CN107000723A - 用于商用车辆的气动制动系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于商用车辆(1)的气动制动系统(110)。该系统包括至少一个弹簧制动器(27)、保护阀(56)、驻车制动单元(30)、管线的网络(40)、装有压缩空气的至少第一气罐(4)和第二气罐(5)以及用于驻车制动单元(30)的中继阀(19)。管线的第一子网络(40a)包括配置成始终被加压的管线。管线的第二子网络(40b)包括配置成当驻车制动功能被应用时不被加压的至少一条管线。第一子网络(40a)包括建立气罐(4、5)与驻车制动单元(30)之间的流体通路的管线,其中,这些管线中的气流的方向配置成由与其相关的至少一个阀(50)控制。本发明还涉及用于管理进入气动制动系统(110)的空气致动的弹簧制动器(27)中的气流的方法。
Description
技术领域
在一般水平上,本发明涉及用于商用车辆的气动制动系统。
背景技术
通常,气动(即,基于空气的)制动系统比它们的液压式对应部件更加稳健且易于维护。因此,它们被广泛地使用在例如重型卡车和公共汽车等商用车辆上。
为了符合安全规程,车辆的基于空气的制动系统通常划分成多条相互独立的空气回路,每条空气回路从专用的气罐供气,该气罐是被加压的。
因此,制动器作用在前/后车轮上的适当操作所需的空气是从与其相关的气罐供应来的。用于商用车辆的常规行车制动器是碟型或鼓型的。
在相关背景中,商用车辆本身的手动或驻车制动器以及拖车的行车制动器传统上借助位于车辆的后轴附近的俗称为“驻车气罐”的单独气罐进行。在结构上,驻车制动器包括容纳有弹簧的制动气缸。该制动器这样应用:将空气从制动气缸排出,从而弹簧驱动行车制动器的推杆,由此使车轮固定。驻车制动器的释放使得空气从驻车气罐进入制动气缸并使弹簧返回到它的初始压缩位置,从而车轮重新可以自由地旋转。这种系统示意性地如图1所示。
作为安全措施,某些商用车辆配备有停止阀,又称为互锁阀。它的目的是防止驻车制动器在气动制动系统补充空气期间自动地释放。
尽管驻车气罐比用于前/后车轮的标准气罐使用得相对较少并且小得多,但与制造和安装驻车气罐相关的成本却能够比得上可适用于与标准气罐相关的对应成本。
在相关背景中,车辆发展过程的一个普遍特征在于,典型地通过引入新颖的技术特征而获得的改进要通过最低程度地修改现有构造来实现。商用车辆的供气系统的改进(被实现为结构的简化)在EP 1859972 A1中被论述。
基于上述背景,本发明的一个目的在于提供一种简化的气动制动系统而不大范围地修改系统的原始构造。本发明的另一个目的在于防止构造简化的气动制动系统的性能裂化。
发明内容
上述目的是借助根据独立权利要求所述的气动制动系统、方法和商用车辆实现的。
因此,第一方面涉及一种用于商用车辆的气动制动系统,该系统包括:至少一个空气致动的弹簧制动器,其配置成布置在车辆的至少一个车轮处并配置成当应用气动制动系统的驻车制动功能时使商用车辆固定;保护阀;驻车制动单元;管线的网络;至少第一气罐和第二气罐,二者都配置成被加压,用以经由相应的第一空气出口向气动制动系统提供空气;管线的第一子网络,其包括配置成始终被加压的管线;管线的第二子网络,其包括配置成当应用驻车制动功能时不被加压的至少一条管线;用于驻车制动单元的中继阀,该中继阀配置成:借助第一子网络的管线经由保护阀与第一气罐及第二气罐流体连通,借助第二子网络的管线与驻车制动单元流体连通,并且借助第二子网络的管线与至少一个空气致动的弹簧制动器流体连通,其中,该第一子网络包括建立第一气罐及第二气罐与驻车制动单元之间的流体通路的管线,并且这些管线中的气流的方向配置成由与其相关的至少一个阀来控制。
下面参考本发明的第一方面呈现本发明的积极效果和优点。
根据本发明的第一方面的技术方案实现免除驻车气罐。这是在没有取决于所述驻车气罐上的部件的显着构造变化的情况下实现的。由于免除专用的驻车气罐,所以获得的一个益处是使商用车辆的制造成本降低。此外,免除驻车气罐释放车辆上的宝贵空间。
