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TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Bremseinrichtung für
ein hydraulisch gebremstes Zugfahrzeug, welches mit einem pneumatisch
gebremsten Anhänger koppelbar ist, gemäß dem
Oberbegriff des Anspruchs 1. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Verwendung
einer derartigen Bremseinrichtung.
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STAND DER TECHNIK
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DE 32 07 793 A1 offenbart
eine zweikreisige Druckluft-Bremsanlage für einen Anhänger.
Der Anhänger wird über geeignete Kupplungsköpfe
von einem Zugfahrzeug mit einem Vorratsleitungsdrucksdruck sowie
einem Bremsdruck und ggf. mit einem elektrischen Bremssignal, versorgt.
Anhängerseitig wird der Bremsdruck auf zwei redundanten
Pfaden bearbeitet: Einerseits wird der Bremsdruck auf herkömmliche
Weise als Steuerdruck einem Anhängerbremsventil zugeführt,
dessen Ausgangsdruck über ein 3/2-Wegeventil, welches zur
Vermeidung eines Blockierens bei einer Bremsung eine Entlastung
ermöglicht, und ein Wechselventil den Bremszylindern des
Anhängers zugeführt wird. Allerdings weist die Druckschrift
darauf hin, dass infolge der Länge der pneumatischen Leitungsverbindungen
in dem Anhänger und der erforderlichen relaisartigen Betätigung
der Bremsen über das Anhängerbremsventil Zeit
verloren geht, bis die Bremsen des Anhängers ansprechen.
Das verzögerte Ansprechverhalten hat ein ”Auflaufen” des
Anhängers auf das Zugfahrzeug bei der Bremsung zur Folge.
Ein derartiges Auflaufen ist unerwünscht – vielmehr
soll während eines Bremsvorgangs der Zug mit Zugfahrzeug
und Anhängerfahrzeug in gestrecktem Zustand gehalten werden.
Aus diesem Grund schlägt die Druckschrift vor, für
den zweiten Pfad in dem Anhänger der Bremsdruck über
einen Druck-Spannungs-Wandler zu erfassen. Das mit dem Bremsdruck
korrelierende elektrische Ausgangssignal des Druck-Spannungs-Wandlers
wird einer Schalteinrichtung zugeführt, die unter ergänzender
Berücksichtigung eines Lastsensors sowie eines Raddrehzahlsensors
ein Regelsignal für ein Drucksteuerventil ermittelt. Dem Drucksteuerventil
wird eingangsseitig Druckluft aus einem Behälter zugeführt.
Das Drucksteuerventil erzeugt nach Maßgabe des elektrischen
Regelsignals einen Bremsdruck, welcher ebenfalls über das
Wechselventil mit den Bremszylindern verbunden ist. Bei einer Bremsbetätigung
steht der über den zweiten, elektrisch angesteuerten Pfad
erzeugte Bremsdruck infolge des verzögerten Ansprechverhaltens
des pneumatischen Pfads früher an dem Wechselventil an,
so dass ein unmittelbares Ansprechverhalten gewährleistet
ist. Im Normalfall wird für die Bremsbetätigung
und Aufrechterhaltung der Bremswirkung somit der zweite, elektrisch
geregelte Leitungszweig verwendet. Lediglich für den Ausnahmefall,
dass über das Drucksteuerventil kein Bremsdruck oder ein lediglich
verminderter Bremsdruck erzeugt wird, ändert das Wechselventil
seine Stellung, so dass der Bremsdruck des ersten, pneumatischen
Pfads den Bremszylindern zugeführt wird.
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Auch
DE 33 38 690 A1 beschäftigt
sich mit einer Vermeidung eines verzögerten Ansprechverhaltens
der Bremsanlage des Anhängers gegenüber der Bremsanlage
des Zugfahrzeugs. Hier wird der Einsatz eines Anhängersteuerventils
vorgeschlagen, welches in dem Zugfahrzeug angeordnet sein soll und
in dem einem Behälter des Anhängers entstammende
Druckluft über ein Ein-/Auslassventil in einen geeigneten
Bremsdruck für den Anhänger umgewandelt wird.
