SE520544C2 - Ventilarrangemang för reglering av luftfjädring, ventilenhet samt fordon försett med dessa - Google Patents

Description

lift, 10 15 20 25 30 520 544 Ett system av liknande typ framgår ur DE-A1-38 15 612. Figur 1 i denna skrift visar ett ventilblock 20 innefattande tre ventiler, vilket block styr luftfjädringen för en axel. Ventilblockens komplexa struktur framgår inte ur schematiska figurer av denna typ, varför ett tvärsnitt av det aktuella blocket visas i Figur 1 i föreliggande ansökan. Med referens till hänvisningsbeteckningarna i nämnda tyska skrift, visar Figur 1 tre med kolvar försedda solenoidventiler 25-27. En första ventil 25 är normalt ansluten till avluftning men har även en anslutning 21 till en tryckluftskälla. De övriga två ventilerna 26,27 är normalt stängda, men kan via anslutningarna 31 resp. 32 kopplas till respektive luftfjäder för trycksättning eller avluftning av denna. Även i detta fall är det inte möjligt att samtidigt trycksätta en luftfjäder samtidigt som den andra avluftas. Enheten är även försedd med en anslutning 29 som kan kopplas till ytterligare enheter i ventilblocket. De ingående ventilernas funktion kommer inte att beskrivas närmare.

Ett problem med dagens lösningar är således att ventilblocken utgör tunga, komplicerade, och därmed dyra, detaljer. Dessutom innehåller ventilblocken i sig ett antal enheter med komplexa och ofta specialkonstruerade ventiler, var och en med sin egen specifika funktion.

Reparation eller byte av en eller flera enheter i ett ventilblock ger därmed upphov till ytterligare problem. Förutom att ett byte kan vara komplicerat krävs också att den aktuella verkstaden har den/de specifika ventilenheten/ -erna i lager. Eftersom varje fordonsmodell som regel har två eller flera olika ventilenheter, vilka dessutom kan variera i utförande dels mellan olika modeller och dels inom samma modellserie, kommer även en märkesverkstad att behöva lagerhålla ett stort antal olika enheter.

REDOGÖRELSE FÖR UPPFlNNlNGEN Syftet med uppfinningen är att åstadkomma en ventilenhet som kan ersätta samtliga olika typer av ventilenheter som används i dagens lufttjädringar. En ventilenhet enligt uppfinningen kan monteras separat i anslutning till varje 10 15 20 25 30 520 544 luftfjäderelement på varje axel eller monteras centralt i ett ventilblock. Genom att använda identiska ventilenheter, monterade separat eller kombinerade, kommer service och byte av delar att underlättas väsentligt. På längre sikt innebär det dessutom att endast en typ av ventilenheter behöver lagerhållas av återförsäljare och verkstäder.

Detta syfte uppnås genom ett ventilarrangemang enligt patentkraven 1-9 och en ventilenhet enligt patentkravet 10-14.

Uppfinningen avser ett ventilarrangemang för fordon med två eller flera lufttjädrade axlar, vilket fordon innefattar minst en axel försedd med två eller flera luftfjäderelement som kan trycksättas med hjälp av en tryckluftskälla, ventiler för trycksättning eller avluftning av nämnda luftfjäderelement, samt en styrenhet för att kontrollera öppning och stängning av nämnda ventiler. Till varje luftfjäderelement är anslutet en första ventil mellan tryckluftkällan och luftfjäderelementet, enbart för trycksättning av nämnda luftfjäderelement, och en andra ventil ansluten mellan den första ventilen och lufttjäderelementet , enbart för avluftning av nämnda luftfjäderelement, vilka ventiler normalt är stängda. Genom detta arrangemang kan samtliga ventiler styras separat, vilket medför full frihet för individuell reglering. Detta lämpar sig särskilt för exempelvis bussar med en nigningsfunktion, varvid man önskar sänka en sida alternativt ett hörn av fordonet. Eftesom en enda ventil enligt uppfinningen kan ersätta en nigningsventil som normalt innefattar sex eller flera ventiler, uppnås en betydande besparing och förenkling av systemet.