在一般水平上,免除驻车气罐而不进一步改变系统设计方案会导致系统中显著的压力下降。这至少部分地归因于气罐与驻车制动器之间的空气路径被显著地延长。这种不期望的压力下降的一个后果是使达到所需的制动力的时间延迟量增加。在相同的背景下,与驻车制动器相关的停止阀所面临的情况的潜在误判可能同样具有严重的后果。在极端情况下,这种误判可能导致不适当地应用驻车制动器或者同样不适当地阻止其释放。
目前的技术方案免除了用于驻车制动单元的中继阀与驻车制动单元本身(出现在属于本领域的情况的系统中并且在图1中示出)之间的专用管线。作为替代,类似的管线被架设在第一气罐及第二气罐中的任意一者与驻车制动单元之间来向驻车制动单元供应空气。不仅如本领域中已知的,而且可以从图3至图5中的任一者推出的是,第一气罐和第二气罐以及驻车制动单元布置在商用车辆的前端附近。另一方面,用于驻车制动单元的中继阀典型地有目的地安装成靠近驻车气罐。结果,利用所提出的技术方案,所要经过的空气路径被显著地减少。因此,管线中的压力下降量可以被保持在可接收的水平。此外,这些适度的压力下降不会消极地影响停止阀的操作。
第二方面涉及一种用于管理与驻车制动功能的解除相关联地进入气动制动系统的空气致动的弹簧制动器中的气流的方法,该弹簧制动器配置成当气动制动系统的驻车制动功能被应用时固定商用车辆,该方法包括:
-解除驻车制动功能;
-响应驻车制动功能的解除,从都配置成被加压的第一气罐或第二气罐供应空气;
-限制受压气流的方向;以及
-将所提供的空气的至少一部分输送至气动制动系统的空气致动的弹簧制动器。
第三方面涉及一种包括该气动制动系统的商用车辆。
本发明的不同的实施例从属权利要求和具体实施方式中被公开。
附图说明
图1示意性地示出属于本领域的情况的气动制动系统。
图2是从商用车辆的上方观察到的示意图。
图3示意性地示出根据本发明的第一实施例的气动制动系统。
图4示意性地示出根据本发明的第二实施例的气动制动系统。
图5示意性地示出根据本发明的第三实施例的气动制动系统。
图6是包括根据本发明的实施例的方法步骤的流程图。
当结合附图来阅读以下详细说明时,实施例的其他优点和特征将会变得显而易见。
具体实施方式
本发明现在下文中参考附图被更全面地描述,附图中示出优选的实施例。然而,本发明可以实施为许多不同的形式,而不应被理解为限制于本文记载的实施例;相反地,这些实施例被提供是为了使本文全面且完整,并且会将本发明的范围充分地告知本领域的技术人员。在附图中,相似的附图标记表示相似的元件。
图1示意性地示出属于本领域的情况的气动(即,基于空气的)制动系统100的主要部件。图中所示的系统100实施为用于确保商用车辆1(如图2所示)中的驻车制动功能。管线40的网络由始终被加压的管线40a和在驻车制动功能被应用时不被加压的管线40b组成。这里,连续线表示第一子网络40a,其包括始终被加压的管线;虚线表示第二子网络40b,其包括当驻车制动功能被应用时不被加压的管线。
商用车辆1(它的驻车制动系统100如图1所示)具有三条车轴,每条车轴具有一对车轮10A-10C。车辆的每个车轮布置有空气致动的弹簧制动器27。当气动制动系统100的驻车制动功能被应用时,弹簧制动器27固定商用车辆。系统100还包括装有压缩空气的专用气罐4、5。各气罐中的气压可以介于7.0bar和12.5bar之间。图中还示出保护阀56。借助压缩机(未示出)压缩并借助烘干单元(未示出)除去水和油的空气经过保护阀56去往气罐4、5。保护阀56是多回路保护阀,其目的在于确保系统100中某处的空气泄漏不影响整个制动系统100。典型地,多回路保护阀56和烘干单元整合成单个单元。该类型的保护阀的结构是本领域的技术人员已知的,因而这里不更加详细地描述。此外,图中示出驻车制动单元30,该驻车制动单元控制驻车制动功能在车轮10A-10C上的实施。图中还示出位于用于驻车制动单元的中继阀19附近的驻车气罐7。该驻车气罐的容积通常处于10升至20升的范围内。用于商用车辆1的驻车制动单元的中继阀19及其操作原理是本领域的技术人员已知的,因而这里不详细地描述。图中还示出处于驻车制动单元的中继阀19与驻车制动单元30本身之间的管35。