Eine Betätigung des Ein-/Auslassventils ist über
zwei parallele Pfade, nämlich einen hydraulischen Pfad
und einen pneumatischen Pfad, möglich. Hierzu ist ein Bremspedal
des Zugfahrzeugs einerseits mechanisch mit einem hydraulischen Bremszylinder
gekoppelt und andererseits mechanisch mit einem pneumatischen, als
3/2-Wegeventil ausgebildeten Be- und Entlüftungsventil
gekoppelt. Mit einer Betätigung des Bremspedals wird vor
einer vollständigen Öffnung des hydraulischen
Bremszylinders das Be- und Entlüftungsventil aus einer
Entlüftungsstellung in eine Belüftungsstellung
verbracht. In dieser Belüftungsstellung wird ein Vorratsbehälter
des Zugfahrzeugs über das Be- und Entlüftungsventil
mit einer Steuerkammer verbunden. Der Druckaufbau in der Steuerkammer
führt zur Verschiebung eines mit dem Ein-/Auslassventil
gekoppelten Steuerkolbens, womit das Ein-/Auslassventil in eine
begrenzte Einlassstellung gesteuert wird, in welcher ein begrenzter Bremsdruck
für den Anhänger aufgebaut wird. Mit weiterer
Betätigung des Bremspedals wird der hydraulische Bremszylinder
weiter und vollständig geöffnet. Der Hydraulikdruck
wird einer hydraulischen Steuerkammer des Anhänger steuerventils
zugeführt, wo dieser auf einen weiteren Steuerkolben einwirkt, über
welchen das Ein-/Auslassventil von der bereits erreichten begrenzten
Einlassstellung noch weiter in Einlassrichtung geöffnet
wird, was zur Erzeugung des gewünschten Bremsdrucks für
die Bremsanlage des Anhängers führt. Damit beruht
dieses Anhängersteuerventil auf dem kumulativen Einsatz
eines pneumatischen und eines hydraulischen Pfads bei mechanischer
Aktivierung des pneumatischen Pfads durch das Bremspedal.
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Ein
entsprechendes Anhängersteuerventil ist in
DE 39 18 226 A1 beschrieben,
wobei hier allerdings der Steuerraum für die pneumatische
Ansteuerung mit einer gegen eine Feder verschieblichen Wandung ausgebildet
ist. Unter Variation der Vorspannung der Feder kann eine Einstellung
des Ansprechverhaltens des Ansteuerventils, insbesondere eine Einstellung
des sogenannten ”Einsprungs” oder der ”Voreilung”,
erfolgen.
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Aus
WO 95/32116 ist ein Bremssignalgeber bekannt, über
welchen in einem elektrischen Modul unter Einsatz eines Potentiometers
ein elektrisches Bremssignal erzeugt wird. In einem pneumatischen Modul
wird ein pneumatisches Steuersignal, hier für zwei Bremskreise
I und II, erzeugt wird. Im Normalbetrieb wird das elektrische Bremssignal
einem Steuergerät zugeführt, welches elektro-pneumatische Druckregelmodule
derart ansteuert, dass der Betriebsbremse des Zugfahrzeugs ein dem
elektrischen Bremssignal entsprechender Bremsdruck zugeführt wird.
Die von dem pneumatischen Modul des Bremssignalgebers erzeugten
Ausgangsdrücke werden einem Anhängersteuerventil
zugeführt, welches einen geeigneten Bremsdruck für
das Anhängerfahrzeug ermittelt. Um auch eine Bremsung des
Zugfahrzeugs für einen Ausfall der elektrischen Steuerung
zu ermöglichen, wird den Druckregelmodulen auch das pneumatische
Ausgangssignal des Bremssignalgebers zugeführt. Für
den Ausfall der elektrischen Steuerung können die Druckregelmodule
auch pneumatisch einen geeigneten Bremsdruck für das Zugfahrzeug
aussteuern, wobei der auf pneumatischem Wege ausgesteuerte Bremsdruck
dem auf elektrischem Wege ausgesteuerten Bremsdruck im Wesentlichen
entsprechen soll.
