CN116457253A - 电动气动手制动系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电动气动手制动系统(10)，用于具有弹簧加载的制动器的车辆，该电动气动手制动系统包括：气动继动阀(11)；双稳态螺线管阀(12)，以控制所述继动阀(11)；以及控制单元(46)，以控制所述双稳态螺线管阀(12)，其中，所述继动阀(11)的出口连接到用于所述弹簧加载的制动器的端口(18)，并且其中，所述双稳态螺线管阀(12)的入口被设置成用于连接到承载通气压力的管线(22)，所述电动气动手制动系统(10)进一步包括设有控制输入端的自固位切换阀，其被设置在所述双稳态螺线管阀(12)的所述入口之前，其中，a)当在其控制输入端处有足够的压力时，所述自固位切换阀(13)可以抵抗恢复元件的力从阻塞位置移动到通流位置，并且b)所述自固位切换阀(13)的出口连接到所述双稳态螺线管阀(12)的所述入口，并且c)所述自固位切换阀(13)的所述控制输入端还连接到信号线路，经由所述信号线路，可以至少在短时间内将信号压力作为控制压力馈送到所述控制输入端，并且d)所述自固位切换阀(13)在其通流位置将其出口与其入口连接，并且e)所述自固位切换阀(13)在其阻塞位置将其出口(25)与放气出口连接。

Description

电动气动手制动系统

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的电动气动手制动系统。特别地，本发明是这样一种电动气动手制动系统，其包括：气动继动阀；双稳态螺线管阀，该双稳态螺线管阀用于控制继动阀；以及控制单元，该控制单元用于控制双稳态螺线管阀，其中，继动阀的出口连接到用于弹簧加载的制动器的端口，并且其中，双稳态螺线管阀的入口被设置成用于连接到承载通气压力的管线。

背景技术

现代商用车辆具有带有电子制动系统的气动制动设备。气动制动设备包括用作锁定制动器的弹簧加载的制动器。这些弹簧加载的制动器也被称为驻车制动器。驻车制动器通过弹簧力起作用，可以通过弹簧制动器缸的通气来释放或通过对其放气来锁定。

弹簧制动器缸可以与行车制动器缸组合，以便弹簧加载的制动器和行车制动器作用在同一个制动器活塞上。可以采取适当的构造措施，来避免来自于行车制动器和弹簧制动器的制动力的叠加所导致的制动器活塞的机械过载。如果在驻车制动器接合时施加行车制动器，则弹簧制动器缸在同一时间通气，以避免制动力的叠加。

用于调节制动器压力的阀经由电子制动系统进行电子控制。出于安全原因，还提供了对于调节制动器压力的阀的气动控制。

驻车制动器也是电子控制的。通过促动螺线管阀，调节弹簧制动器缸的通气或放气。出于安全原因，螺线管阀必须始终采取唯一的切换位置，所述切换位置必须在电源故障的情况下得到维持。因此，螺线管阀被实现为双稳态螺线管阀。

双稳态螺线管阀可以是在本文中被命名为电动气动手制动系统的子系统的一部分。电动气动手制动系统的电气部分可以是电子制动系统的子系统。电动气动手制动系统可以设有专用的电子控制单元。然而，该专用的电子控制单元也可以被集成在制动器控制单元或另一控制单元中。

机动车辆的电动气动手制动系统的气动部分通常连接到制动器回路III，而制动器回路I和II包括行车制动器。制动器回路III通常还向挂车供应有供应压力。

一方面是制动回路I和II，另一方面是制动器回路III，经由所谓的回泄(bleedback)功能彼此连接。如果制动器回路I和II之一中的压力下降，则制动器回路III中的压力也下降，所以弹簧制动器缸被自动放气并且弹簧加载的制动器生效。利用回泄功能，车辆操作员可以多次施加行车制动器来激活驻车制动器，因而释放制动器回路I和II中的压力，特别是当发动机关闭或压缩空气的产生停止时。

如果先前描述的情况发生在行驶期间，则双稳态螺线管阀处于其行驶位置。这意味着即使在车辆停止后，一旦制动器回路III中的压力再次足够高，弹簧制动器缸也会被通气，并且驻车制动器被释放。如果车辆停在倾斜表面上，车辆可能开始移动。取决于周围环境，这可能导致危险情况，例如，在下列情况下：