根据本实施例的商用车辆适于拖拽拖车。因此,用于拖车连接单元的中继阀57也被作为特征。拖车连接单元60本身非常示意性地借助两个螺旋状元件被示出。用于商用车辆1的拖车连接单元60的中继阀57及其操作原理是本领域的技术人员已知的,因而这里不详细地描述。图中还示出行车制动单元12,该行车制动单元控制行车制动功能在车轮10A-10C上的实施。
下面将结合图3至图5来更全面论述该部件中与本发明相关的那些部件。已经结合图1公开的其余系统部件将会被必要程度地论述。
图2是从商用车辆的上方观察到的示意图。图中所示的商用车辆1是卡车或拖拽拖车的拖拉机,它具有底盘9、前部一对车轮10A和后部一对车轮10B。图中所示的车辆只是示例,本发明的商用车辆还可以实现为公共汽车或与之类似的车辆。驾驶室7位于车辆1上很靠前的位置。内燃机41典型地位于驾驶室7下方。如前文论述的,商用车辆典型地设置有气动(即,基于空气的)制动系统,该气动制动系统包括至少两个装有压缩空气的气罐4、5。这些气罐安装在底盘9上。从气罐4、5向气动制动系统的其他部件供应的压缩空气通常由如图2示意性地示出的控制单元119控制。
图3示意性地示出根据本发明的第一实施例的气动制动系统110。图中所示的系统110实施为用于确保商用车辆中的驻车制动功能。相对于图1(它代表本领域的情况)的主要结构差异在于,当前的系统免除专用的驻车气罐。图3所示的商用车辆具有三条车轴,每条车轴具有一对车轮10A-10C以及布置在每个车轮处的弹簧制动器27。均被加压的第一气罐4和第二气罐5经由相应的第一空气出口4a、5a提供气动制动系统110的空气。第一气罐4和第二气罐5可以布置成并联的或串联的。新压缩的空气经过保护阀56去往气罐4、5。
与图1类似地,连续线表示第一子网络40a,其包括始终被加压的管线;虚线表示第二子网络40b,其包括当应用驻车制动功能时不被加压的管线。图中还示出驻车制动单元30。图3还将用于驻车制动单元的中继阀19作为特征。可以看出,该中继阀19借助第一子网络40a的管线经由保护阀56与第一气罐4及第二气罐5流体连通。它还借助第二子网络40b的管线与驻车制动单元30流体连通。最后,中继阀19借助第二子网络40b的管线与弹簧制动器27流体连通。
还可以看出,流体通路在第一气罐4及第二气罐5与驻车制动单元30之间被建立。更具体地,管44a、45a使相应的气罐4、5与保护阀56相连。第一管51在保护阀56与驻车制动单元30之间延伸。
这些管线中的气流的方向配置成由与这些管线相关的至少一个阀50控制,例如定向成防止空气朝着保护阀56流动的止回阀。在图中所示的实施例中,止回阀50布置在保护阀56与驻车制动单元30之间延伸的管51中。在相关实施例(未示出)中,止回阀50整合在保护阀56中。在适用的情况下,图中所示的其余系统部件具有与结合图1论述的它们的对应部件相同的结构和功能。
因此,用于驻车制动单元的中继阀19与驻车制动单元30本身之间的专用管(图1所示的附图标记35)可以被省略。作为替代,类似的管线被架设(drawn)在第一气罐4及第二气罐5中的任意一者与驻车制动单元30之间来向驻车制动单元30供应空气。结果,要经过的空气路径被显著地减少。因此,管线中的压力下降量可以被保持在可接受的水平。另一个益处在于,由于免除了专用驻车气罐,所以商用车辆的制造成本降低。最后,免除专用驻车气罐释放车辆上的宝贵空间。