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DE 195 81 733 B4 offenbart
ein redundantes Bremssystem mit einer elektrischen Aussteuerung pneumatischer
oder hydraulischer Bremsdrücke für das Zugfahrzeug
und den Anhänger und einer mechanisch-pneumatischen Aussteuerung
pneumatischer Bremsdrücke für das Zugfahrzeug
und den Anhänger. Hierbei wird ein elektrisches Bremssignal mittels
eines mit dem Bremspedal gekoppelten Potentiometers erzeugt. Solange
die elektrische Steuereinrichtung funktionsfähig ist, wird
durch die elektrische Steuereinheit in dem pneumatisch ausgesteuerten Kreis
ein Absperrventil betätigt. Durch selektives Betreiben
dieses Absperrventils kann somit für funktionierende elektronische
Aussteuerung die pneumatische Aussteuerung in dem anderen Zweig deaktiviert
werden, während die pneumatische Aussteuerung für
nicht funktionierende elektrische Aussteuerung mit geöffnetem
Absperrventil wirksam werden kann.
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EP 0 832 803 B1 offenbart
eine Bremsanlage mit einem Anhängersteuerventil, dem als
Steuerdruck der Hydraulikdruck von zwei Betriebsbremskreisen des
Zugfahrzeugs zugeführt wird zwecks Erzeugung eines geeigneten
pneumatischen Ausgangsdrucks für einen Kupplungskopf Bremse.
Ein weiterer Steuereingang des Anhängersteuerventils wird
je nach Stellung eines Feststellbremshebels (abgestuft) be- und
entlüftet, so dass durch Betätigung des Feststellbremshebels
eine Betätigung der Bremsen des Anhängers unabhängig
von einer Betätigung der Betriebsbremsen des Zugfahrzeugs
möglich sein soll.
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AUFGABE DER ERFINDUNG
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Der
vorliegenden Erfindung liegt eine Aufgabe zugrunde, eine Bremseinrichtung
für ein hydraulisch gebremstes Zugfahrzeug vorzuschlagen,
welche erweiterte Möglichkeiten für die Vorgabe
eines pneumatischen Bremsdrucks für einen Anhänger, insbesondere
hinsichtlich der Gestaltung des Ansprechverhaltens und/oder der
Gestaltung der Bremsdruckverläufe, gewährleistet.
Weiterhin liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine neuartige Verwendung
einer derartigen Bremseinrichtung vorzuschlagen.
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LÖSUNG
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Die
Aufgabe der Erfindung wird erfindungsgemäß mit
einer Bremseinrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen
Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere erfindungsgemäße
Ausgestaltungen einer derartigen Bremseinrichtung ergeben sich entsprechend
den Merkmalen der Patentansprüche 2 bis 10. Eine weitere
Lösung der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe ist
gegeben durch eine Verwendung einer Bremseinrichtung entsprechend
dem unabhängigen Patentanspruch 11.
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BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung findet Einsatz für eine Bremseinrichtung
eines beliebigen, hydraulisch gebremsten Zugfahrzeugs, welches optional
oder ständig mit einem pneumatisch gebremsten Anhänger
koppelbar oder gekoppelt ist. Zur Erzeugung der hydraulischen Bremswirkung
besitzt die Bremseinrichtung ein Bremsbetätigungsorgan,
welches im einfachsten Fall als ein Bremspedal ausgebildet ist.
Weitere beispielhafte Ausgestaltungen für ein Bremsbetätigungsorgan
sind Schalter oder Hebel, wie diese beispielsweise für
eine Streckbremsfunktion, die gesetzlich vorgegebene Prüffunktion
für Nutzfahrzeuge, eine Hilfsbremsfunktion und/oder eine
Handbremsfunktion zum Einsatz kommen. Entsprechend der Betätigung
des Bremsbetätigungsorgans wird mittels eines (Haupt-)Bremszylinders
ein Hydraulikdruck erzeugt, welcher an eine hydraulische Betriebsbremse
weitergeleitet wird.