Nämnda första och andra ventiler är av samma typ och är företrädesvis, men inte nödvändigtvis, sammanbyggda till en ventilenhet. Denna kombination av nämnda första och andra ventiler används företrädesvis för samtliga i fordonet ingående lufttjäderelement. Genom att använda identiska ventiler för samtliga luftfjädrar, blir systemets uppbyggnad betydligt förenklad. Förutom att service och byte av ventilenheter blir enklare och snabbare, behöver bara en typ av ventiler lagerhållas. Ventilenheterna kan antingen monteras i 10 15 20 25 520 544 anslutning till respektive luftfjäderelement eller samlade i ett centralt placerat ventilblock.

För att medge enkel manövrering av ventilenheterna, exempelvis med hjälp av en central styrenhet, utgörs ventilerna lämpligen av solenoidventiler. l motsats till dagens ventilenheter med slidventiler utgörs ventilerna i uppfinningen företrädesvis av membranventiler. Membranventiler är lättare, enklare att tillverka och underhålla, samt är ofta mer pålitliga i drift än konventionella slidventiler.

En i ventilarrangemanget ingående ventilenhet är huvudsakligen avsedd för användning i samband med luftfjädringselement i ett fordon, men kan även användas i andra typer av tryckluftssystem. En ventilenhet innefattar en ventilkropp med en anslutning från en tryckluftkälla, en anslutning till en tryckluftförbrukare, samt en anslutning för avluftning av tryckluftförbrukaren.

Härutöver är ventilenheten försedd med en första ventil mellan tryckluftkällan och en andra ventil för avluftning av och tryckluftförbrukaren tryckluftförbrukaren, varvid båda ventilerna normalt intar stängt läge.

Varje ventil är försedd med en solenoid för individuell öppning av endera ventilen med hjälp av en elektronisk styrenhet. Det är alltså inte möjligt att öppna båda ventilerna samtidigt, eftersom detta skulle medföra avluftning av tryckluftkällan. Avluftning av ett luftfjäderelement med hjälp av nämnda andra ventil sker lämpligen mot atmosfären.

För att spara ytterligare vikt, kan ventilkroppen vara utförd i ett plastmaterial.

En formsprutad ventilkropp är dessutom enklare att tillverka och kräver mindre bearbetning än en motsvarande kropp av ett metalliskt material. 10 15 20 25 30 520 544 FIGURBESKRIVNING Figur 1 Visar en schematisk snittbild av en känd ventilenhet; Figur2 Visar ett schematiskt kopplingsdiagram för en utföringsform av uppflnningen innefattande ett treaxligt fordon; Figur3 Visar ett schematiskt kopplingsdiagram för den drivaxel som framgår ur Figur 2; i i Figur4 Visar en schematisk representation av en ventilenhet med två ventiler enligt uppflnningen; Figur 5 Visar en schematisk snittbild av en ventilenhet med två ventiler, enligt uppfinningen.

FÖREDRAGNA UTFÖRINGSFORMER Figur 2 visar ett kopplingsdiagram för en utföringsform avseende ett fordon med tre axlar; en framaxel 1, en drivaxel 2 och en ytterligare axel 3.

Uppfinningen kan i detta fall, som avser ett tyngre fordon i form av en dragbil med en drivande axel, appliceras på drivaxeln, på drivaxeln och den ytterligare axeln eller pà samtliga tre axlar. Givetvis är andra kombinationer, exempelvis med fler drivande axlar, möjliga. Gemensamt för alla utföringsformer är dock att en slags ventilenhet kan användas för samtliga luftfjädrade axlar.