图4示意性地示出根据本发明的第二实施例的气动制动系统110。相对于图3所示的实施例的主要结构差异在于,增设了在止回阀50与用于驻车制动单元的中继阀19之间延伸的第二管51b。在这种背景下,该第二管的内径不超过8mm。因此,也能够在气罐4、5放空时解除驻车制动。然后,可以从例如外部气罐甚至从商用车辆的各轮胎中的一个轮胎供应所需的压缩空气。更大的回路直径可能导致相当大的压力下降量,这会扰乱作为驻车制动单元30的一部分的停止阀52的操作。
图中所示的其余系统部件具有与结合图1和图3论述的它们的对应部件相同的结构和功能。
图5示意性地示出根据本发明的第三实施例的气动制动系统110。这里,第一气罐4和第二气罐5分别具有第二空气出口4b、5b,并且建立第一气罐及第二气罐与驻车制动单元30之间的流体通路的管线53在相应的第二空气出口4b、5b与驻车制动单元30之间延伸。该管线包括从相应的第二空气出口4b、5b伸出的两条管53a、53b。双止回阀50布置在这些管53a、53b的接合处。单管53c将双止回阀50和驻车制动单元30连接起来。双止回阀50定向成防止空气朝着第一气罐4和第二气罐5流动。双止回阀50可以以多种方式被实现。例如,通过设置具有共享共同的弹簧的两片阀膜的阀,或者通过设置能够每次阻止来自各回路中的一条回路的气流的球阀。该方案产生与结合图3论述的方案大致相同的积极效果。
如前面结合图1指出的,图中所示的商用车辆适于拖拽拖车。因此,图3至图5中也将用于拖车连接单元的中继阀57作为特征。拖车连接单元60本身非常示意性地借助两个螺旋状元件示出。用于拖车连接单元的中继阀57借助第一子网络40a的管线经由保护阀56与第一气罐4及第二气罐5流体连通。用于拖车连接单元的中继阀57还借助第一子网络40a的管线与用于驻车制动单元的中继阀19流体连通。
气动制动系统还包括控制单元119(结合图2示意性地示出)。控制单元119可以是气动制动系统的整合部分。控制单元119典型地具有处理单元以及连接至该处理单元的存储单元。处理单元可以包括一个或多个CPU(CPU:中央处理单元)。存储单元可以是非易失型的,例如闪速存储器或RAM存储器(RAM:随机存取存储器)。处理单元配置成执行具有计算机指令的计算机程序P的指令。计算机程序P可以在加载到存储单元上之前记录在载体(典型地是计算机可读介质)上。可选地,该计算机程序可以预先安装在该存储单元中。当执行计算机程序P时执行该方法的公开的实施例,从而利用适当地构造的处理单元执行该指令。
该控制单元119配置成响应驻车制动功能的应用而产生第一信号,由此使得第二子网络的管线减压。控制单元119还配置成响应驻车制动功能的解除而产生第二信号,由此使得第二子网络的管线的至少一部分加压。
根据实施例,控制单元119可以配置成响应驻车制动功能的解除而将第一气罐4中的气压与第二气罐5中的气压进行比较,并基于比较结果产生该第二信号,由此使得第二子网络的管线的至少一部分加压。该加压是使用源于具有更高气压的气罐的空气实现的。
控制单元119经由总线,例如,使用基于通信协议的消息的CAN总线(CAN:控制器局域网),与阀致动器通信。还可以使用其他通信协议,例如TTP(TTP:时间触发协议)或Flexray。这样,可以在商用车辆的不同单元之间交换该信号。例如,信号可以是无线传输的。
图6是包括根据本发明的实施例的方法步骤的流程图。该流程图示出用于管理进入以上结合图3至图5描述的气动制动系统的空气致动的弹簧制动器中的气流的方法。
该方法包括:解除70驻车制动功能;响应驻车制动功能的解除而从都配置成被加压的第一气罐或第二气罐供应75空气;限制80受压气流的方向;以及将所提供的空气的至少一部分输送90至气动制动系统的空气致动的弹簧制动器。更具体地,经由结合图3描述的保护阀56和止回阀50或者经由结合图5描述的双止回阀50将所提供的空气的至少一部分输送至驻车制动单元30。随后朝着布置成与前文描述的各个车轮相连的弹簧制动器27引导该空气。结果,使每个弹簧制动器的弹簧减压并驱动行车制动器的推杆,从而使每个车轮变成固定的。需要限制双止回阀50的相应止回阀50下游的气流的方向,以使空气朝着弹簧制动器27流动。该方法也产生结合图3至图5论述的优点。
