schutzventil 40 jeweils paarweise nacheinander geschaltete Überströmventile 12 und 14 bzw. 13 und 15 auf. Das Schutzventil 40 besitzt eine Zentralleitung 17, von der lediglich zwei Leitungs­ zweige 18 und 19 abzweigen. Im Leitungszweig 18 liegt das dem Be­ triebsbremskreis I zugeordnete Überströmventil 12f im Leitungszweig 19 ist das Überströmventil 13 für den Betriebsbremskreis II angeord­ net. Nach dem jeweiligen Überströmventil 12 bzw. 13 geht von dem entsprechenden Leitungszweig 18 bzw. 19 je eine Leitung 41 bzw. 42 aus, in der je ein Rückschlagventil 43 bzw. 44 liegt. Nach dem Rück­ schlagventil 43 ist in der Leitung 41 das dem Feststellbremskreis III zugeordnete Überströmventil 14 angeordnet; in entsprechender Weise liegt das dem Nebenverbraucherkreis IV zugeordnete Überström­ ventil 15 in der Leitung 42. Zwischen dem jeweiligen Rückschlagven­ til 43 bzw. 44 und dem zugeordneten Überströmventil 14 bzw. 15 sind die beiden Leitungen 41 und 42 durch eine Ausgleichsleitung 45 mit­ einander verbunden. Ansonsten besitzt das Vierkreis-Schutzventil 40 in identischer Ausgestaltung wie beim ersten Ausführungsbeispiel (Fig. 1) den Überströmventilen 12, 13 zugeordnete Bypassleitungen 24, 25 mit darin in Reihe angeordneten Schaltventilen 26, 27 mit Drosseln 26′, 27′ sowie Rückschlagventilen 28, 29 und Steuerlei­ tungen 30, 31 zum Betätigen der Schaltventile.

In Fig. 3 sind konstruktiv stark vereinfachte Lösungen für das Überströmventil 13, das Schaltventil 27 und das Rückschlagventil 29 in einem Abschnitt des angedeuteten Gehäuses 11 des Vier­ kreis-Schutzventils 10 oder 40 wiedergegeben. Dabei versteht es sich, daß die erwähnten Ventile bei konstruktiver Durchgestaltung in das Gehäuse 11 integriert sind.

Entsprechend den Fig. 1 und 2 sind auch in Fig. 3 der Eingangs­ anschluß 16, die Zentralleitung 17, der das Überströmventil 13 für den Betriebsbremskreis II enthaltende Leitungszweig 19, die Bypass­ leitung 25 zum Überströmventil 13 mit darin angeordnetem Schaltven­ til 27 und Rückschlagventil 29 sowie die beiden Steuerleitungen 30 und 31 angedeutet.

Das Überströmventil 13 besitzt ein topfmanschettenförmiges Ventil­ schließglied 50, welches durch eine vorgespannte Druckfeder 51 be­ lastet ist. Das Ventilschließglied 50 ist in der gezeichneten Ruhe­ stellung auf einem Ventilsitz 52 abgestützt. Das Ventilschließglied 50 und der Ventilsitz 52 trennen eine im Zuge des Leitungszweiges 19 liegende Primärseite 53 von einer Sekundärseite 54 des Überströmven­ tils 13. Dabei begrenzt der Ventilsitz 52 eine durch den Durchmesser D1 definierte, primärseitige Dichtfläche 55 (Primärfläche), während das Ventilschließglied 50 eine durch den Durchmesser D2 angegebene, sekundärseitige Wirkfläche 56 (Sekundärfläche) aufweist. Das Über­ strömventil 13 sowie die baugleichen Überströmventile 12, 14 und 15 der Vierkreisschutzventile 10 oder 40 besitzen aufgrund dieser Be­ messung der primärseitigen Dichtfläche 55 sowie der sekundärseitigen Wirkfläche 56 eine als sekundärseitige Beeinflussung bezeichnete Charakteristik, d. h. beim Überströmen von Druckluft von der Primär­ seite auf die Sekundärseite baut sich auf letzterer eine das Öffnen des Überströmventils 13 unterstützende Kraft am Ventilschließglied 50 auf, aufgrund dieser Kraft der Öffnungsdruck des Überströmventils sinkt.

