Результат интеллектуальной деятельности: СИСТЕМА, СНАБЖЕННАЯ СЖАТЫМ ВОЗДУХОМ, КОНТУРА ПОТРЕБИТЕЛЯ СЖАТОГО ВОЗДУХА, В ЧАСТНОСТИ ПНЕВМОПОДВЕСКИ

Изобретение относится к установке/блоку подготовки сжатого воздуха, а также к распределению сжатого воздуха и защите контуров. Кроме того, изобретение относится к системе сжатого воздуха, например пневмоподвеске, используемой, например, в транспортных средствах, таких как автомобили промышленного назначения.

В DE 10004091 С2 раскрыто устройство пневмопитания автомобиля, содержащее компрессор и многоконтурный защитный клапан, снабженные резервуарами сжатого воздуха контуры которого питаются сжатым воздухом через питающую магистраль. В известных устройствах невозможны, в том числе, быстрые процессы подъема пневмоподвески.

В основе изобретения лежит задача выполнения системы снабжения сжатым воздухом, в частности для пневмоподвески, так, чтобы она обеспечивала ее улучшенное функционирование или улучшенную характеристику управления.

Эта задача решается посредством признаков п.1 формулы.

Предпочтительные, целесообразные и/или альтернативные варианты осуществления изобретения приведены в зависимых пунктах.

Согласно изобретению можно достичь быстрой функциональной способности потребляющей системы, такой как пневмоподвеска, например, при наполнении пустой установки сжатого воздуха транспортного средства или во время процессов ее подъема. Таким образом, транспортное средство быстрее готово к эксплуатации.

Примеры осуществления изобретения позволяют быстро наполнить упругий элемент или элементы пневмоподвески. Кроме того, примеры осуществления изобретения отличаются низкими затратами и незначительными расходами.

Упругий элемент или элементы пневмоподвески при подъеме могут быстро доводиться до высоких давлений без отнимающей много времени необходимости наполнения резервуаров.

Примеры осуществления изобретения обеспечивают возможность нагнетания сжатого воздуха компрессора в упругие элементы пневмоподвески без наполнения резервуаров. Это возможно также в случае высоких давлений в упругих элементах без необходимости отказа в нормальном режиме от воздухообмена между контурами. Дополнительно можно эффективно использовать сжатый воздух в резервуарах для быстрого наполнения упругого элемента или элементов пневмоподвески.

Примеры осуществления изобретения обеспечивают очень быстрое протекание процессов подъема пневмоподвески, например, при замене бортовых платформ.

Примеры осуществления изобретения могут применяться, в целом, при распределении сжатого воздуха и защите контуров и/или в установке/блоке подготовки сжатого воздуха.

Ниже примеры осуществления изобретения более подробно поясняются со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых изображают:

- фиг.1: пример системы снабжения сжатым воздухом, включая клапанное устройство согласно изобретению;

- фиг.2: другой пример системы снабжения сжатым воздухом с видоизмененным клапанным устройством;

- фиг.3: пример приоритетного клапана с обратным течением, используемого в соответствующей изобретению системе снабжения для системы пневмоподвески.

На фиг.1 изображен пример системы снабжения сжатым воздухом с присоединенной системой пневмоподвески с клапанным устройством. Система снабжения является частью установки подготовки сжатого воздуха, содержащей компрессор (не показан), который присоединен к входу 1 воздухоосушительного блока 2. От входа 1 питающая сжатым воздухом линия 3 ведет через снабженный фильтром воздухоосушитель 4 к обратному клапану 10.

К линии 3 присоединены предохранительный клапан 5 и управляемый давлением клапан 6. С выходом клапана 6 соединены выходное подключение и выход обратного клапана 8, вход которого присоединен к клапанам 7, 9. В питающую сжатым воздухом линию 3 между воздухоосушителем 4 и обратным клапаном 10 встроен обратный клапан 11, соединенный через дроссель 12 с клапаном 9. Когда компрессор осуществляет нагнетание, в линии 3 создается давление, в результате чего обратный клапан 10 открывается, а обратный клапан 11 закрывается.

