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TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine elektrisch betätigbare
Bremseinrichtung für ein Zugfahrzeug gemäß dem
Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Weiterhin betrifft die Erfindung
eine Gruppe derartiger Bremseinrichtungen sowie ein Verfahren zum Betrieb
einer derartigen Bremseinrichtung.
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STAND DER TECHNIK
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DE 10 2006 054 433
A1 offenbart eine Bremseinrichtung für ein Kraftfahrzeug,
welche eine Streckbremsfunktion gewährleisten soll. Eine
Streckbremsfunktion wird dazu eingesetzt, einen Kraftwagenzug, der
mit einem Zugfahrzeug und mindestens einem Anhänger gebildet
ist, in einen gestreckten Zustand zu verbringen. Die Streckbremsfunktion
wird dadurch herbeigeführt, dass die Betriebsbremse eines
Anhängers stärker betätigt wird als die
Betriebsbremse des Zugfahrzeugs, was im einfachsten Fall durch alleinige
Betätigung der Betriebsbremse des Anhängers erfolgt.
Somit setzt die Gewährleistung einer Streckbremsfunktion
eine Betätigung der Betriebsbremse des Anhängers
unabhängig von dem Zugfahrzeug voraus, wobei vorzugsweise
eine dosierte Betätigung der Betriebsbremse des Anhängers gewünscht
ist. Gemäß
DE 10 2006 054 433 A1 wird die Streckbremsfunktion
dadurch bereitgestellt, dass Druckluft aus einer Druckluftquelle über
ein erstes Be- und Entlüftungsventil und ein Relaisventil
einer Federspeicher-Feststellbremse zugeführt wird sowie über
ein zweites Be- und Entlüftungsventil einem Anhängersteuerventil
zugeführt wird. Die genannten Be- und Entlüftungsventile
sind als Magnetventile ausgebildet und können über
eine gemeinsame Steuereinrichtung angesteuert werden. Durch Ansteuerung
des Anhängersteuerventils mittels elektrisch betätigbarer
Magnetventile kann die Zufuhr von pneumatischen Leitungen in das
Führerhaus des Zugfahrzeugs vermieden werden. Hierzu sind
im Führerhaus elektrische oder elektronische Betätigungsorgane
wie Schalter angeordnet, deren Signale dem Steuergerät
zugeführt werden, welches die Magnetventile geeignet ansteuert.
Bei geeigneter Ansteuerung durch die Steuereinrichtung kann die Anhängerbremse
unabhängig von der Federspeicher-Feststellbremse des Zugfahrzeugs
betätigt werden. Soll hingegen über die Bremseinrichtung
eine Hilfsbremsfunktion gewährleistet werden, erfordert dies
eine feinstufige Betätigung sowohl der Anhängerbremse
als auch der Federspeicher-Feststellbremse mit einer entsprechend
feinstufigen Betätigung der Be- und Entlüftungsventile.
Weiterhin ist zur Gewährleistung der feinstufigen Betätigung
der Einsatz von mehreren Messeinrichtungen in Form von Drucksensoren
erforderlich, die jeweils die Ausgangsdrücke der Be- und
Entlüftungsventile erfassen. Schließlich kann über
die Bremseinrichtung eine Testfunktion bereitgestellt werden, über
welche die Anhängerbremse gelöst wird, aber die
Feststellbremse des Zugfahrzeugs betätigt wird, um zu überprüfen, ob
allein über die Feststellbremse des Zugfahrzeugs der Kraftwagenzug
gehalten werden kann. Dies wird bewerkstelligt durch Überführung
des für das Anhängersteuerventil verantwortlichen
Magnetventils in die Belüftungsstellung, während
das für die Feststellbremse des Zugfahrzeugs verantwortliche
Magnetventil in seine Entlüftungsstellung überführt
wird.
DE 10 2006
054 433 A1 ist weiterhin der ergänzende Einsatz
eines unter Umständen gepulst betriebenen Haltemagnetventils
zwischen dem Anhängersteuerventil und dem zugeordneten
Magnetventil, eines Proportionalventils anstelle des dem Anhängersteuerventil
zugeordneten Magnetventils (wobei das Proportionalventil unmittelbar
elektrisch durch die Steuereinrichtung angesteuert wird) und eines über
ein Magnetventil vorgesteuerten Relaisventils zur Ansteuerung des
Anhängersteuerventils bekannt.
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Aus
DE 10 2005 054 089
B3 ist eine Bremseinrichtung bekannt, bei welcher eine
von einer Druckluftquelle stammende Leitung verzweigt in einen ersten
Leitungszweig, in welchem ein elektrisch angesteuertes Be- und Entlüftungsventil
in Reihe geschaltet ist mit einem elektrisch angesteuerten Sperrventil.
Der erste Leitungszweig ist mit der Federspeicher-Feststellbremse
verbunden. Ein zweiter Leitungszweig ist über ein elektrisch
angesteuertes 3/2-Wegeventil mit einem Anhängersteuerventil
mit einem invertierten Steuereingang verbunden. In der ersten Schaltstellung
ermöglicht das 3/2-Wegeventil eine Beaufschlagung eines
Steueranschlusses des Anhängersteuerventils mit Druckluft
aus der Druckluftquelle, während in einer zweiten Schaltstellung des
3/2-Wegeventils der genannte Steueranschluss des Anhängersteuerventils
mit der Federspeicher-Feststellbremse verbunden ist. Nachteilig
an dieser Bremseinrichtung ist, dass die Bremseinrichtung zwar eine
Hilfbremsfunktion sowie eine Prüffunktion ermöglicht,
aber eine Streckbremsfunktion mit dieser Bremseinrichtung nicht
ohne Weiteres möglich ist.