Das in der Bypassleitung 25 angeordnete Schaltventil 27 ist als Sitzventil ausgebildet. Das Schaltventil 27 hat eine die Drossel 27′ verkörpernde Bohrung 60, welche durch einen Stößel 61 mit einer Dichtung 62 verschließbar ist. In der gezeichneten Stellung gibt der Stößel 61 die Drosselbohrung 60 frei, so daß das Schaltventil 27 die in Fig. 1 gekennzeichnete drosselnde Durchlaßstellung a einnimmt. Der als Ventilschließglied dienende Stößel 61 trägt an seinem von der Dichtung 62 abgewandten Ende einen in einem Zylinderraum 63 ab­ gedichtet aufgenommenen Kolbenteller 64. Der Kolbenteller 64 steht unter der Wirkung einer im Zylinderraum 63 angeordneten Druckfeder 65, welche das Schaltventil 27 in der gezeichneten Durchlaßstellung a zu halten sucht. Auf der federabgewandten Seite des Kolbentellers 64 befindet sich im Zylinderraum 63 eine Steuerkammer 66 als Betäti­ gungsmittel c für das Schaltventil 27. Die Steuerkammer 66 steht durch die Steuerleitung 31 mit der Bypassleitung 24 des Überström­ ventils 12 für den Betriebsbremskreis I in Verbindung (Fig. 1). Durch Beaufschlagung des Kolbentellers 64 mit in die Steuerkammer 66 eingesteuerter Druckluft ist das Schaltventil 27 in die Sperrstel­ lung b schaltbar, in welcher die Dichtung 62 am Stößel 61 die Dros­ selbohrung 60 dicht abschließt.

Das Rückschlagventil 29 in der Bypassleitung 25 weist eine Schließ­ kugel 70 auf. Diese greift unter der Wirkung einer Schließfeder 71 an einem Ventilsitz 72 an. Bei seine Durchlaßstellung a einnehmendem Schaltventil 27 ist das Rückschlagventil 29 durch Druckaufbau in der Bypassleitung 25 in Richtung von der Zentralleitung 17 zum Betriebs­ bremskreis II durchströmbar. In umgekehrter Richtung sperrt das Rückschlagventil 29 die Bypassleitung 25 ab.

Wirkungsweise

Für eine vorrangige Befüllung der Betriebsbremskreise I und II mit vom Luftkompressor geförderter Druckluft sind die Überströmventile 12 und 13 des Vierkreis-Schutzventils 10 (Fig. 1) mit niedrigerem Öffnungsdruck eingestellt als das Überströmventil 14 für den Fest­ stellbremskreis III und das Überströmventil 15 für den Nebenverbrau­ cherkreis IV. Das Öffnen der Überströmventile 12 und 13 wird auch dadurch unterstützt, daß durch die jeweilige Bypassleitung 24 bzw. 25 bei seine Durchlaßstellung a einnehmendem Schaltventil 26 bzw. 27 auch Druckluft zur Sekundärseite 54 des entsprechenden Überströmven­ tils strömt. Aufgrund dieses gegenüber den Überströmventilen 14 und 15 rascheren Druckaufbaus auf der Sekundärseite 54 der Überströmventile 12 und 13 bewirkt dies ein rascheres Öffnen der Überströmventile 12 und 13 und damit ein vorrangiges Befüllen der Betriebsbrems­ kreise I und II. Nähert sich der durch die sekundärseitige Beein­ flussung an den geöffneten Überströmventilen 12 und 13 sich verrin­ gernde Öffnungsdruck dem Sicherungsdruck, das ist der bei förderndem Luftkompressor und einem undichten Kreis der Bremsanlage sich ein­ stellende Druck, so wird unterhalb dieses Sicherungsdruckes das je­ weilige Schaltventil 26 bzw. 27 in den Bypassleitungen 24 bzw. 25 vom Druck in den Betriebsbremskreisen I bzw. II in die Sperrstellung b geschaltet. Ein Fordern von Druckluft unter Umgehung der Über­ strömventile 12 und 13 in die Betriebsbremskreise I und II ist somit unterbunden. Dies bedeutet, daß im Falle eines ein Leck aufweisenden Betriebsbremskreises ein unkontrolliertes Abströmen von Druckluft durch die entsprechende Bypassleitung aus dem defekten Betriebs­ bremskreis ins Freie unterbunden ist.