Luftfjädringen åstadkommes med hjälp av luftfjädringselement i form av bälgar. Enligt utföringsformen i Figur 2, är samtliga axlar 1,2,3 försedda med parvis luftbälgar 4,5; 6,7; 8,9 för varje axel. Bälgarna är anordnade mellan fordonets ram och respektive hjulaxel och kan regleras genom trycksättning eller avluftning för att erhålla önskad nivå över markplanet eller reglera tryckdifferensen mellan två luftbälgar pà samma axel. På detta sätt kan fordonet till exempel höjas vid färd på ojämnt underlag och sänkas vid färd på motorväg, vid avställning av släp eller för anpassning av höjden vid en lastkaj. Det kan även vara önskvärt att reglera trycket så att drivaxeln tar upp en större belastning än boggiaxeln, i syfte att förbättra väggreppet. Med benämningen boggiaxel avses en första drivande axel som kan kombineras 10 15 20 25 30 520 544 med en ytterligare axel, t.ex. en lyftaxel, en löpaxel, en andra drivande axel eller en pusheraxel.

Enligt uppfinningen lämnar en tryckkälla 10 tryck till en ackumulatortank 11, som är kopplad till en tillförselledning 12. Tillförselledningen 12 förser ett antal ventilenheter 13,14; 15,16; 17;18, vilka i sin tur ärikopplade till ett motsvarande antal luftbälgar 4,5; 6,7; 8,9. l anslutning till varje luftbälg finns en tryckgivare 19,20; 21,22; 23; 24 vilka mäter trycket i respektive bälg och skickar signaler motsvarande trycknivåerna till en styrenhet 25. Den ytterligare axelns 3 bälgar 8,9 styrs dock med hjälp av endast en ventilenhet 17, varför trycket i dessa bälgar är lika och kan mätas med en tryckgivare 23.

Härutöver är framaxeln 1 och drivaxeln 2 försedda med nivågivare 26; 27,28, vilka mäter avståndet mellan bälg och fordonsram. Framaxeln 1 är mindre belastad, varför den endast har en nivågivare 26 placerad mellan Iuftbälgama 4,5. Drivaxeln 2 som tar upp en betydligt större belastning är försedd med nivågivare 27,28 pà var sida om fordonet i anslutning till var sin luftbälg 6,7. Signaler som representerar avståndet mellan ram och axel skickas fràn nivàgivarna 26; 27,28 till styrenheten 25.

Den ytterligare axeln 3 saknar nivågivare, eftersom den endast tar upp den belastning som inte kan tas upp av drivaxeln 2. Däremot har den ytterligare axeln 3 försetts med en ytterligare luftbälg 30, för att kunna lyfta axeln vid behov, exempelvis för att minska dragfordonets svängradie och/eller minska däckslitage. Denna Iuftbälg regleras av en separat ventilenhet 18.

Ventilenheternas funktion och givarnas koppling till styrenheten 25 kommer att beskrivas närmare med hänvisning till Figur 3 och 4.

Figur 3 visar ett utsnitt ur Figur 2, innehållande endast drivaxeln 2. Då trycket i en luftbälg 6,7 måste regleras, utvärderar styrenheten 25 insignalerna från tryckgivarna 21,22 och nivàgivarna 27,28. Om situationen kräver att trycket 10 15 20 25 30 520 544 måste ökas i drivaxelns 2 vänstra luftbålg 6, skickar styrenheten 25 en signal till luftbälgens 6 ventllenhet 15. Signalen påverkar en solenoid 31 i den ventil 15a i ventilenheten 15 som förbinder tryckkällan 10 med luftbälgen 6. Denna ventil 15a utgörs av en tvålägesventll som normalt är stängd, men som bringas att öppna av solenoiden 31 varvid luftbälgen 6 trycksätts. Når önskad trycknivå uppnåtts, bryter styrenheten 25 strömmen till solenoiden 31 och ventilen 15a stängs. Trycknivån övervakas av styrenheten 25 med hjälp av tryckgivaren 21. På samma sätt kan fordonet höjas med hjälp av luftbälgarna 6 och 7, varvid styrenheten 25 i tillägg använder signaler från nivågivarna 27,28 för att öppna och stänga de båda ventilenheternas ventiler 15a, 16a.