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AUFGABE DER ERFINDUNG
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bremseinrichtung
für eine Zugfahrzeug mit einem Anhänger zu schaffen,
bei der unterschiedliche Funktionen wie eine Streckbremsfunktion,
eine Hilfsbremsfunktion und/oder eine Prüffunktion mit
einem geringen Aufwand realisierbar sind. Weiterhin liegt der Erfindung
die Aufgabe zugrunde, eine Gruppe von Bremseinrichtungen mit mindestens zwei
Teilgruppen für unterschiedliche Zugfahrzeuge mit Anhänger
vorzuschlagen, wobei der Herstellungs-, Bevorratungs- und/oder Montageaufwand vermindert
sein soll. Der vorliegenden Erfindung liegt auch die Aufgabe zugrunde,
ein Verfahren zum Betrieb einer Bremseinrichtung unter Ermöglichung
einer Hilfsbremsfunktion, einer Streckbremsfunktion und/oder einer
Prüffunktion vorzuschlagen.
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LÖSUNG
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Die
Aufgabe der Erfindung wird erfindungsgemäß mit
den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst.
Weitere Ausgestaltungen einer erfindungsgemäßen
Bremseinrichtung ergeben sich entsprechend den abhängigen
Patentansprüchen 2 bis 5. Weitere Lösungen der
der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe sind durch eine Gruppe
von Bremseinrichtungen gemäß Patentanspruch 6 und/oder
7 gegeben. Verfahren zur Lösung der der Erfindung zugrunde
liegenden Aufgabe ergeben sich entsprechend den Patentansprüchen
8 bis 10.
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BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Erfindungsgemäß wird
die Druckluft von einer Druckluftquelle über ein elektrisch
betätigbares Be- und Entlüftungsventil sowie ein
Sperrventil geführt. Nach diesen pneumatischen Elementen
verzweigt die Bremseinrichtung in zwei Leitungszweige. Demgemäß kann über
das genannte Be- und Entlüftungsventil sowie das Sperrventil
eine Steuerung der Druckbeaufschlagung beider Leitungszweige erfolgen,
so dass das Be- und Entlüftungsventil und das Sperrventil
multifunktional genutzt sind. Hierbei ist das Sperrventil gezielt
in seine Öffnungsstellung oder Schließstellung
ansteuerbar. Das Sperrventil kann aber u. U. auch getaktet betrieben
werden, womit je nach Verhältnis der temporären Öffnungs-
und Schließzeitdauern des gepulsten Betriebs ein Ausgangsdruck
des Sperrventils ansteuerbar ist, der zwischen dem reinen Öffnungsdruck
und dem reinen Schließdruck des Sperrventils liegt.
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Über
den ersten Leitungszweig erfolgt eine Anbindung des Anhängersteuerventils,
so dass über diesen die Betätigung der Betriebsbremse
des Anhängers beeinflusst werden kann.
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Hingegen
erfolgt über den anderen Leitungszweig eine Ansteuerung
der Druckbeaufschlagung der Federspeicher-Feststellbremse, wozu
in diesen zweiten Leitungszweig ein weiteres Sperrventil integriert
ist.
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Die
erfindungemäße Ausgestaltung führt durch
Einsatz einer geringen Anzahl von pneumatischen Bauelementen zu
einer kompakten Anordnung, welche dennoch eine Vielzahl unterschiedlicher
Funktionen ermöglicht, insbesondere die Funktion einer
Hilfsbremse, eine Prüffunktion und/oder eine Streckbremsfunktion.
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Möglich
ist, dass der zweite Leitungszweig unmittelbar auf die Federspeicher-Feststellbremse einwirkt.
Gemäß einem besonderen Vorschlag der Erfindung
ist allerdings der zweite Leitungszweig einem Steuereingang eines
Relaisventils zugeführt. Dem Relaisventil wird eingangsseitig
Druckluft aus der Druckluftquelle zugeführt, während
das Relaisventil ausgangsseitig mit der Federspeicher-Feststellbremse
verbunden ist. Der Einsatz eines Relaisventils ist insbesondere
dann von Vorteil, wenn eine Vielzahl von Federspeicher-Feststellbremsen und/oder
Federspeicher-Feststellbremsen mit einem verhältnismäßig
großen pneumatischen Aufnahmevolumen Einsatz finden soll,
aber über die eingesetzten Be- und Entlüftungsventile
sowie Sperrventile kleine Volumina gesteuert werden sollen, beispielsweise
um die elektromagnetischen Betätigungseinrichtungen möglichst
klein zu halten. In diesem Fall wird mit kleinen strömenden
und gesteuerten Volumina und kleinen Ventileinrichtungen ein geeigneter Steuerdruck
für das Relaisventil erzeugt, welches dann ausgangsseitig
vergrößerte Drücke und/oder Volumenströme
erzeugen kann.
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Zur
Vergrößerung der Genauigkeit einer Regelung der
in der Bremseinrichtung wirkenden Drücke schlägt
die Erfindung vor, dass in der Bremseinrichtung eine Messeinrichtung,
insbesondere ein Druck-Spannungs-Wandler, zur Erfassung eines Drucks
vorgesehen ist.
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Vorzugsweise
findet die Messeinrichtung Einsatz zwischen dem genannten Sperrventil
und dem genannten weiteren Sperrventil, also beispielsweise am Verzweigungspunkt
zwischen den beiden genannten Leitungszweigen. Auf diese Weise kann unmittelbar
der Steuerdruck des Anhängersteuerventils ermittelt werden,
welcher (u. U. invertiert) mit der erzielten Bremswirkung des Anhängers
korreliert. Andererseits kann über die Messeinrichtung
auch ein Rückschluss auf den Steuerdruck des Relaisventils ermöglicht
werden, welcher wiederum korreliert mit dem Druck in der Federspeicher-Feststellbremse, sofern
das weitere Sperrventil in seine Durchlassstellung geschaltet ist.