Со стороны выхода обратный клапан 10 присоединен к разветвлению 13, которое через напорную линию 14 для текучей среды соединено с подключением 15, к которому присоединены один или несколько электронно-управляемых клапанов (ECAS-клапанов) 70 системы пневмоподвески или, альтернативно или дополнительно, другого потребительского контура. Клапаны 70 управляют наполнением и опорожнением схематично изображенного упругого элемента 71 системы пневмоподвески и/или работающей на сжатом воздухе подъемной установки или другого потребительского контура. Изображен только один упругий элемент 71, однако их может быть также несколько.

Разветвление 13 соединено с приоритетным клапаном 16, который может быть выполнен в виде электрически управляемого клапана, например в виде электромагнитного клапана, который управляется управляющей электроникой, например, в зависимости от времени или от давления в напорной линии 14 для преимущественного питания (снабжения) управляемого по приоритету потребительского контура, здесь, например, системы пневмоподвески или ее упругих элементов 71.

В изображенных на фиг.1 и 2 примерах выполнения приоритетных схем приоритетный клапан 16 выполнен в виде перепускного клапана с опциональным обратным течением 17, благодаря чему не требуется электрического управления, а конструкция установки подготовки сжатого воздуха может поддерживаться очень простой при высокой функциональной надежности.

Со стороны выхода приоритетный клапан 16 соединен с распределительной линией 18, от которой ответвляются ведущие к защитным клапанам 20, 24, 28 напорные линии 19, 23, 27. Напорная линия 19 через защитный клапан 20 соединена с подключением 22, к которому опционально присоединены один или несколько резервуаров 73 для сжатого воздуха системы пневмоподвески.

В этом примере защитный клапан 20 выполнен в виде перепускного клапана с опциональным обратным течением 21. В качестве альтернативы защитный клапан 20 может быть выполнен также в виде электрически управляемого клапана, например в виде электромагнитного клапана.

С распределительной линией 18 соединены другие потребительские контуры, например, для рабочего или стояночного тормоза, подвески кабины, управления дверью и т.д. В качестве примера потребительский контур 23, ведущий к подключению 25 для потребителя, содержит защитный клапан 24 и датчик 26 давления. Точно так же соединенный с подключением 30 для потребителя потребительский контур 27 содержит защитный клапан 28 и датчик 29 давления. К подключениям 25, 30 присоединены контуры рабочего тормоза. Каждый из этих контуров содержит один или несколько резервуаров (не показаны). Потребительский контур 23 посредством обратных клапанов 31, 33 соединен с подключениями 25, 30. К соединенным между собой выходам 32 обратных клапанов 31, 33 присоединен клапан 34 ограничения давления для питания других контуров с защитными 35, 36, 37 и обратными 38, 41 клапанами. Питающая (снабжающая) линия 27 через обратный клапан 39 и дроссель 40 связана с содержащим защитный клапан 35 контуром. Прицеп присоединен к подключению 42, контур стояночного тормоза - к подключению 43, а контуры вспомогательных потребителей - к подключениям 44, 45, которые соединены с питаемыми рабочими компонентами.

Электронный блок 46 управления вырабатывает электрические управляющие сигналы для управления электрически управляемыми, управляющими потоком сжатого воздуха и распределением клапанами на основе зарегистрированных значений датчика давления и других рабочих параметров, таких как положение ключа зажигания, приведение в действие сцепления, активирование подъемника и т.д.

Блок 46 управления или, в качестве альтернативы, также другая электронная схема, преимущественно электронного воздухоподготовительного блока (E-APU), посылает разрешающие сигналы на электронику (не показана) пневмоподвески, управляющую клапанами 70, и, тем самым, способна управлять отбором воздуха из нее. Посредством разрешающего сигнала (например, со связью через CAN-шину транспортного средства) блок 46 управления разрешает электронике пневмоподвески потреблять сжатый воздух. Этот сигнал может зависеть, например, от имеющихся в рабочем тормозе давлений, измеренных датчиками 26, 29.

Как видно на фиг.1, вход защитного клапана 20 не соединен непосредственно с выходами воздухоосушителя 4 и обратного клапана 10. Напротив, от лежащего между выходом воздухоосушителя 4 и защитным клапаном 20 разветвления 13 к, по меньшей мере, одному клапану пневмоподвески (клапану ECAS 70), присоединенному к подключению 15, непосредственно (т.е. без защитного клапана в линии 14) отходит ответвление. В другом ответвлении разветвления 13 расположен выполненный в виде перепускного клапана приоритетный клапан 16, выход которого соединен с входом защитного клапана 20.