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Während
aus dem eingangs aufgeführten Stand der Technik für
die Erzeugung eines pneumatischen Bremsdrucks für den Anhänger
lediglich Ausführungsformen bekannt sind, für
die über geeignete Ventileinrichtungen oder Steuerkolben
eine Erzeugung des pneumatischen Bremsdrucks für den Anhänger
auf mechanischem, pneumatischem und/oder hydraulischem Weg erfolgt,
was die eingangs erläuterten Probleme hinsichtlich der
Gestaltung der pneumatischen Bremsdruckkennlinie und des verzögerten
Ansprechverhaltens mit sich bringen kann, schlägt die Erfindung
erstmalig vor, den pneumatischen Bremsdruck für den Anhänger über
einen elektro-pneumatischen Beaufschlagungspfad zu erzeugen. In
diesem Beaufschlagungspfad ist ein Messorgan vorgesehen, welches
ein mit der Betätigung des Bremsbetätigungsorgans
korrelierendes (oder sogar übereinstimmendes) elektrisches
Signal erzeugt. Hier kann ein beliebiges Messprinzip Einsatz finden.
Beispielsweise kann über eine Weg- oder Winkelerfassung
eines als Bremspedal ausgebildeten Bremsbetätigungsorgans
die Betätigung erfasst werden. Ebenfalls möglich
ist die Erfassung eines Weges des Bremszylinders, in welchem der
Hydraulikdruck erzeugt wird. Um lediglich einige weitere Beispiele
zu nennen, ist es ebenfalls möglich, über einen
Drucksensor den Hydraulikdruck in der hydraulischen Bremsanlage
des Zugfahrzeugs zu erfassen. Auch der multifunktionale Einsatz
eines Bremslichtschalters als Messorgan zur Erfassung der Betätigung
des Bremsbetätigungsorgans ist möglich.
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Bei
dem durch das Messorgan erzeugten elektrischen Signal kann es sich
um ein binäres Signal (Bremstätigung/keine Bremsbetätigung)
handeln, ein abgestuftes Signal mit mehr als zwei Stufen oder ein
kontinuierliches Signal, welches linear oder nicht linear und unmittelbar
oder mittelbar von der Betätigung des Bremsbetätigungsorgans
abhängt.
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Weiterhin
ist in dem elektro-pneumatischen Beaufschlagungspfad ein Druckregelmodul
angeordnet. Das Druckregelmodul erzeugt in Abhängigkeit des
elektrischen Signals einen pneumatischen Ausgangsdruck, der zur
Erzeugung eines pneumatischen Bremsdrucks für den Anhänger
Einsatz findet. Für ein derartiges Druckregelmodul kann
eine Vielzahl an sich bekannter Ventile oder Ventileinheiten Einsatz
finden, die den vorgenannten Zweck erfüllen. Im einfachsten
Fall ist das Druckregelmodul als elektrisch angesteuertes Magnetventil
oder Relaisventil ausgebildet, bei dem ein Druck aus einer Druckluftquelle
wie einem Behälter und/oder einer Fördereinrichtung
nach Maßgabe des elektrischen Signals in den pneumatischen
Ausgangsdruck umgewandelt wird. Der pneumatische Ausgangsdruck kann
unmittelbar dem Kupplungskopf des Zugfahrzeugs für den Anhänger
als Bremsdruck zugeführt werden. Ebenfalls möglich
ist, dass der pneumatische Ausgangsdruck des Druckregelmoduls lediglich
als Vorsteuerdruck für eine nachgeschaltete Ventileinheit
verwendet wird. Durch die Nutzung des elektro-pneumatischen Beaufschlagungspfads
sind gegenüber dem Stand der Technik vergrößerte
Möglichkeiten hinsichtlich der Gestaltung der Kennlinie