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Für
einen weiteren Vorschlag der Erfindung ist eine (weitere) Messeinrichtung
für den Druck ausgangsseitig des Relaisventils angeordnet,
so dass über die Messeinrichtung unmittelbar der Druck
in der Federspeicher-Feststellbremse erfasst werden kann. Hierdurch
kann beispielsweise eine besonders feinfühlige Regelung
des Drucks in der Federspeicher-Feststellbremse erfolgen.
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Bei
den genannten, insbesondere elektromagnetisch angesteuerten Sperrventilen
handelt es sich vorzugsweise um stromlos gesperrte Sperrventile.
Hierdurch kann der gesetzlichen Anforderung Rechnung getragen werden,
dass bei einem Einbruch der elektrischen Leitungsversorgung der
gerade existierende Zustand der Bremseinrichtung aufrecht erhalten
bleibt.
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Allerdings
ist es ebenfalls denkbar, dass das weitere Sperrventil als stromlos
in seine Durchlassstellung geschaltetes Sperrventil ausgebildet
ist. Hierdurch kann unter Umständen der elektrische Leistungsbedarf
des weiteren Sperrventils minimiert werden, da für übliche
Betriebszustände die Durchlassstellung gewünscht
ist, welche den Steuerdruck des Anhängersteuerventils mit
dem Steuerdruck des Relaisventils korreliert. Damit ist in den üblichen
Betriebszuständen keine Bestromung des weiteren Sperrventils
erforderlich, was zu einer Reduzierung der elektrischen Leistungsaufnahme
führt.
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Für
eine weitere erfindungsgemäße Lösung wird
eine Gruppe von Bremseinrichtungen eingesetzt, die mindestens zwei
Teilgruppen mit Bremseinrichtungen besitzt, die jeweils für
unterschiedliche Zugfahrzeuge mit Anhängern angepasst sind.
In den unterschiedlichen Teilgruppen sind die Messeinrichtungen
für den Druck an unterschiedlichen Orten eingesetzt, nämlich
- – zwischen dem Sperrventil und dem
weiteren Sperrventil und/oder
- – ausgangsseitig des Relaisventils oder in der Federspeicher-Feststellbremse.
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Von
Vorteil ist hierbei eine Ausgestaltung, bei welcher für
die unterschiedlichen Teilgruppen gleiche Teilmodule Einsatz finden,
beispielsweise gleiche Gehäuse und Ventilgruppen, während
lediglich unterschiedliche Messeinrichtungen oder dieselbe Messeinrichtung
an einem anderen Ort Einsatz finden. Es ist sogar möglich,
dass für die unterschiedlichen Teilgruppen dieselbe Messeinrichtung
Einsatz findet, wobei die Messeinrichtung selber am gleichen Ort angeordnet
sein kann. Allerdings kann für die unterschiedlichen Teilgruppen
der Messeinrichtung ein unterschiedlicher Druck zugeführt
werden, indem lediglich unterschiedliche Leitungsverbindungen für
die Teilgruppen zu der Messeinrichtung geschaffen werden. Im Extremfall
kann eine Umschalteinrichtung vorgesehen sein, wobei je nach Stellung
der Umschalteinrichtung der Messeinrichtung ein Druck von einem
anderen Ort zuführbar ist. Für diesen Extremfall
unterscheiden sich die unterschiedlichen Teilgruppen nicht oder
nicht maßgeblich hinsichtlich der eingesetzten Bauelemente,
sondern vorrangig durch die gewählte Schaltstellung der
Umschalteinrichtung. Die unterschiedlichen Schaltstellungen können
dann mit unterschiedlichen Verarbeitungsverfahren des erfassten
Drucks oder der erfassten Drücke durch die Steuereinrichtung
verarbeitet werden, wobei das jeweils geeignete Verfahren automatisiert aus
der Schaltstellung abgeleitet werden kann oder eine manuelle oder
softwareseitige Umstellung erfolgen kann.
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Für
einen weiteren Vorschlag der Erfindung ist die Gruppe von Bremseinrichtungen
mit einer Teilgruppe mit Bremseinrichtungen mit Anhängersteuerventil
sowie einer weiteren Teilgruppe mit Bremseinrichtungen ohne Anhängersteuerventil
ausgestattet, so dass die letztgenannte Teilgruppe für Zugfahrzeuge
bestimmt ist, die nicht mit Anhänger betrieben werden sollen.
Erfindungsgemäß sind die Bremseinrichtungen jeweils
modular ausgebildet mit Teilmodulen. Hierbei erfolgt eine Anpassung
an die Teilgruppe mit Anhängersteuerventil oder die Teilgruppe
ohne Anhängersteuerventil dadurch, dass ein Austausch oder
eine Entfernung eines Teilmoduls erfolgt. Im einfachsten Fall beinhaltet
ein derartiges Teilmodul den Anschluss für ein Anhängersteuerventil
oder das Anhängersteuerventil selbst mit den erforderlichen
Leitungsverbindungen zu dem Sperrventil und dem weiteren Sperrventil
und ggf. einer Messeinrichtung, während für ein
hiergegen ausgetauschtes Teilmodul eine unmittelbare Verbindung
des Sperrventils und des weiteren Sperrventils erfolgt ohne Bildung
des Verzweigungspunkts mit dem ersten Leitungszweig.