-电气系统继续故障或失灵。操作员保持发动机运行，使得压缩空气继续被输送，并且制动器回路中的压力再次增加。

-操作员在通过施加行车制动器和促动回泄功能来降低制动器回路III中的压力之前就已经关闭发动机。一段时间后，操作员重启发动机，以便激活驾驶室中的通气。制动器回路中的压力会再次增加。

-操作员在发动机运行的情况下离开驾驶室，以便检查电动气动手制动。

-操作员离开车辆。机械师启动发动机以加热驾驶室。

在所有这些情况下，车辆可能会开始移动，因为驻车制动器被再次通气。这导致无意的车辆移动。上述情况是不完整的示例列举。具有类似危险潜力的其它情况是可能的。在所有情况下，原因都是电动气动手制动系统中双稳态螺线管阀的仍然打开位置。

发明内容

本发明的目标在于创建一种系统，通过所述系统，可以避免上述危险情况。

为了实现该目标，电动气动手制动系统具有权利要求1的特征。特别地，在双稳态螺线管阀的入口之前设置具有控制输入端的自固位切换阀，其中

a)当在该自固位切换阀的控制输入端处有足够的压力时，该自固位切换阀可以抵抗恢复元件的力从阻塞位置移动到通流位置，并且

b)自固位切换阀的出口连接到双稳态螺线管阀的入口，并且

c)自固位切换阀的控制输入端还连接到信号线路，经由该信号线路，可以至少在短时间内将信号压力作为控制压力馈送到控制输入端，并且

d)自固位切换阀在其通流位置将其出口与其入口连接，并且

e)自固位切换阀在其阻塞位置将其出口与放气出口连接。

因而，自固位切换阀被布置在双稳态螺线管阀的上游。在该背景下，“自固位”意指在通流位置并且在入口和/或出口处具有足够的压力的情况下，切换阀与控制输入端处的压力无关地固位在其通流位置。在切换阀已经采取其阻塞位置后，在控制输入端处必须存在足够的压力，以便将切换阀移回到通流位置。一旦已经获得通流位置，控制输入端处的压力就会再次降低。然后，切换阀独立于控制输入端处的压力。因而，自固位切换阀防止弹簧制动器缸的通气，即使当双稳态螺线管阀仍处于通流位置时也是如此。

自固位切换阀的控制输入端可以被以不同的方式控制。例如，承载供应压力的制动系统管线可以经由管线连接到自固位切换阀的控制输入端。该管线由螺线管阀切换，条件是有电能可用和/或螺线管阀由控制单元控制。螺线管阀经由控制单元的激活可以通过在控制单元的软件中实现的辅助条件触发或者由操作者选择性地触发。

在本发明的进一步方面，自固位切换阀可以一旦其出口处的压力降到限制值以下就采取其阻塞位置。这里的切换阀的自固位功能与切换阀出口处的压力相联系。特别地，限制值为1.2至2.5巴，优选地为1.5巴。

在本发明的进一步方面，自固位切换阀的放气出口可以经由与其连接的第一放气管线和第二放气管线连接到双稳态螺线管阀的放气出口。结果，不需要专用的放气出口。两条通气管线也可以是单个放气管线的不同段。

在本发明的进一步方面，第一放气管线可以设有节流阀。这防止了在从自固位切换阀的通流位置改变到阻塞位置时突然放气。以这种方式，也可以避免反馈。

在本发明的进一步方面，第一放气管线和第二放气管线可以经由第三放气管线连接到继动阀的放气出口。以这种方式，可以利用公共放气系统。

在本发明的进一步方面，第三放气管线或第二放气管线可以连接到放气装置。这特别适用于第一放气管线配备有节流阀的情况。

在本发明的进一步方面，自固位切换阀的输入端可以连接到继动阀的输入端。这允许这两个输入端连接到承载通气压力的公共管线。通气压力优选地对应于制动器回路III(该制动器回路III也被命名为驻车制动器回路)中的压力，或者对应于车辆制动系统中的供应压力。

在本发明的进一步方面，自固位切换阀可以是2位3通阀。这样的阀是公知的、广泛使用的并且是经济的。

在本发明的进一步方面，双稳态螺线管阀可以是2位3通阀。这种类型的阀也被广泛地使用并且是经济的。

在本发明的进一步方面，双稳态螺线管阀的出口可以连接到继动阀的控制输入端。

在本发明的进一步方面，电磁切换阀可以在双稳态螺线管阀的出口与继动阀的控制输入端之间切换，所以所述切换阀可以从通流位置切换到阻塞位置。切换阀优选地为2位2通阀。利用电子切换阀，可以调制被施加到继动阀的控制输入端的压力。在该情况下，双稳态螺线管阀仅间接地连接到继动阀的控制输入端，即，通过电磁切换阀的中间连接而连接。