För att avlufta någon av luftbälgarna 6,7 eller sänka fordonet används i ventilenheterna ingående andra ventiler 15b resp. 16b. Dessa ventiler är anslutna till ledningen 35 resp. 36 mellan nämnda första ventiler 15a resp. 16a och luftbälgarna 6 resp. 7. Styrenheten 25 skickar en signal till en eller båda ventilernas solenoider 32,34 för att öppna ventilerna 15b, 16b varvid en eller båda bälgarna 6,7 avluftas. En sänkning av fordonet genom avluftning av luftbälgarna är aktuellt exempelvis när fordonet färdas i högre hastigheter eller när man vill ställa av eller lyfta ett släp, växelflak eller container.

En fördel gentemot dagens system är att det är möjligt att reglera samtliga Iuftbälgar individuellt och samtidigt. Det går t.ex. att trycksåtta en luftbâlg på ena sidan av fordonet samtidigt som luftbälgen på motsatt sida avluftas.

Eftersom bara en enda ventil behöver styras för att trycksätta eller avlufta luftbälgarna, ger systemet snabbare respons på signaler från styrenheten.

Förutom vanligt använda strategier för styrning av trycket i luftbälgarna, kan ett system av denna typ medge snabb trycksättning av en sida och avluftning av motsatt sida för en temporär förskjutning av tyngdpunkten för att förhindra eller motverka att fordonet välter.

Det är även möjligt att höja och sänka en sida eller ett hörn av fordonet genom individuell reglering av luftbälgarna i anslutning till respektive sida 10 15 20 25 30 520 544 eller hörn. Detta är önskvärt vid bussar med en nigningsfunktion, där instegshöjden regleras genom att höja eller sänka fordonet i anslutning till dörren. För pàstigning kan exempelvis en luftbälg associerad med ett av bussens främre hörn sänkas för att minska instegshöjden.

Figur 4 visar ett schematiskt kopplingsdiagram för enventilenhet enligt uppfinningen. Ventilenheten 40 har en anslutning 41 till tryckluftkällan, en anslutning 42 till en luftbälg och en anslutning 43 för avluftning till en tank alt. till atmosfären. Den första ventilen 44 är fjäderbelastad mot ett stängt läge, men kan med hjälp av en solenoid 45 bringas att inta ett öppet läge för att trycksätta luftbälgen. Solenoiden styrs av en styrenhet (ej visad) via ett par elektriska ledningar 46 och 47. När strömmen till solenoiden bryts av styrenheten, stänger ventilen 44. En andra ventil 49 av samma typ som den första ventilen 44, är ansluten till en kanal mellan den första ventilen 44 och anslutningen 42 till luftbälgen. Även den andra ventilen 49 är fiäderbelastad mot ett stängt läge och kan bringas att inta ett öppet läge med hjälp av en solenoid 50. Solenoiden 50 är ansluten till styrenheten via ett par elektriska ledningar 47,48, varav den ena ledningen 47 utgör en jordledning, som är gemensam med den första solenoiden 45. Vid en signal frän styrenheten öppnar den andra ventilen 49, varvid luftbälgen avluftas.

Det är givetvis även möjligt att använda ledningen 47 för plus- eller minus- matning av solenoiderna.

En schematisk snittbild av en ventilenhet som kan användas i ett system enligt uppfinningen visas i Figur 5A och 5B.

Figur 5A visar en ventilenhet 51 med en anslutning 52 för tryckluft, vilken mynnar i en första kammare 53 pä ena sidan av en membranventil 54.