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Über
ein erfindungsgemäßes Verfahren kann eine Hilfsbremsung
gewährleistet werden, für die gleichermaßen
eine abgestufte Betätigung einer Betriebsbremse des Anhängers
einerseits und der Federspeicher-Feststellbremse des Zugfahrzeugs andererseits
erfolgen soll. Hierzu wird – ausgehend von belüfteter
Federspeicher-Feststellbremse, also hinreichendem Druck ausgangsseitig
des weiteren Sperrventils und hinreichendem Druck an dem invertierten
Steueranschluss des Anhängersteuerventils – zunächst
das Be- und Entlüftungsventil in seine Entlüftungsstellung
verbracht. Weiterhin wird das Sperrventil getaktet betrieben zur
teilweisen Beseitigung des Druckes an dem Steueranschluss des Anhängersteuerventils,
womit eine Herbeiführung eines Ziel-Steuerdrucks für
das Anhängersteuerventil einhergeht. Somit ist über
die Kombination des Be- und Entlüftungsventils sowie des
Sperrventils eine gezielte Druckreduzierung an dem Steuereingang
des Anhängersteuerventils möglich, die damit zu
der gezielten Erzeugung einer Bremswirkung führt. Das weitere
Sperrventil wird in seine Öffnungsstellung verbracht, so
dass auch der Steuereingang des Relaisventils über die
beiden Sperrventile und das Be- und Entlüftungsventil gezielt
entlüftet werden kann. Dies führt wiederum zu
einer Verringerung des Drucks in der Federspeicher-Feststellbremse,
so dass auch für die Federspeicher-Feststellbremse gezielt
eine Erzeugung einer Bremswirkung erfolgt. Sofern für die Ansteuerung
des Relaisventils und des Anhängersteuerventils derselbe
Druck gewünscht ist, kann das weitere Sperrventil während
der Hilfsbremsung in eine ständige Öffnungsstellung
verbracht sein. Für den Fall, dass unterschiedliche Drücke
gewünscht sind, kann auch das weitere Sperrventil getaktet
betrieben werden.
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Für
einen weiteren erfindungsgemäßen Vorschlag kann
unter Einsatz eines erfindungsgemäßen Verfahrens
eine Prüfstellung gewährleistet werden. Hierfür
wird zunächst die Federspeicher-Feststellbremse entlüftet.
Auch der invertierte Steuereingang des Anhängersteuerventils
ist zunächst entlüftet. Dies hat zur Folge, dass
mit Beginn der Prüffunktion sowohl die Federspeicher-Feststellbremse
als auch die Betriebsbremse des Anhängers voll wirksam sind.
Hieran anschließend wird das Be- und Entlüftungsventil
in seine Belüftungsstellung verbracht und das Sperrventil
wird in seine Öffnungsstellung verbracht, so dass ein hinreichender
Steuerdruck an dem Anhängersteuerventil zur Beseitigung
der Bremskraft des Anhängers führt. Zuvor ist
bereits das weitere Sperrventil in seine Sperrstellung verbracht, so
dass für die Federspeicher-Feststellbremse der entlüftete
Zustand aufrecht erhalten wird. Somit wird in der Prüfstellung
lediglich die Bremskraft der Federspeicher-Feststellbremse wirksam,
um das Zugfahrzeug mit Anhänger ohne Unterstützung
durch die Betriebsbremse des Anhängers allein zu halten.
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Weiterhin
schlägt die Erfindung vor, eine Streckbremsfunktion zu
gewährleisten. Bei einem diesbezüglichen erfindungsgemäßen
Verfahren sind im Fahrzustand zunächst sowohl die Betriebsbremse des
Anhängers als auch die Federspeicher-Feststellbremse gelöst,
d. h. der Steuereingang des Anhängersteuerventils und die
Federspeicher-Feststellbremse sind hinreichend belüftet.
Ausgehend von diesem Zustand wird das Be- und Entlüftungsventil
in seine Entlüftungsstellung verbracht. Das Sperrventil wird
getaktet betrieben, so dass entsprechend der Taktung gezielt Druck
an dem Steuereingang des Anhängersteuerventils abgebaut
werden kann, womit eine Erzeugung eines Ziel-Steuerdrucks für
das Anhängersteuerventil und damit einer gewünschten Bremskraft
einhergeht. Gleichzeitig wird das weitere Sperrventil in seine Schließstellung
verbracht, so dass in der Federspeicher-Feststellbremse der Lösedruck
aufrecht erhalten wird. Somit bremst die Federspeicher-Feststellbremse
nicht und es wird lediglich die Betriebsbremse des Anhängers
wirksam, womit eine Streckbremsfunktion gewährleistet ist.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen,
der Beschreibung und den Zeichnungen. Die in der Beschreibungseinleitung
genannten Vorteile von Merkmalen und von Kombinationen mehrerer
Merkmale sind lediglich beispielhaft und können alternativ
oder kumulativ zur Wirkung kommen, ohne dass die Vorteile zwingend
von erfindungsgemäßen Ausführungsformen
erzielt werden müssen. Weitere Merkmale sind den Zeichnungen – insbesondere
den dargestellten Geometrien und den relativen Abmessungen mehrerer
Bauteile zueinander sowie deren relativer Anordnung und Wirkverbindung – zu
entnehmen. Die Kombination von Merkmalen unterschiedlicher Ausführungsformen
der Erfindung oder von Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche
ist ebenfalls abweichend von den gewählten Rückbeziehungen
der Patentansprüche möglich und wird hiermit angeregt.
Dies betrifft auch solche Merkmale, die in separaten Zeichnungen
dargestellt sind oder bei deren Beschreibung genannt werden. Diese
Merkmale können auch mit Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche
kombiniert werden. Ebenso können in den Patentansprüchen
aufgeführte Merkmale für weitere Ausführungsformen
der Erfindung entfallen.
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KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
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Im
Folgenden wird die Erfindung anhand in den Figuren dargestellter
bevorzugter Ausführungsbeispiele weiter erläutert
und beschrieben.
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1 bis 4 zeigen
unterschiedliche beispielhafte erfindungsgemäße
Bremseinrichtung in schematischer Darstellung.