Приоритетный клапан 16 опционально имеет давление открывания от относительно высокого до очень высокого по сравнению с давлениями открывания защитных клапанов 20, 24, 28 и отключающим давлением регулятора давления (не показан). Таким образом, присоединенный к входу 1 компрессор способен очень быстро создать очень высокое давление в соединенном или соединенных с подключением 15 упругих элементах 71. Это предпочтительно, например, при наполнении пустой установки сжатого воздуха транспортного средства. Компрессор, прежде всего, наполняет сжатым воздухом разветвление 13. Когда клапан или клапаны 70 открыты, наполняются также упругий элемент или элементы 71 системы пневмоподвески. Приоритетный клапан 16 перекрывает путь к распределительной линии 18. Когда нужное давление в упругих элементах 71 достигнуто, клапаны 70 закрываются. За счет этого упругий элемент или элементы 71 очень быстро наполняются, поскольку компрессор наполняет только упругие элементы 71, но не остальные потребительские контуры 25, 30, 42, 43, 44, 45 и не резервуар или резервуары 73 аккумулятора давления системы пневмоподвески. Дополнительный эффект состоит в том, что подвеска транспортного средства в качестве первой системы готова к эксплуатации. После закрывания клапанов 70 давление в разветвлении 13 продолжает возрастать, пока приоритетный клапан 16 не откроется, а распределительная линия и другие потребительские контуры не наполнятся.

Возможно также, чтобы с управлением от разрешающего сигнала клапан или клапаны 70 при наполнении пустой установки сжатого воздуха транспортного средства сначала оставались закрытыми. В этом случае давление в разветвлении 13 сразу же возрастает и открывает приоритетный клапан 16 по достижении его давления открывания. Распределительная линия 18 наполняется. Открываются, например, перепускные клапаны 24, 28, так что резервуары контуров рабочего тормоза наполняются первыми. Если давление в контурах рабочего тормоза, измеренное датчиками 26, 29, достаточно велико, чтобы гарантировать определенное действие рабочего тормоза, блок 46 управления посылает разрешающий сигнал, разрешая, тем самым, электронике пневмоподвески открыть клапаны 70, чтобы наполнить упругие элементы 71. При этом давление в разветвлении 13 падает, в результате чего приоритетный клапан 16 закрывается. Теперь компрессор снова нагнетает сжатый воздух только в упругие элементы 71, быстро наполняя их. Таким образом, достигается преимущество готовности рабочего тормоза перед готовностью подвески. После того как упругие элементы 71 наполнятся, а клапаны 70 закроются, давление в разветвлении 13 будет продолжать возрастать, пока приоритетный клапан 16 не откроется, а другие потребительские контуры 25, 30, 42, 43, 44, 45 и резервуар или резервуары 73 аккумуляторов давления системы пневмоподвески снова не наполнятся. Когда все упругие элементы и потребительские контуры наполнены, компрессор выключается.

При наполненной установке сжатого воздуха транспортного средства опциональное обратное течение 17 приоритетного клапана 16 обеспечивает первое быстрое наполнение присоединенного или присоединенных к подключению 15 упругих элементов 71 из присоединенного или присоединенных к защитному клапану 20 и подключению 22 резервуаров и из резервуаров (не показаны), присоединенных к защитным клапанам 24, 28 и потребительским подключениям 25, 30 (контуры рабочего тормоза), пока обратный клапан 17 обратного течения не закроется (выравнивание давлений). Если давление при выравнивании давлений очень мало, то может быть так, что сначала закроются защитные клапаны 24, 28 (контуры рабочего тормоза), в результате чего остается гарантированным определенное тормозное действие. После закрывания обратного клапана 17 компрессор наполняет только упругий элемент или элементы 71 непосредственно через линию 14. Это происходит без одновременного наполнения других резервуаров, поскольку приоритетный клапан 16, включая обратный клапан 17, закрыты. За счет этого обеспечивается быстрое наполнение упругих элементов 71. После того как упругие элементы 71 наполнятся, а клапаны 70 закроются, давление в разветвлении 13 будет продолжать возрастать, пока приоритетный клапан 16 не откроется, а другие потребительские контуры не наполнятся. Когда все упругие элементы и потребительские контуры наполнены, компрессор выключается. Видно, что для перекрытия других потребительских контуров 25, 30, 42, 43, 44, 45 и резервуара или резервуаров 73 аккумуляторов давления системы пневмоподвески, давление открывания приоритетного клапана 16 должно быть выше максимального рабочего давления в линии 14 и максимального давления в управляющих элементах.