在本发明的进一步方面，无电流供应的电磁切换阀可以处于通流位置。切换阀是单稳态的，例如在电源故障的情况下，采取通流位置。

在本发明的进一步方面，梭阀可以连接在双稳态螺线管阀的出口与继动阀的控制输入端之间，其中

a)梭阀的出口连接到继动阀的控制输入端，并且

b)梭阀的第一入口直接或间接地连接到双稳态螺线管阀的出口，并且

c)梭阀的第二入口连接到承载行车制动器压力的压力入口。

此时，梭阀用作行车制动器的过载保护，该行车制动器也配备有弹簧加载的制动器缸。经由梭阀，弹簧加载的制动器缸随着行车制动器压力的增加而越来越被通气，从而避免了制动器活塞和/或其它制动器部分的机械过载。

在本发明的进一步方面，自固位切换阀的放气出口可以被直接放气到大气中。另外，可以在放气出口的区域中的自固位切换阀中设置节流阀。

本发明的主题还在于一种根据权利要求15所述的电子制动系统，即用于具有弹簧加载的制动器的车辆的电子制动系统，具有根据权利要求1至14中的任一项所述的电动气动手制动系统。根据本发明的电动气动手制动系统优选与电子制动系统组合使用。

最后，本发明的主题还在于一种具有气动制动设备、弹簧加载的制动器和根据权利要求15所述的电子制动系统的车辆。

附图说明

本发明的进一步特征可以在其余的描述和权利要求中找到。下面借助于附图解释本发明的有利示例性实施例，其中：

图1示出了处于驱动位置的电动气动手制动系统的回路图，

图2示出了图1的回路图，但是处于驻车位置，

图3示出了如图1中所示的略有补充的回路图，处于驱动位置之后的失灵位置。

具体实施方式

图1示出了用于带有弹簧加载的制动器的车辆(未示出)的电动气动手制动系统10的回路图。手制动系统10优选地是用于气动制动设备的电子制动系统的子系统。车辆优选地为机动车辆。

手制动系统10的重要组件是气动继动阀11、双稳态螺线管阀12和自固位气动切换阀13。

继动阀11通过入口14连接到承载通气压力的管线15。从继动阀11的出口16开始，管线17通向用于弹簧制动器缸(未示出)的端口18。随着继动阀11被切换，弹簧制动器缸被通气或至少可以被通气。

双稳态螺线管阀12优选地是2位3通阀，并且能够在图1和图3中所示的通流位置与图2中所示的阻塞位置之间以电磁方式切换。在通流位置，入口19和出口20连接。在阻塞位置，出口20连接到放气出口21。

承载通气压力的第二管线22间接地连接到入口19。承载通气压力的管线15和22可以经由接合点23彼此连接。通气压力优选地对应于为手制动系统10设置的制动器回路中的供应压力。这也被称为驻车制动器回路。管线15、22连接到驻车制动器回路的端口(未示出)。

自固位、气动切换阀13具有入口24、出口25、放气出口26和控制输入端27，并且优选地实现为2位3通阀。在通流位置，切换阀13将管线22与双稳态螺线管阀12的入口19连接。在切换阀13的阻塞位置，出口25被切换到放气出口26，参见图3。只要在出口25处存在高于限制值的压力，切换阀13就抵抗恢复元件的力保持在通流位置并且在此处自固位。限制值约为1.2至2.5巴，优选地为1.5巴。

控制输入端27连接到管线28，该管线28可以以未示出的方式至少在短时间内被供应控制压力，因而具有信号线路的功能。作为控制压力，例如，储备压力可以经由可切换的阀(未示出)在合适的时点被馈送到管线28中。阀可以被手动地、气动地或电磁地切换，优选地由操作员切换或在限定条件下自动地切换。

被施加到螺线管阀12的出口20的压力馈送继动阀11的控制输入端29。只要螺线管阀12和切换阀13各自处于通流位置并且通气压力存在于管线15、22每一个中，继动阀11就被切换，从而使弹簧制动器缸经由端口18被通气。