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FIGURENBESCHREIBUNG
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1 zeigt
eine erfindungsgemäße Bremseinrichtung 1,
welche mit einem in nicht dargestellter Weise gespeisten Druckluftbehälter 2,
einem Bedien-Interface 3, einer Federspeicher-Feststellbremse 4,
hier ein sogenannter kombinierter Federspeicherbremszylinder, und
einem Anhängersteuerventil 5 gebildet ist, wobei
die vorgenannten Bauelemente 2 bis 5 über
ein Bremsmodul 6 miteinander gekoppelt sind. Diese Kopplung
ist mit einem Eingangsanschluss 7 des Bremsmoduls 6 gebildet,
der über eine Eingangsleitung mit dem Druckluftbehälter 2 pneumatisch
verbunden ist. Weiterhin ist ein elektrischer Eingangsanschluss 8 an
dem Bremsmodul 6 vorgesehen, über welchen dem
Bremsmodul 6 elektrische Signale zugeführt werden,
die auch von dem Bedien-Interface 3 stammen können, über
welches der Fahrer beispielsweise geeignete Fahrerwünsche, eine
Bremsbetätigung von Feststellbremse und/oder Betriebsbremse
sowie das Lösen derselben sowie das Aktivieren und Deaktivieren
einer Prüffunktion, Streckbremsfunktion und/oder einer
Hilfsbremsfunktion an das Bremsmodul 6 übermitteln
kann. Über den elektrischen Eingangsanschluss 8 kann
weiterhin eine Kopplung des Bremsmoduls 6 mit anderen Bauelementen
oder Steuereinheiten des Zugfahrzeugs und/oder einem CAN-Bussystem
erfolgen. Weiterhin besitzt das Bremsmodul 6 einen pneumatischen
Ausgangsanschluss 9, der über eine Ausgangsleitung
mit dem Federspeicher der Federspeicherfeststellbremse 4 verbunden
ist. Ein pneumatischer Steueranschluss 10 des Bremsmoduls 6 ist über
eine Steuerleitung mit dem Anhängersteuerventil 5 pneumatisch
verbunden. Für das dargestellte Ausführungsbeispiel
ist der Steueranschluss 10 mit einem dritten, invertierten
Steueranschluss des Anhängersteuerventils 5 verbunden,
während ein erster, nicht invertierter Steueranschluss
sowie ein zweiter nicht invertierter Steueranschluss des Anhängersteuerventils 5 dem
ersten und zweiten Betriebsbremskreis zugeordnet sind. Über
ausgangsseitig mit dem Anhängersteuerventil 5 angebundene
Kupplungsköpfe, nämlich einen Kupplungskopf Bremse 11 sowie
einen Kupplungskopf Vorrat 12, ist die Bremseinrichtung 1,
die einem Zugfahrzeug zugeordnet ist, mit der Bremseinrichtung eines
Anhängers koppelbar.
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In
dem Bremsmodul 6 ist stromabwärts des pneumatischen
Eingangsanschlusses 7 in an sich bekannter Weise ein Rückschlagventil 13 angeordnet,
welches eine Rückströmung von Druck luft aus dem
Bremsmodul 6 zu dem Druckluftbehälter 2 unterbindet.
Eine Eingangsleitung 14 des Bremsmoduls 6 verzweigt
an einer pneumatischen Verzweigungsstelle 15 einerseits
zu einem Eingangsanschluss 16 eines Magnetventils 17,
welches ein Be- und Entlüftungsventil 18 bildet,
sowie andererseits zu einem Eingangsanschluss 19 eines
Relaisventils 20. Das Relaisventil 20 ist ausgangsseitig
pneumatisch mit dem Ausgangsanschluss 9 gekoppelt, so dass
das Relaisventil 20 die Federspeicher der Federspeicher-Feststellbremse 4 speist.
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Das
Be- und Entlüftungsventil 18 ist als 3/2-Wegeventil
ausgebildet mit dem Eingangsanschluss 16, einem Entlüftungsanschluss 21 und
einem Ausgangsanschluss 22. In unbestromten Zustand des
Be- und Entlüftungsventils 18 befindet sich dieses
infolge einer Beaufschlagung durch eine Feder in der in 1 dargestellten
Schaltstellung. In dieser Schaltstellung ist der Eingangsanschluss 16 gesperrt,
während der Ausgangsanschluss 22 mit dem Entlüftungsanschluss 21 verbunden
ist. Hingegen wird das Be- und Entlüftungsventil 18 für
eine Bestromung in die andere Schaltstellung verbracht, in welcher
der Eingangsanschluss 16 mit dem Ausgangsanschluss 22 verbunden
ist, während der Entlüftungsanschluss 21 gesperrt
ist.
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Der
Ausgangsanschluss 22 ist pneumatisch verbunden mit einem
Eingangsanschluss 23 eines Magnetventils 24, welches
als Sperrventil 25 ausgebildet ist. Das Sperrventil 25 ist
in diesem Fall beispielsweise ein 2/2-Wegeventil. In unbestromtem
Zustand befindet sich das Sperrventil 25 infolge der Beaufschlagung
durch eine Feder in der in 1 wirksamen
Schaltstellung, in der der Eingangsanschluss 23 gegenüber
dem Ausgangsanschluss 26 gesperrt ist. Hingegen wird das
Sperrventil 25 durch geeignete Bestromung in seine Öffnungs-
oder Durchlassstellung verbracht, in der der Eingangsanschluss 23 pneumatisch
mit dem Ausgangsanschluss 26 verbunden ist.
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Der
Ausgangsanschluss 26 ist wiederum pneumatisch verbunden
mit einer Verzweigungsstelle 27 zu einem ersten Leitungszweig 28,
der mit dem Steuerausgangsanschluss 10 verbunden ist, und
einem zweiten Leitungszweig 29, der mit einem Steueranschluss 30 des
Relaisventils 20 verbunden ist. In den Leitungszweig 29 ist
ein weiteres Magnetventil 31, hier ein weiteres Sperrventil 32,
zwischengeschaltet. Das weitere Sperrventil 32 ist als
2/2-Wegeventil ausgebildet mit einem Eingangsanschluss 33, der
mit dem Verzweigungspunkt 27 pneumatisch verbunden ist,
und einem Ausgangsanschluss 34, der mit dem Steueranschluss 30 pneumatisch
verbunden ist. Infolge der Beaufschlagung durch eine Feder befindet
sich das weitere Sperrventil 32 in unbestromten Zustand
in der in 1 wirksamen Schaltstellung,
in welcher die Verbindung zwischen dem Eingangsanschluss 33 und
dem Ausgangsanschluss 34 gesperrt ist. Hingegen wird das
weitere Sperrventil 32 für eine hinreichende Bestromung
desselben in seine Durchlassstellung umgeschaltet.