本发明还涉及一种包括计算机程序代码的计算机程序P,该计算机程序使得前文论述的控制单元或连接至该控制单元的计算机执行该方法。另外,提供一种包括存储在计算机可读介质上的计算机程序代码的计算机程序制品,用以当利用控制单元19或连接至该控制单元的计算机执行该计算机程序代码时执行该方法。
在附图和说明书中已经公开本发明的典型优选实施例;尽管采用特定的术语,但只是出于概括性和描述性的目的而不是出于限制性的目的而使用它们;本发明的范围由随附的权利要求限定。
Claims (29)
1.一种用于商用车辆(1)的气动制动系统(110),所述系统包括:
-至少一个空气致动的弹簧制动器(27),其配置成布置在车辆的至少一个车轮处并配置成当气动制动系统(110)的驻车制动功能被应用时固定商用车辆(1);
-保护阀(56);
-驻车制动单元(30);
-管线的网络(40);
-至少第一气罐(4)和第二气罐(5),二者都配置成被加压,用以经由相应的第一空气出口(4a、5a)向气动制动系统(110)提供空气;
-管线的第一子网络(40a),其包括配置成始终被加压的管线;
-管线的第二子网络(40b),其包括配置成当驻车制动功能被应用时不被加压的至少一条管线;
-用于驻车制动单元(30)的中继阀(19),中继阀(19)配置成:
借助第一子网络(40a)的管线经由保护阀(56)与第一气罐(4)及第二气罐(5)流体连通,
借助第二子网络(40b)的管线与驻车制动单元(30)流体连通,
借助第二子网络(40b)的管线与所述至少一个空气致动的弹簧制动器(27)流体连通,
其特征在于,所述管线的第一子网络(40a)包括建立第一气罐(4)及第二气罐(5)与驻车制动单元(30)之间的流体通路的管线,其中,这些管线中的气流的方向配置成由至少一个与所述这些管线相关的阀(50)控制。
2.根据权利要求1所述的气动制动系统(110),其中,建立第一气罐(4)及第二气罐(5)与驻车制动单元(30)之间的流体通路的管线经过保护阀(56)。
3.根据权利要求1或2所述的气动制动系统(110),其中,所述阀(50)是止回阀。
4.根据权利要求3所述的气动制动系统(110),其中,止回阀(50)定向成防止空气朝着保护阀(56)流动。
5.根据权利要求3或4所述的气动制动系统(110),其中,所述止回阀(50)布置在保护阀(56)与驻车制动单元(30)之间延伸的管(51)中。
6.根据权利要求3或4所述的气动制动系统(110),其中,所述阀(50)整合在保护阀(56)中。
7.根据权利要求5或6所述的气动制动系统(110),其中,所述管(51)在止回阀(50)的下游分支成:第一分支管(51a),其延伸至驻车制动单元(30);以及第二分支管(51b),其延伸至用于驻车制动单元(30)的中继阀(19)。
8.根据权利要求7所述的气动制动系统(110),其中,所述第二分支管(51b)的直径在8mm以下,更优选地在6mm以下,最优选地在4mm以下。
9.根据权利要求1所述的气动制动系统(110),其中,第一气罐(4)和第二气罐(5)分别具有第二空气出口(4b、5b),并且建立第一气罐(4)及第二气罐(5)与驻车制动单元(30)之间的流体通路的管线在相应的第二空气出口(4b、5b)与驻车制动单元(30)之间延伸。
10.根据权利要求9所述的气动制动系统(110),其中,所述阀(50)是双止回阀,其布置在从相应的第二空气出口(4b、5b)伸出的管(53a、53b)的接合处。
11.根据权利要求10所述的气动制动系统(110),其中,双止回阀(50)定向成防止空气朝着第一气罐(4)和第二气罐(5)流动。
12.根据前述权利要求中任一项所述的气动制动系统(110),其中,第一气罐(4)和第二气罐(5)并联地布置。
13.根据权利要求1至11中任一项所述的气动制动系统(110),其中,第一气罐(4)和第二气罐(5)串联地布置。