如果在控制输入端29处没有压力，则继动阀的出口16连接到其放气出口30。然后，弹簧制动器缸经由端口18和继动阀11被放气，因而确保驻车制动器被激活。

为了调制双稳态螺线管阀12与继动阀11之间的压力，设置有电磁切换阀31，其优选地为2位2通阀并且处于无电流供应的通流位置，如所有三个图中所示。通过电磁切换阀31，可以分步控制弹簧制动器缸的通气。在所示的通流位置，切换阀31的入口32和出口33彼此连接。

在此位于电磁切换阀31与继动阀11之间的是梭阀34，也称为OR阀，其具有两个入口35、36和一个出口37。入口35连接到切换阀31的出口33，出口37连接到继动阀11的控制输入端29。另一入口36经由管线38连接到端口39，该端口39供应有行车制动器压力。当行车制动器被促动时，行车制动器压力经由端口39进入手制动系统10。被施加到入口35、36的较高压力分别经由梭阀34馈送到继动阀11的控制输入端29。这允许弹簧制动器缸取决于行车制动器的促动被通气，从而防止制动器的机械过载。

在图1中所示的驱动位置，所有四个阀11、12、13、31都处于通流位置。弹簧加载的制动器缸经由端口18被压力通气。

在根据图2的驻车位置，双稳态螺线管阀12处于阻塞位置，而切换阀13和切换阀31优选地处于通流位置。由于螺线管阀12的阻塞位置，所以出口20处的压力经由放气出口21降低。为此，放气出口21经由放气管线40和进一步的放气管线41、42连接到放气装置43。放气管线41向上延伸到继动阀11的放气出口30，以便放气装置43也连接到放气出口30。

自固位切换阀13的放气出口26经由放气管线44连接到放气管线40和/或放气管线41。这也创建了从自固位切换阀13的放气出口26到放气装置43的连接。

这里的放气管线44设有节流阀45。因而，当出口25在切换阀13的阻塞位置经由放气出口26放气时，与切换阀13相邻的放气管线44中的压力高于放气管线41中的压力。

在另一实施例(未示出)中，放气出口26通向大气。管线44不存在。节流阀可以集成在切换阀13中，以便在放气时出口25处的压力不会降低太多。

在图3中另外示出了控制单元(ECU)46。这或者是特定于手制动系统10设置的，或者是相关联车辆中的制动器控制单元(未示出)或另一电子控制单元的组件。这里的控制单元46用于控制双稳态螺线管阀12和电磁切换阀31的功能。根据图3的开关状态从以下情况进行：

手制动系统10处于驱动位置，如图1中所示。螺线管阀12和切换阀13、31处于通流位置。操作员已经被告知电子制动系统失灵或电子制动系统完全或部分故障。由于故障而不能再主动地应用驻车制动器。出于安全原因，在这样的情况下，操作员应使用行车制动器使车辆停止，然后多次应用行车制动器，以降低行车制动器回路中的压力，以便回泄功能也降低驻车制动器回路中的压力。这将对弹簧制动器缸放气。

在自固位切换阀13的出口25的区域中也存在压降。这引起切换阀13从其通流位置移动到如图3中所示的阻塞位置。在控制输入端27处也没有压力，因为压力仅在取决于特定条件的手动促动或自动促动时在管线28中馈送。这意味着手制动系统不能自动地对弹簧制动器缸通气，并且因此一旦再次可获得足够的供应压力就释放驻车制动器。相反，首先需要经由管线28在控制输入端27处的压力脉冲，以再次对驻车制动器缸通气。

在手制动系统10中，自固位切换阀13具有在上述情况出现时的安全装置的功能。避免了由于在带有供应压力的对应积累的情况下重启发动机所引起的驻车制动器的意外释放。驻车制动器保持激活，直到控制输入端27经由管线28被压力激活，特别是通过有意的手动干预或在限定的条件下自动地激活。

控制单元46连接到用于操作者的手制动杆(未示出)。当手制动杆被促动时，控制单元46接收命令以激活或停用驻车制动器。

附图标记列表(说明书的一部分)

10 电动气动手制动系统

11 继动阀

12 双稳态螺线管阀

13 自固位切换阀

14 继动阀入口

15 管线

16 继动阀出口

17 管线

18 端口

19 螺线管阀入口

20 螺线管阀出口

21 螺线管阀放气出口

22 管线

23 接合点

24 自固位切换阀入口

25 自固位切换阀出口

26 自固位切换阀放气出口

27自固位切换阀控制输入端

28 管线

29 继动阀控制输入端

30 继动阀放气出口

31 电磁切换阀

32 自固位切换阀入口

33 自固位切换阀出口

34 梭阀

35 梭阀入口

36 梭阀入口

37 梭阀出口

38 管线

39 端口

40 放气管线

41 放气管线

42 放气管线

43 放气装置

44 放气管线

45 节流阀

46 控制单元

Claims (16)