Приоритетный (перепускной) клапан 16 опционально не имеет, имеет лишь небольшой или даже отрицательный гистерезис. Здесь гистерезис обозначает различие между давлениями открывания и закрывания. Нередко давление закрывания, например, на 15% ниже давления открывания. Это приводит к тому, что, если уже давление имеется, перепускной клапан уже открывается перед собственно давлением открывания. Это давление в распределительной линии 18 или в линии 19 имеет эффективную поверхность в клапане. Только при лишенной давления распределительной линии 18 или линии 19 перепускной клапан открывается при собственно давлении открывания. Чтобы сделать эту зависимость от давления на выходной стороне перепускного клапана как можно меньше, гистерезис должен быть очень мал или равен нулю или вообще немного отрицательным. Отрицательный гистерезис обозначает то, что давление закрывания выше давления открывания. Это препятствует преждевременному открыванию приоритетного клапана 16 и длительному по времени наполнению резервуаров, присоединенных к защитному клапану 20 или другим защитным клапанам.

Как видно на фиг.1, защитный клапан опционально выполнен также в виде (второго) перепускного клапана с обратным течением 21, соединенного с присоединенными к подключению 22 резервуарами, согласованными с пневмоподвеской. Этот перепускной клапан 20 обеспечивает приоритет при наполнении согласованных с пневмоподвеской резервуаров в случае их наличия.

Если давление открывания перепускного клапана 20 выше давления открывания другого или других предусмотренных для рабочего тормоза перепускных клапанов, например 24, то тормозные резервуары наполняются перед резервуарами пневмоподвески. Если такого приоритета не требуется, то этот клапан 20 может также отсутствовать. В случае наличия клапана 20 небольшой, никакой или отрицательный гистерезис клапана 20 может воспрепятствовать его преждевременному открыванию и одновременному наполнению резервуаров пневмоподвески с тормозными резервуарами. За счет этого очень быстро достигается полная тормозная сила. В противном случае без клапана 20 или без небольшого, никакого или отрицательного гистерезиса полная тормозная сила достигалась бы позднее.

Показанное на фиг.1 опциональное обратное течение 21 защитного клапана 20 сообща с опциональным обратным течением 17 приоритетного клапана 16 обеспечивает первое быстрое наполнение присоединенного или присоединенных к подключению 15 упругих элементов 71 из присоединенного или присоединенных к защитному клапану 20 и к подключению 22 резервуаров (выравнивание давления), а именно до тех пор, пока обратный клапан обратного течения 21 или 17 не закроется.

На фиг.2 изображен другой пример потребительского контура в виде системы пневмоподвески.

Пример на фиг.2 отличается от примера на фиг.1, в том числе, тем, что в линию 14 между разветвлением 13 и соединенным с клапанами 70 пневмоподвески подключением 15 встроен клапан 50, например обратный клапан, который пропускает течение только в направлении от разветвления 13 к подключению 15, однако перекрывает течение в обратном направлении. Также имеется соединительная линия 52, которая соединяет между собой подключения 15, 22 и соединена с линией 14 на лежащем между клапаном 50 и подключением 15 разветвлении 51. Кроме того, соединительная линия 52 соединена с ведущей к подключению 22 линией на лежащем между клапаном 20 и подключением 22 разветвлении 55. В соединительной линии 52 расположен клапан 53, например, в виде обратного клапана, который обеспечивает течение только от подключения 22 к подключению 15.

Защитный клапан 20 в примере на фиг.2 выполнен без обратного течения. Между его выходом и подключением 55 встроен клапан 54, например обратный клапан, который пропускает течение только в направлении от защитного клапана 20 к подключениям 55, 22, однако перекрывает течение в обратном направлении.

В остальном примеры на фиг.1 и 2, в основном, идентичны, так что в отношении других изображенных на фиг.2 компонентов следует сослаться на предшествующие пояснения к соответствующим ссылочным позициям на фиг.1.