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Eine
Ansteuerung des Be- und Entlüftungsventils 18,
des Sperrventils 25 und des weiteren Sperrventils 32 erfolgt über
eine Steuereinrichtung 35, die mit den Steuereingängen 36, 37, 38 der
Ventile 18, 25, 32 zur Herbeiführung
der geeigneten Bestromung und zum Umschalten der Ventile kommuniziert.
Wird der Steuereinrichtung 35 ein Wunsch des Fahrers über
das Bedien-Interface 3 und den elektrischen Eingangsanschluss 8 übermittelt,
bestimmt die Steuereinrichtung 35 hieraus die geeigneten
Signale zur Ansteuerung der Steuereingänge 36, 37, 38.
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Die
Bremseinrichtung 1 ermöglicht die folgenden Betriebsarten:
In
einem Brems- oder Parkzustand befindet sich die Bremseinrichtung 1 in
der in 1 skizzierten Schaltstellung, in welcher sich
das Be- und Entlüftungsventil 18 in seiner Entlüftungsstellung
befindet, das Sperrventil 25 in seiner Sperrstellung befindet
und das weitere Sperrventil 32 in seiner Sperrstellung
befindet. In dieser Sperrstellung wird ein entlüfteter
Zustand an dem Steuerausgangsanschluss 10 aufrecht erhalten,
so dass die Anhängerbremse wirksam ist. Entsprechend wird über
die Sperrwirkung des weiteren Sperrventils 32 ein entlüfteter
Zustand des Steueranschlusses 30 des Relaisventils 20 aufrecht
erhalten, so dass der Federspeicher der Federspeicher-Feststellbremse 4 in
entlüftetem, also bremsendem Zustand gehalten wird. Die
Federspeicher-Feststellbremse 4 und die Anhängerbremse
wirken somit kumulativ.
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Zur
Herbeiführung eines Fahrzustandes wird das Be- und Entlüftungsventil 17 in
seine Belüftungsstellung gesteuert und das Sperrventil 25 wird
in seine Durchlassstellung gesteuert, was zur Folge hat, dass Druckluft
aus dem Druckluftbehälter 2 über das Rückschlagventil 13,
die Eingangsleitung 14, die Verzweigungsstelle 15,
das Be- und Entlüftungsventil 18, das Sperrventil 25,
die Verzweigungsstelle 27 und den Leitungszweig 28 zu
dem invertierten Steuereingang des Anhängersteuerventils 5 strömt.
Für hinreichenden Druckaufbau an dem invertierten Steuereingang
des Anhängersteuerventils 5 ist die Anhängerbremse
gelöst. Weiterhin wird das weitere Sperrventil 32 ebenfalls
in seine Öffnungsstellung gesteuert, so dass auch der Steueranschluss 30 des Relaisventils 20 mit
Druck aus dem Druckluftbehälter 2 beaufschlagt wird.
Dies hat zur Folge, dass Druckluft aus dem Druckluftbehälter 2 über
den Eingangsanschluss 19 zu dem pneumatischen Ausgangsanschluss 9 und
zu dem Federspeicher der Federspeicher-Feststellbremse 4 geführt
wird, so dass die Federspeicher-Feststellbremse gelöst
wird. Damit ist ein fahrbereiter Zustand gegeben.
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Ist
eine Hilfsbremsung gewünscht, wird das Be- und Entlüftungsventil 18 in
seine Entlüftungsstellung verbracht. Allerdings wird über
diese Entlüftungsstellung die Verzweigungsstelle 27 nicht
vollständig entlüftet. Vielmehr wird das Sperrventil 25 getaktet
betrieben, so dass eine Entlüftung des Verzweigungspunkts 27 nur
teilweise entsprechend des Verhältnisses von Öffnungszeitspanne
und Schließzeitspanne des Sperrventils 25 erfolgt,
so dass durch Vorgabe der Taktung und der Taktdauer ein Ziel-Steuerdruck
an der Verzweigungsstelle 27 ansteuerbar ist. Dieser wirkt
unmittelbar an dem invertierten Steuereingang des Anhängersteuerventils 5, so
dass je nach Ziel-Steuerdruck eine gewünschte Bremswirkung
des Anhängers herbeiführbar ist. Gleichzeitig
wird das Sperrventil 32 in seine Durchlassstellung angesteuert,
so dass der Ziel-Steuerdruck auch an dem Steueranschluss 30 des
Relaisventils 20 wirkt. Dies hat wiederum zur Folge, dass
in dem Federspeicher der Federspeicher-Feststellbremse 4 entsprechend
dem Ziel-Steuerdruck an dem Steueranschluss 30 des Relaisventils 20 ein
Federspeicherdruck herbeigeführt wird zur Erzielung einer
gewünschten Bremswirkung an der Federspeicher-Feststellbremse.
Für den Fall, dass das Verhältnis der Bremswirkungen,
die über das Anhängersteuerventil 5 und über
die Federspeicher-Feststellbremse 4 erzeugt werden, veränderbar
sein soll, kann auch eine getaktete Ansteuerung des Sperrventils 32 erfolgen.