1.一种电动气动手制动系统(10)，用于具有弹簧加载的制动器的车辆，

所述电动气动手制动系统包括：气动继动阀(11)；双稳态螺线管阀(12)，用于控制所述继动阀(11)；以及控制单元(46)，用于控制所述双稳态螺线管阀(12)，

其中，所述继动阀(11)的出口连接到用于所述弹簧加载的制动器的端口(18)，并且其中，所述双稳态螺线管阀(12)的入口(19)被设置成用于连接到承载通气压力的管线(22)，

其特征在于，具有控制输入端(27)的自固位切换阀(13)设置在所述双稳态螺线管阀(12)的所述入口(19)之前，其中

a)当在所述自固位切换阀(13)的控制输入端(27)处有足够的压力时，所述自固位切换阀(13)能够抵抗恢复元件的力从阻塞位置移动到通流位置，

b)所述自固位切换阀(13)的出口连接到所述双稳态螺线管阀(12)的所述入口(19)，

c)所述自固位切换阀(13)的所述控制输入端(27)还连接到信号线路(28)，经由所述信号线路，能够至少在短时间内将信号压力作为控制压力馈送到所述控制输入端(27)，

d)所述自固位切换阀(13)在其通流位置将其出口(25)与其入口(24)连接，并且

e)所述自固位切换阀(13)在其阻塞位置将其出口(25)与放气出口(26)连接。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，一旦所述自固位切换阀(13)的所述出口(25)处的压力降到限制值以下，所述自固位切换阀(13)就采取其阻塞位置。

3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述自固位切换阀(13)的所述放气出口(26)经由第一放气管线(44)和与所述第一放气管线连接的第二放气管线(40)连接到所述双稳态螺线管阀(12)的放气出口(21)。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述第一放气管线(44)设有节流阀(45)。

5.根据权利要求3或4所述的系统，其特征在于，所述第一放气管线(44)和所述第二放气管线(40)经由第三放气管线(41)连接到所述继动阀(11)的放气出口(30)。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述第三放气管线(41)或所述第二放气管线(40)连接到放气装置(43)。

7.根据权利要求1至6中的任一项所述的系统，其特征在于，所述自固位切换阀(13)的输入端(24)连接到所述继动阀(11)的输入端(14)。

8.根据权利要求1至7中的任一项所述的系统，其特征在于，所述自固位切换阀(13)是2位3通的梭阀。

9.根据权利要求1至8中的任一项所述的系统，其特征在于，所述双稳态螺线管阀(12)是2位3通阀。

10.根据权利要求1至9中的任一项所述的系统，其特征在于，所述双稳态螺线管阀(12)的出口(20)连接到所述继动阀(11)的控制输入端(29)。

11.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，电磁切换阀(31)连接在所述双稳态螺线管阀(12)的所述出口(20)与所述继动阀(11)的所述控制输入端(29)之间，所述切换阀(31)能够从通流位置切换到阻塞位置。

12.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，所述电磁切换阀(31)在无电流供应时处于所述通流位置。

13.根据权利要求10至12中的任一项所述的系统，其特征在于，梭阀(34)连接在所述双稳态螺线管阀(12)的所述出口(20)与所述继动阀(11)的所述控制输入端(29)之间，其中

a)所述梭阀(34)的出口(37)连接到所述继动阀(11)的所述控制输入端(29)，并且

b)所述梭阀(34)的第一入口(35)直接或间接地连接到所述双稳态螺线管阀(12)的所述出口(20)，并且

c)所述梭阀(34)的第二入口(36)连接到承载行车制动器压力的压力入口(39)。

14.根据权利要求1至13中的任一项所述的系统，其特征在于，所述自固位切换阀(13)的所述放气出口(26)直接放气到大气中。

15.一种电子制动系统，用于具有弹簧加载的制动器的车辆，所述电子制动系统具有根据权利要求1至14中的任一项所述的电动气动手制动系统(10)。

16.一种车辆，具有气动制动设备、弹簧加载的制动器以及根据权利要求15所述的电子制动系统。