Beispiel

Beim Wiederauffüllen einer defekten Anlage vom Druck Null bar an kann bei einem großen Leck im Betriebsbremskreis II Druckluft durch die Bypassleitung 25 und das Überströmventil 13 ungenutzt ab­ strömen. Bei einem Luftkompressor mit geringem Fördervolumen baut sich hierdurch ein unzureichender Staudruck vor den auf einen höhe­ ren Öffnungsdruck eingestellten übrigen Überströmventilen 12, 14, 15 auf, der nicht zum Öffnen dieser Überströmventile ausreicht. Da sich jedoch im intakten Betriebsbremskreis I sekundärseitig des Über­ strömventils 12 durch die Bypassleitung 24 ein Druck aufbaut, sinkt der Öffnungsdruck und der Betriebsbremskreis I wird bei Erreichen eines zum Öffnen ausreichenden Staudruckes über das Überströmven­ til 12 aufgefüllt. Bei Erreichen eines Druckes im Betriebsbremskreis I unterhalb des Sicherungsdruckes wird über die Steuerleitung 31 das Schaltventil 27 des defekten Betriebsbremskreises II aus der Durch­ laßstellung a in die Sperrstellung b umgeschaltet. Hierdurch sperrt das Schaltventil 27 die Bypassleitung 25, so daß ein weiterer Druck­ luftverlust durch diese Leitung unterbunden ist. Je nach Höhe des Öffnungsdruckes kann jetzt nur noch eine geringere Menge Druckluft über das Überströmventil 13 ins Freie abströmen. Da sich im defekten Betriebsbremskreis II aufgrund des Lecks kein Druck aufbauen kann, bleibt dagegen das dem Betriebsbremskreis I zugeordnete Schaltventil 26 in der Bypassleitung 24 weiterhin in seiner Durchlaßstellung a und unterstützt das Öffnen des Überströmventils 12. Umgekehrt wird ein Rückströmen von Druckluft aus dem Betriebsbremskreis I durch die Bypassleitung 24 und weiter durch den Leitungszweig 19 und ein ggf. geöffnetes Überströmventil 13 durch das Rückschlagventil 28 in der Bypassleitung 24 verhindert. Durch das Absperren der Bypassleitung 25 im defekten Betriebsbremskreis II steigt der Staudruck vor den auf einen höheren Öffnungsdruck eingestellten Überströmventilen 14 und 15 des Feststellbremskreises II und des Nebenverbraucherkreises IV, so daß diese auch aufgefüllt werden können.

Claims (5)

1. Mehrkreis-Schutzventil (10, 40) für pneumatische Mehrkreis-Brems­ anlagen, insbesondere von Kraftfahrzeugen mit wenigstens zwei Be­ triebsbremskreisen (I, II) und wenigstens einem Feststell­ brems- und/bzw. Nebenverbraucherkreis (III, IV), wobei alle Kreise von einer Druckmittelquelle über je ein Überströmventil (12 bis 15) mit sekundärseitiger Beeinflussung mit Druckluft versorgt werden, von denen die den Betriebsbremskreisen (I, II) zugeordneten Über­ strömventile (12, 13) mit einer Bypassleitung (24, 25) überbrückt sind, in der in Reihe eine Drossel (26′, 27′) und ein Rückschlagven­ til (28, 29) liegen, dadurch gekennzeichnet, daß in der jeweiligen Bypassleitung (24, 25) ein Schaltventil (26, 27) mit einer Durchlaßstellung (a) und einer Sperrstellung (b) ange­ ordnet ist und daß das Schaltventil (26 bzw. 27) des einen Betriebs­ bremskreises (I bzw. II) bei Erreichen eines vorbestimmten Druckes im anderen Betriebsbremskreis (II bzw. I) in seine Sperrstellung (b) überführbar ist.

2. Mehrkreis-Schutzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltventile (26, 27) unterhalb des Sicherungsdruckes der Bremskreise (I, II, III) bzw. des Nebenverbraucherkreises (IV) in die Sperrstellung (b) schaltbar sind.

3. Mehrkreis-Schutzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltventil (26, 27) die Drossel (26′, 27′) aufweist.

4. Mehrkreis-Schutzventil nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Schaltventile (26, 27) als Sitzventil ausgebildet sind und als Ventilschließglied einen gegen Federkraft betätigbaren Stößel (61) besitzen, der ventilsitzabgewandt wenigstens mittelbar vom Druck des Betriebsbremskreises (I oder II) belastet ist.

5. Mehrkreis-Schutzventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Stößel (61) einen Kolbenteller (64) trägt, der in einem Zy­ linderraum (63) aufgenommen und auf der einen Seite von einer Druck­ feder (65) und auf der anderen Seite vom Druck des Betriebsbrems­ kreises (I oder II) belastet ist.