Пример на фиг.2 обеспечивает еще более быстрое начальное наполнение упругого элемента или элементов на подключении 15 из резервуара на подключении 22, поскольку за счет только одного клапана 53 в непосредственном тракте течения между подключениями 15, 22 сопротивление между ними невелико.

Пример на фиг.2 имеет то преимущество, что в начале процесса подъема резервуары 73 имеют максимальное давление, и, тем самым, для этого процесса подъема в них в распоряжении имеется максимальное количество сжатого воздуха. Резервуары пневмоподвески сохраняют в примере на фиг.2 за счет обратного клапана 54 максимальное давление, возникшее в нормальном режиме в распределительной линии 18. В противном случае (пример на фиг.1) в распоряжении резервуаров 73 имелось бы лишь текущее давление в распределительной линии 18. Текущее давление колеблется в нормальном режиме между давлениями включения и выключения компрессора. Другое преимущество примера на фиг.2 в том, что количество сжатого воздуха в резервуарах 73 имеется в распоряжении только пневмоподвески.

Схема в примерах осуществления изобретения является гибкой за счет связи с электронно-управляемой системой пневмоподвески (ECAS) и к тому же очень недорогой. Например, для приоритетного клапана 16 не требуется электромагнитного клапана, что снижает технические затраты и повышает надежность.

Помимо преимуществ во время процессов подъема существует, например, также возможность интеллектуального управления последовательностью наполнения потребительских контуров, например, для быстрого запуска транспортного средства. Для этого соединенные с отдельными потребительскими контурами электромагнитные клапаны могут соответственно открываться и управляться.

Для быстрого запуска транспортного средства сначала могут наполняться, например, тормозные резервуары, пока не погаснет контрольная лампа и нельзя будет ослабить пружинные энергоаккумуляторы.

Теперь транспортное средство может, при необходимости, уже тронуться. Затем, как сказано выше, может следовать наполнение упругих элементов до нормального уровня. Теперь транспортное средство имеет полную подвеску. После этого могут наполняться тормозные резервуары до давления открывания перепускного клапана 20, вслед за этим - резервуары пневмоподвески и, наконец, все резервуары до давления выключения. Для этого давление выключения перепускного клапана 20 должно быть выше давления выключения перепускных клапанов 24, 28.

На фиг.3 изображен пример выполнения приоритетного клапана 16 в виде перепускного клапана с обратным течением 17. Перепускной клапан 16 содержит корпус 60, включающий в себя соединяемое с распределительной линией 18 подключение 61 для текучей среды и затвор 62, предварительно напряженный пружиной 63 к седлу 64. Перепускной клапан 16 содержит также соединяемое с напорной линией 14 и клапаном 10 подключение 68 для текучей среды и элемент 65, предварительно напряженный пружиной 67 к находящемуся на затворе 62 седлу 66 и действующий в качестве обратного клапана.

Если давление текучей среды на подключении 68 и усилие пружины 67 превышают оказываемое пружиной 63 усилие, то затвор 62 приподнимается от седла 64, в результате чего подключения 61, 68 сообщаются между собой, образуя сквозное соединение. Если же давление текучей среды на подключении 61 превышает оказываемое пружиной 67 усилие, то от седла 66 приподнимается элемент 65, в результате чего подключения 61, 68 сообщаются между собой, обеспечивая обратное течение.

Система пневмоподвески может быть выполнена в виде контура высокого давления, поскольку установка пневмоподвески и ее упругие элементы, как правило, занимают большой объем и имеют относительно высокие давления.

Описанные выше варианты могут применяться также в других потребителях и потребительских контурах, например, для управления дверями, кабиной и т.д.

Как уже сказано, система снабжения сжатым воздухом первого потребительского контура сжатого воздуха, в частности, системы пневмоподвески транспортного средства, например автомобиля промышленного назначения, содержит, согласно одному или нескольким вариантам, ведущую к первому потребительскому контуру сжатого воздуха первую линию сжатого воздуха и ведущую к другим потребительским контурам распределительную линию. Между ведущей к потребительскому контуру сжатого воздуха первой линией сжатого воздуха и ведущей к другим потребительским контурам распределительной линией расположен приоритетный клапан, причем первая линия сжатого воздуха не содержит защитного клапана. Таким образом, например, процессы пневмоподвески, такие как лифтовая или подъемная активность, могут с приоритетом осуществляться очень быстро.