Tryckluft från anslutningen 52 leds via en första kanal 55 till motsatt sida av nämnda membranventil 54. Trycket är därmed lika på båda sidor om ventilen 10 15 20 25 30 520 544 54, som är försedd med en fjäder 56 som fjäderbelastar ventilen 54 mot ett säte 57. Normalt är membranventilen således stängd.

För att öppna membranventilen 54 används en första solenoid 58a (Fig.5b), som när den aktiveras påverkar en kolv 59 som stänger förbindelsen mellan tryckluftsanslutningen 52 och den första kanalen 55. TrycÉket i den första kammaren 53 kommer då att lyfta membranventilen 54 från sätet 57 endast mot den återförande kraften från den första fjädern 56. Tryckluft strömmar då från den första kammaren 53, förbi den första membranventilen 54, in i en andra kammare 60 och ut genom en anslutning 61 till en luftbälg, för trycksättning av denna. Så snart strömmen till den första solenoiden 58a bryts, àterställs trycket i den första kanalen 55. Med ett utjämnat tryck på båda sidor om membranet i den första ventilen 54, kommer den att stängas av den återförande fjädern 56.

Ventilenheten 51 är försedd med en andra membranventil 62 som fungerar på ett motsvarande sätt för avluftning av luftbälgen. Anslutningen 61 till luftbälgen leder in i den andra kammaren 60 och vidare till en tredje kammare 63 på den ena sidan av den andra membranventilen 62.

Anslutningen 52 för tryckluft leder via en andra solenoid 58b till en kanal 64 som mynnar på motsatt sida av ventilen 62. Eftersom trycket är det samma på båda sidor, alternativt något större i kanalen 64, hålls membranventilen 62 i stängt läge av trycket och/eller en fjäder 65. För att avlufta luftbälgen används en andra solenoid 58b som när den aktiveras påverkar en kolv 66 som stänger förbindelsen mellan anslutningen 52 och kanalen 64. Kanalen 64 avluftas då till atmosfären via en ljuddämpare 68. Trycket i den tredje kammare 63 kommer då att lyft ventilens membran från sitt säte 67, varvid tryckluft strömmar förbi ventilen 62, via en kanal (ej visad), som avluftas mot atmosfären genom ett utlopp som mynnar i ljuddämparen 68.

Det är även möjligt att leda tryckluft från luftbälgen från kammaren 60 via den andra solenoiden 58b till kanalen 64 (ej visat). Lufttrycket på båda sidor om 10 520 544 10 den andra membranventilen 62 blir då helt utjämnat, tills solenoiden 58b aktiveras för avluftning av luftbälgen.

En lämplig ventil för ändamålet kan vara en standardventil för lásningsfria tryckluftsbromsar (ABS). En ABS-ventil kan modifieras på så sätt att en av dess solenoider vänds och vissa kanaler och säten borrasom I bearbetas för att åstadkomma en normalt stängd ventil, eftersom originalventilen är normalt i öppet läge. Genom att utgå från en ventilenhet vars ventilkropp med smärre modifikationer kan användas i flera syften, uppnås rationaliseringsfördelar och lägre kostnader.

Ventilenheten har här beskrivits i samband med ett ventilarrangemang för luftfiädring för fordon. Det är givetvis möjligt att använda ventilenheten för andra syften i tryckluftssystem för olika applikationer.

Claims (16)

10 15 20 25 30 520 544 1l PATENTKRAV

1. Ventilarrangemang för fleraxliga fordon med luftfjädring, vilket fordon innefattar minst en axel (1-3) försedd med två eller flera luftfjäderelement (4- 9, 30) som kan trycksättas med hjälp av en tryckluftskälla (10), ventiler (13- 18) för trycksättning eller avluftning av nämnda luftfjäderelement, samt en styrenhet (25) för att kontrollera öppning och stängning av nämnda ventiler, k ä n n e t e c k n at a v att till varje luftfjäderelement är anordnad en första ventil (15a, 16a, 44) mellan tryckluftkällan (10) och luftfjäderelementet (4-9, 30), för trycksättning av nämnda luftfjäderelement, och en andra ventil (15b, 16b, 49) ansluten mellan den första ventilen och luftfjäderelementet , för avluftning av nämnda luftfjäderelement, vilka ventiler normalt är stängda.