14.根据前述权利要求中任一项所述的气动制动系统(110),所述系统(110)还包括用于拖车连接单元(60)的中继阀(57)。
15.根据权利要求14所述的气动制动系统(110),所述用于拖车连接单元(60)的中继阀(57)借助第一子网络(40a)的管线经由保护阀(56)与第一气罐(4)及第二气罐(5)流体连通。
16.根据权利要求14或15所述的气动制动系统(110),用于拖车连接单元(60)的所述中继阀(57)借助第一子网络(40a)的管线与用于驻车制动单元(30)的中继阀(19)流体连通。
17.根据前述权利要求中任一项所述的气动制动系统(110),所述系统(110)包括:控制单元(119),其配置成响应驻车制动功能的应用而产生第一信号,由此使得第二子网络(40b)的管线减压。
18.根据权利要求17所述的气动制动系统(110),所述控制单元(19)还配置成响应驻车制动功能的解除而产生第二信号,由此使得第二子网络(40b)的管线的至少一部分加压。
19.根据权利要求18所述的气动制动系统(110),所述控制单元(119)还配置成响应驻车制动功能的解除而将第一气罐(4)中的气压与第二气罐(5)中的气压进行比较。
20.根据权利要求19所述的气动制动系统(110),所述控制单元(119)基于比较结果而产生所述第二信号,由此使得第二子网络(40b)的管线的至少一部分加压,所述空气源于具有更高气压的气罐(4、5)。
21.根据前述权利要求中任一项所述的气动制动系统(110),所述系统包括停止阀(52)。
22.根据权利要求21所述的气动制动系统(110),其中,所述停止阀(52)布置在手动制动单元(30)中。
23.一种商用车辆(1),其包括根据前述权利要求中任一项所述的气动制动系统(110)。
24.一种用于管理与驻车制动功能的解除相关联地进入气动制动系统(110)的空气致动的弹簧制动器(27)中的气流的方法,所述弹簧制动器(27)配置成当气动制动系统(110)的驻车制动功能被应用时固定商用车辆(1),所述方法包括:
-解除(70)驻车制动功能;
-响应驻车制动功能的解除,从都配置成被加压的第一气罐(4)或第二气罐(5)供应(75)空气;
-限制(80)受压气流的方向;以及
-将所提供的空气的至少一部分输送(90)至气动制动系统(110)的空气致动的弹簧制动器(27)。
25.根据权利要求24所述的方法,所述气动制动系统(110)还包括布置在第一气罐(4)及第二气罐(5)中的每个与弹簧制动器(27)之间的保护阀(56),所述方法还包括:
-经由保护阀(56)将空气输送至空气致动的弹簧制动器(27);以及
-限制保护阀(56)下游的气流的方向,以使所述气流仅朝着弹簧制动器(27)流动。
26.根据权利要求24或25所述的方法,所述气动制动系统(110)还包括用于驻车制动单元(30)的中继阀(19),所述方法还包括:
-将所提供的空气的至少一部分输送至用于驻车制动单元(30)的中继阀(19)。
27.根据权利要求24所述的方法,所述气动制动系统(110)还包括布置在第一气罐(4)及第二气罐(5)中的每个与弹簧制动器(27)之间的双止回阀,所述方法还包括:
-经由双止回阀将空气输送至空气致动的弹簧制动器(27);以及
-限制双止回阀下游的气流的方向,以使所述气流仅朝着弹簧制动器(27)流动。
28.一种计算机程序P,其中,所述计算机程序P包括计算机程序代码,用以使得控制单元(119)或连接至控制单元(119)的计算机执行根据权利要求23至27中任一项所述的方法。
29.一种计算机程序制品,其包括存储在计算机可读介质上的计算机程序代码,用以当利用控制单元(119)或连接至控制单元(119)的计算机执行计算机程序代码时执行根据权利要求23至27中任一项所述的方法。
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