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Ist
eine Prüffunktion gewünscht, wird, ausgehend von
der oben erläuterten Brems- oder Parkfunktion, das Be-
und Entlüftungsventil 18 in seine Belüftungsstellung
gesteuert. Das Sperrventil 25 wird in seine Öffnungsstellung
gesteuert, so dass Druck aus dem Druckluftbehälter 2 über
das Be- und Entlüftungsventil 18 und das Sperrventil 25 zu
dem invertierten Steuereingang des Anhängersteuerventils 5 strömen
kann, was mit einem Lösen der Bremse des Anhängers
einhergeht. Das weitere Sperrventil 32 wird für
entlüftete Federspeicher-Feststellbremse in seine Schließstellung
verbracht bzw. in dieser belassen, so dass die Federspeicher-Feststellbremse 4 weiterhin
maximale Bremswirkung erzeugt.
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Weiterhin
kann eine Streckbremsfunktion gewährleistet werden, indem,
ausgehend von dem oben dargelegten Fahrbetrieb, das Be- und Entlüftungsventil 18 in
seine Entlüftungsstellung gesteuert wird, während
das Sperrventil 25 getaktet betrieben wird. Entsprechend
dem getakteten Betrieb des Sperrventils 25 kann der Druck
an dem invertierten Steuereingang des Anhängersteuerventils 5 gezielt vermindert
werden auf einen Ziel-Steuerdruck, welcher mit einer gewünschten
Bremswirkung an der Bremse des Anhängers korreliert. Das
weitere Sperrventil 32 wird in seine Schließstellung
verbracht oder in dieser belassen, was zur Folge hat, dass die Druckverhältnisse
an dem Steuereingang 30 des Relaisventils 20 aufrecht
erhalten werden, so dass die Federspeicher-Feststellbremse 4 weiterhin
belüftet bleibt, also keine Bremswirkung erzeugt. Dementsprechend
wirkt für die Gewährleistung der Streckbremsfunktion
lediglich die Bremse des Anhängers.
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Die
Bremseinrichtung 1 kann modular ausgebildet sein. Hierbei
können Module in das Bremsmodul 6 integriert sein,
welche weiteren Funktionen dienen, beispielsweise der Ansteuerung
einer Luftfederung oder anderweitiger Verbraucherkreise. Möglich
ist, dass die Steuereinrichtung 35 ausschließlich für
die hier erwähnten Funktionen zuständig ist, also insbesondere
der Ansteuerung der Magnetventile 17, 24 und 31 dient.
Auch möglich ist, dass die Steuereinrichtung 35 multifunktional
ausgebildet ist und der Ansteuerung weiterer Module oder Bauelemente,
wie beispielsweise weiterer Verbraucherkreise, dient.
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Gemäß 1 besitzt
die Bremseinrichtung 1 eine Messeinrichtung 39,
die im vorliegenden Fall als Druck-Spannungs-Wandler 40 ausgebildet
ist. Der Druck-Spannungs-Wandler 40 erfasst für
das Ausführungsbeispiel gemäß 1 den
Druck an der Verzweigungsstelle 27, also in den Leitungen
zwischen Ausgangsanschluss 26, Eingangsanschluss 33 und Steuerausgangsanschluss 10.
Das elektrische Ausgangssignal des Druck-Spannungs-Wandlers 40 wird der
Steuereinrichtung 35 zugeführt. Über
das Ausgangssignal des Druck-Spannungs-Wandlers 40 kann
die Steuereinrichtung 35 beispielsweise Rückschlüsse über
den Befüllungszustand des Druckluftbehälters 2 gewinnen.
Vorzugsweise wird das Ausgangssignal verwendet für die
getaktete Ansteuerung des Sperrventils 25 und/oder des
Sperrventils 32, um die Taktung geeignet anzupassen und
um den gewünschten Ziel-Steuerdruck herbeizuführen.
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Für
die Ausführungsbeispiele gemäß 2 bis 4 sind
zur Vereinfachung vorrangig die pneumatischen Bauelemente und deren
Leitungsverbindungen schematisch dargestellt, während die
elektrischen Ansteuerungen, die Steuereinrichtung 35 sowie
das Gehäuse des Bremsmoduls 6 und das Bedien-Interface 3 nicht
dargestellt sind, obwohl diese entsprechend zu dem Ausführungsbeispiel
gemäß 1 vorhanden sind.
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Das
in 2 dargestellte Ausführungsbeispiel entspricht
im Wesentlichen dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel.
Allerdings erfasst hier der Druck-Spannungs-Wandler 40' nicht
den Druck an der Verzweigungsstelle 27, sondern vielmehr
ausgangsseitig des Relaisventils 20, also beispielsweise in
dem Federspeicher der Federspeicher-Feststellbremse 4 oder
im Bereich des Ausgangsanschlusses 9 oder einer zugeordneten
Ausgangsleitung.
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Für
das Ausführungsbeispiel gemäß 3 finden
zwei Druck-Spannungs-Wandler 40, 40' Einsatz,
wobei der Druck-Spannungs-Wandler 40 den Druck an der Verzweigungsstelle 27 erfasst,
während der Druck-Spannungs-Wandler 40' den Druck
ausgangsseitig des Relaisventils 20 erfasst.
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Schließlich
zeigt 4 ein Ausführungsbeispiel der Bremseinrichtung,
wenn diese nicht für eine Kopplung mit einem Anhänger
bestimmt ist. In diesem Fall entfällt der Leitungszweig 28,
das Anhängersteuerventil 5 und die Kupplungsköpfe 11, 12 sowie
das Sperrventil 32, so dass der Ausgangsanschluss 26 unmittelbar
mit dem Steueranschluss 30 pneumatisch verbunden ist.