2. Ventilarrangemang enligt kravet 1, k ä n n e t e c k n a t a v att nämnda första och andra ventiler (15a, 15b, 16a, 16b, 44, 49) är av samma typ.

3. Ventilarrangemang enligt kravet 1 eller 2, k ä n n e t e c k n at a v att nämnda första och andra ventiler är sammanbyggda till en ventilenhet (13- 18, 40).

4. Ventilarrangemang enligt kraven 1-3, k ä n n e t e c k n at a v att en ventilenhet (13-18, 40) utgörande en kombination av den första och den andra ventilen (15a, 15b, 16a, 16b, 44, 49) används för samtliga i fordonet ingående luftfjäderelement

5. Ventilarrangemang enligt något av kraven 1-4, k ä n n e t e c k n at a v att ventilenheterna monteras i anslutning till respektive luftfjäderelement.

6. Ventilarrangemang enligt något av kraven 1-4, k ä n n e t e c k n at a v att ventilerna monteras samlade i ett ventilblock. 10 15 20 25 30 520 544 12

7. Ventilarrangemang enligt något av ovanstående krav, känne- t e c k n a t a v att ventilerna utgörs av solenoidventiler.

8. Ventilarrangemang enligt något av ovanstående krav, k å n n e - te c k n at a v att ventilerna utgörs av membranventiler.

9. Ventilarrangemang enligt något av ovanstående krav, k ä n n e - t e c k n a t a v att nämnda andra ventil avluftas mot atmosfären.

10. Ventilenhet avsedd för användning i ventilarrangemang enligt kravet 1, vilken enhet innefattar en ventilkropp (51) med en anslutning (52) från en tryckluftkälla, en anslutning (61) till en tryckluftförbrukare, samt ett utlopp (68) för avluftning av tryckluftförbrukaren, k ä n n e t e c k n a d a v att ventilenheten har en första ventil (54), avsedd för trycksättning, mellan tryckluftkällan och tryckluftförbrukaren och en andra ventil (62), avsedd för avluftning, ansluten mellan den första ventilen (54) ooh tryckluftförbrukaren, varvid båda ventilerna (54, 62) normalt intar stängt läge.

11. Ventilenhet enligt kravet 10, k ä n n e t e c k n a d a v att varje ventil är försedd med en solenoid (58) för individuell öppning av endera ventilen.

12. Ventilenhet enligt krav 10 eller 11, k ä n n e t e c k n a d a v att ventilerna utgörs av membranventiler.

13. Ventilenhet enligt något av kraven 10-12, k ä n n e t e c k n a d a v att nämnda andra ventil avluftas mot atmosfären.

14. Ventilenhet enligt något av kraven 10-13, k ä n n e t e c k n a d a v att ventilkroppen är utförd i ett plastmaterial.

15. Fordon med luftfjädring innefattande ventilarrangemang enligt kravet 1, vilket fordon innefattar minst en axel (1-3) försedd med två eller flera 10 520 544 13 luftfjäderelement (4-9, 30) tryckluftskälla (10), ventiler (13-18) för trycksättning eller avluftning av som kan trycksättas med hjälp av en nämnda luftfjäderelement, samt en styrenhet (25) för att kontrollera öppning och stängning av nämnda ventiler, k ä n n e t e o k n at a v att varje luftfjäderelement (4-9, 30) är försett med nämnda ventilarrangemang (13-18), vilka ventiler kan trycksättas eller avluftas individuellt av styrenheten (25) oberoende av varandra.

16. Fordon enligt kravet 15, kän netecknat av att ett eller flera ventilarrangemang på en sida av fordonet kan styras för att åstadkomma en nigningsfunktion.