Первый обратный клапан может быть расположен между выходом воздухоосушителя 4 с одной стороны и первой линией сжатого воздуха и входом приоритетного клапана с другой стороны, чтобы избежать потерь давления, причем первая линия сжатого воздуха может вести, по меньшей мере, к одному управляющему клапану первого потребительского контура сжатого воздуха.

Приоритетный клапан может быть выполнен в виде перепускного клапана, преимущественно с обратным течением, благодаря чему электроуправление не требуется.

Приоритетный клапан преимущественно не имеет гистерезиса или имеет лишь небольшой или отрицательный гистерезис и предпочтительным образом может иметь давление открывания, более высокое по сравнению с рабочим давлением первого потребительского контура сжатого воздуха.

В предпочтительном варианте, по меньшей мере, один относящийся к первому потребительскому контуру сжатого воздуха первый воздушный резервуар может быть присоединен к распределительной линии через вторую линию сжатого воздуха, причем вторая линия сжатого воздуха может содержать защитный клапан. Последний может быть выполнен в виде электромагнитного клапана или преимущественно в виде перепускного клапана, в частности, с обратным течением, соединенного, по меньшей мере, с одним воздушным резервуаром потребительского контура сжатого воздуха, и аналогично приоритетному клапану может не иметь гистерезиса или иметь лишь небольшой или отрицательный гистерезис.

В предпочтительном варианте между первой напорной и ведущей к первому воздушному резервуару второй напорной линиями может быть предусмотрена соединительная линия, благодаря чему достигается непосредственная связь по текучей среде. В этой соединительной линии может быть расположен клапан, например электромагнитный клапан или не требующий электроуправления обратный клапан, что препятствует нежелательным обратным течениям.

Далее между входом приоритетного клапана 16 и, по меньшей мере, одним относящимся к первому потребительскому контуру сжатого воздуха управляющим клапаном 70 может быть расположен обратный клапан 50 для определения допустимого направления течения. Точно так же между защитным клапаном 20 и второй напорной линией 19, 72, ведущей, по меньшей мере, к одному первому, относящемуся к первому потребительскому контуру сжатого воздуха резервуару 73, может быть расположен обратный клапан 54.

В предпочтительном варианте приоритетный клапан 16 может быть выполнен в виде перепускного клапана, который имеет соединяемое с распределительной линией, запираемой клапанным затвором, подключение для текучей среды, соединяемое с первой напорной линией подключение для текучей среды и клапанный элемент, действующий в качестве обратного клапана. Затвор может быть одновременно также седлом для клапанного элемента.

В рамках изобретения лежит также установка для подготовки сжатого воздуха, в частности, для транспортных средств, содержащая систему снабжения сжатым воздухом, в частности систему пневмоподвески, в соответствии с приведенными выше выполнениями.

В одном варианте предоставлен способ управления системой снабжения сжатым воздухом для первого потребительского контура сжатого воздуха, в частности, системы пневмоподвески, при котором сначала запитывается первый потребительский контур сжатого воздуха и только по истечении заданного времени или по достижении заданного давления в первом потребительском контуре через приоритетный клапан наполняется, по меньшей мере, один относящийся к первому потребительскому контуру сжатого воздуха резервуар.

Для быстрого запуска транспортного средства, согласно одному или нескольким примерам, сначала может осуществляться частичное наполнение тормозных резервуаров, после этого - первого потребительского контура сжатого воздуха, затем наполнение тормозных резервуаров до давления открывания выполненного в виде перепускного клапана защитного клапана и в заключение - относящихся к первому потребительскому контуру сжатого воздуха воздушных резервуаров и дополнительных воздушных резервуаров до давления выключения.

Таким образом, согласно одному или нескольким примерам в системе снабжения сжатым воздухом, в частности системе пневмоподвески транспортного средства, между ведущей к потребительскому контуру сжатого воздуха первой линией и ведущей к защитному клапану или воздушному резервуару второй линией сжатого воздуха, а также распределительной линией расположен приоритетный клапан. Потребительский контур сжатого воздуха может быть первым наполнен и может быстро достичь эксплуатационной готовности.