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Das
Bremsmodul 6 ist vorzugsweise modular aufgebaut, so dass
einzelne genannte Bauelemente oder mehrere derartige miteinander
verbundene Bauelemente als ein Teilmodul ausgebildet sein können,
wobei ein derartiges Teilmodul je nach Einsatzbedarf weggelassen
werden kann oder gegen ein weiteres Teilmodul ausgetauscht werden
kann. Hierbei können einzelne Teilmodule in einem für
die unterschiedlichen Einbaubedingungen gleichen Gehäuse
angeordnet sein. Ebenfalls möglich ist, dass einzelne Teilmodule
miteinander verbunden oder ”aneinander angeflanscht” werden,
so dass sich erst durch die Kombination der Teilmodule das Bremsmodul 6 ergibt,
wobei in diesem Fall die äußere Geometrie des
Bremsmoduls 6 je nach Einbaubedingungen variieren kann.
Hierbei können aber dennoch gleiche Anschlussmaße
und Anordnungen der Anschlüsse des Bremsmoduls 6 gewährleistet
werden zur Verbindung mit benachbarten Bauelementen, sofern dies
erforderlich ist.
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Lediglich
beispielhaft wird dieses modulare Prinzip verdeutlicht anhand des
Teilmoduls 41 gemäß 1,
welches die Messeinrichtung 39, das weitere Sperrventil 32 beinhaltet.
Das Teilmodul 41 besitzt einen Anschluss 42, der
mit dem Ausgangsanschluss 26 des Sperrventils 25 verbunden
ist, einen Anschluss 43, der mit der Verzweigungsstelle 15 verbunden
ist, einen Anschluss 44, der mit dem Eingangsanschluss 19 des
Relaisventils 20 verbunden ist sowie einen Anschluss 45,
der mit dem Steueranschluss 30 verbunden ist. Weiterhin
sind elektrische Anschlüsse 46, 47 vorgesehen, über
die das Teilmodul 41 mit der Steuereinrichtung 35 kommunizieren kann.
Für den Fall, dass unter einer großen Zahl von Gleichteilen
eine Bremseinrichtung gemäß 4, also
ohne Anhängersteuerventil 5, gebildet sein soll, wird
aus der Bremseinrichtung 1 gemäß 1 das Teilmodul 41 entfernt.
Stattdessen wird ein Teilmodul 48 eingesetzt, welches bei
entsprechender Lage ebenfalls Anschlüsse 42', 43', 44' und 45' besitzt,
wobei die Anschlüsse 42' und 45 ohne
Zwischenschaltung einer Verzweigungsstelle 27 sowie des
Sperrventils 32 unmittelbar miteinander verbunden sind und
auch die Anschlüsse 43', 44' unmittelbar
pneumatisch miteinander verbunden sind. In diesem Fall erfolgt kein
Anschluss an die elektrischen Anschlüsse 46, 47.
Das Teilmodul 48 kann weiterhin eine geeignete Verschlusseinrichtung
besitzen, um den Steuerausgangsanschluss 10 des Bremsmoduls 6 zu schließen.
Entsprechend können beliebige andere Bauelemente modular
und austauschbar gestaltet sein.
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Es
versteht sich, dass die vorliegende Erfindung nicht auf den Einsatz
der konkret für die Ausführungsbeispiele angegebenen
pneumatischen Elemente, also beispielsweise ein 3/2-Wegeventil oder ein
2/2-Wegeventil beschränkt sind. Vielmehr können beliebige
andere pneumatische Bauelemente eingesetzt werden, die die gewünschte
Funktion der beispielhaft angegebenen pneumatischen Bauelemente erfüllen
oder annähern können oder zumindest beinhalten.
Beispielsweise kann abweichend zu den eingesetzten Magnetventilen
eine elektromagnetische Vorsteuerung von Pneumatikventilen erfolgen.
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Die
erfindungsgemäße Bremseinrichtung kann auch Bestandteil
einer elektronischen Luftaufbereitungseinheit sein, bei der eine
Steuereinheit neben der Ansteuerung der genannten Funktionen weiteren
Funktionen für die elektronische Luftaufbereitungseinheit
zugeordnet ist. Für die grundsätzliche Ausgestaltung
der Luftaufbereitungseinheit kommen die aus dem Stand der Technik
einschlägigen Druckschriften der Anmelderin und ihrer Wettbewerber
in Betracht, die dort insbesondere als Luftaufbereitungseinheit
oder als Vorrichtung zur Luftaufbereitung bezeichnet sind.
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- 1
- Bremseinrichtung
- 2
- Druckluftbehälter
- 3
- Bedien-Interface
- 4
- Federspeicher-Feststellbremse
- 5
- Anhängersteuerventil
- 6
- Bremsmodul
- 7
- Eingangsanschluss
- 8
- Eingangsanschluss
- 9
- Ausgangsanschluss
- 10
- Steuerausgangsanschluss
- 11
- Kupplungskopf
Bremse
- 12
- Kupplungskopf
Vorrat
- 13
- Rückschlagventil
- 14
- Eingangsleitung
- 15
- Verzweigungsstelle
- 16
- Eingangsanschluss
- 17
- Magnetventil
- 18
- Be-
und Entlüftungsventil
- 19
- Eingangsanschluss
- 20
- Relaisventil
- 21
- Entlüftungsanschluss
- 22
- Ausgangsanschluss
- 23
- Eingangsanschluss
- 24
- Magnetventil
- 25
- Sperrventil
- 26
- Ausgangsanschluss
- 27
- Verzweigungsstelle
- 28
- Leitungszweig
- 29
- Leitungszweig
- 30
- Steueranschluss
- 31
- Magnetventil
- 32
- weiteres
Sperrventil
- 33
- Eingangsanschluss
- 34
- Ausgangsanschluss
- 35
- Steuereinrichtung
- 36
- Steuereingang
- 37
- Steuereingang
- 38
- Steuereingang
- 39
- Messeinrichtung
- 40
- Druck-Spannungs-Wandler
- 41
- Teilmodul
- 42
- Anschluss
- 43
- Anschluss
- 44
- Anschluss
- 45
- Anschluss
- 46
- Anschluss
- 47
- Anschluss
- 48
- Teilmodul
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102006054433
A1 [0002, 0002, 0002]
- - DE 102005054089 B3 [0003]