für den pneumatischen Bremsdruck für den Anhänger
in Abhängigkeit von der Betätigung des Bremsbetätigungsorgans
gewährleistet. Während die hydraulische Bremsbetätigung
unter Umständen mit einem verzögerten Ansprechverhalten
oder einer Totzeit verbunden ist, kann das Messorgan unter Umständen
ohne zeitliche Verzögerung die Betätigung des
Bremsbetätigungsorgans erfassen. Das erzeugte elektrische
Signal kann dem Druckregelmodul, auch für den Fall, dass
dieses entfernt von dem Bremsbetätigungsorgan und dem Bremszylinder
des Zugfahrzeugs angeordnet ist, ohne wesentliche Zeitverzögerung
zugeführt werden. Weiterhin kann über eine geeignete Steuereinrichtung
eine gezielte Beeinflussung des elektrischen Signals erfolgen, wobei
beispielsweise Nichtlinearitäten erzeugt oder beseitigt
werden können oder eine Berücksichtigung anderer
Betriebsparameter für die Erzeugung des Ausgangsdrucks
erfolgen kann. Im einfachsten Fall kann beispielsweise über
einen Kupplungskopf-Sensor erkannt werden, ob das Zugfahrzeug mit
einem Anhänger gekoppelt ist oder nicht. Ohne Anhänger
kann über die Steuereinrichtung das elektrische Signal
auf Null gesetzt werden, so dass das Druckregelmodul nicht mit einem
elektrischen Steuersignal beaufschlagt wird, obwohl eine Betätigung
des Bremsbetätigungsorgans erfolgt. Auch eine Veränderung
der Höhe des elektrischen Bremssignals, also eine Abschwächung
oder eine Verstärkung desselben, nach Maßgabe
anderer Betriebsparameter ist durchaus möglich. Über
die elektrische Beaufschlagung durch das Druckregelmodul kann ein
unmittelbares Ansprechverhalten erzielt werden. Die Möglichkeiten
für eine Gestaltung des Druckaufbaus sind hierbei vielfältig.
Beispielsweise kann durch geeignete Beeinflussung des elektrischen
Signals durch eine Steuereinrichtung für ein Befüllen
der Bremseinrichtung des Anhängers zunächst das
elektrische Steuersignal des Druckregelmoduls vergrößert
werden, um große Volumenströme zu erzeugen, die
ein schnelles Befüllen gewährleisten. Nach einer
derartigen Befüllungsphase kann dann das elektrische Signal
wieder auf ein ”normales Maß” gemindert
werden.
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Während
die Erfindung durchaus eine Ausführungsform umfasst, bei
welcher der Bremsdruck für den Anhänger ausschließlich über
den zuvor erläuterten elektro-pneumatischen Beaufschlagungspfad
erfolgt, schlägt eine weitere Ausgestaltung der Erfindung
vor, dass kumulativ oder redundant zusätzlich zu dem elektro-pneumatischen
Beaufschlagungspfad ein hydraulisch-pneumatischer Beaufschlagungspfad
für die Bremseinrichtung des Anhängers vorgesehen
ist. In diesem hydraulisch-pneumatischen Beaufschlagungspfad wird
der Hydraulikdruck einem Anhängersteuerventil zugeführt.
Mittels des Anhängersteuerventils ist nach Maßgabe
des zugeführten Hydraulikdrucks ein pneumatischer Ausgangsdruck
aussteuerbar, der (in Teilbetriebsbereichen oder Notfällen)
zur Erzeugung eines pneumatischen Bremsdrucks für den Anhänger
Einsatz findet. Damit kann alternativ der pneumatische Ausgangsdruck
des elektro-pneumatischen Beaufschlagungspfads oder des hydraulisch-pneumatischen
Beaufschlagungspfad dem Kupplungskopf Bremse des Zugfahrzeugs zugeführt
werden.
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Während
grundsätzlich vielfältige Möglichkeiten
einer Verknüpfung der beiden Beaufschlagungspfade oder
einer alternativen Nutzung der beiden Beaufschlagungspfade nach
unterschiedlichen Betriebs- oder Umgebungskriterien bestehen, ist
gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung
eine Steuereinrichtung oder eine Umschalteinrichtung vorgesehen,
welche dafür verantwortlich ist zu entscheiden, über
welchen Beaufschlagungspfad der pneumatische Ausgangsdruck ausgesteuert
wird, der zur Erzeugung eines pneumatischen Bremsdrucks für
den Anhänger Einsatz findet, der also unmittelbar oder
mittelbar zu dem Kupplungskopf Bremse des Zugfahrzeugs weitergegeben
wird. Hierbei nimmt die Steuereinrichtung oder Umschalteinrichtung
eine Priorisierung derart vor, dass die Nutzung des elektro-pneumatischen
Beaufschlagungspfads infolge der zuvor erläuterten erweiterten
Möglichkeiten, die dieser Beaufschlagungspfad bereitstellt,
vorrangig oder mit höherer Priorisierung erfolgt. Beispielsweise
kann die Steuereinrichtung ein geeignetes Ausgangssignal erzeugen
zur Ansteuerung eines Ventils, welches selektiv einen der beiden
Beaufschlagungspfade mit dem Kupplungskopf Bremse verbinden kann.
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Für
eine besondere Ausführungsform der Erfindung ist die Umschalteinrichtung
oder Steuereinrichtung in dem Druckregelmodul vorgesehen, wodurch
sich eine besonders kompakte Anordnung ergibt. In diesem Fall wird
dem Druckregelmodul sowohl das elektrische Signal als auch der pneumatische
Ausgangsdruck des Anhängersteuerventils zugeführt.
Die Umschalteinrichtung oder Steuereinrichtung entscheidet dann,
ob der pneumatische Ausgangsdruck über den elektro-pneumatischen
Beaufschlagungspfad oder den hydraulisch-pneumatischen Beaufschlagungspfad
oder den hydraulisch pneumatischen Beaufschlagungspfad erzeugt wird unter
Vornahme einer geeigneten Priorisierung.
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Für
die Gestaltung der Priorisierung gibt es vielfältige Möglichkeiten:
Gemäß einer
ersten Ausgestaltung besteht die Priorisierung darin, dass in einem
Normalbetrieb der elektro-pneumatische Beaufschlagungspfad benutzt wird,
in dem die zuvor erläuterten Vorteile genutzt werden können.
Lediglich in einem Notbetrieb, in dem eine Beeinträchtigung
des elektro-pneumatischen Beaufschlagungspfads gegeben ist oder
zumindest zu befürchten ist, wird der hydraulisch-pneumatische
Beaufschlagungspfad genutzt, der damit eine Art Rückfallebene
darstellt. Zu diesem Zweck kann über die Steuereinrichtung
eine Prüffunktion durchgeführt werden, in welcher
aus dem Beaufschlagungspfad abgeleitete Signale, beispielsweise das
elektrische Signal oder der pneumatische Ausgangsdruck dieses Beaufschlagungspfads,
auf Plausibilität überprüft werden. Dies
kann insbesondere darin bestehen, zu überprüfen,
ob bei Betätigung des Betätigungsorgans oder Erzeugung
eines hydraulischen Drucks überhaupt ein elektrisches Signal
von dem Messorgan geliefert wird. Ebenfalls kann eine Korrelation
des elektrischen Signals des Messorgans mit dem erzeugten pneumatischen
Ausgangsdruck erfolgen und auf Plausibilität überprüft
werden. Im einfachsten Fall kann zwischen einem Normalbetrieb und
einem Notbetrieb allein auf Grundlage einer Überprüfung
erfolgen, ob überhaupt eine elektrische Leistungsversorgung
in dem Zugfahrzeug gegeben ist. Es ist darauf hinzuweisen, dass
die vorgenannte Priorisierung nicht nur durch eine elektronische
Steuereinrichtung erfolgen kann. Vielmehr können für
die Priorisierung elektrisch betätigte, aber auch federbelastete
Ventile Einsatz finden, welche für ein Versagen des elektrischen
Teils des Beaufschlagungspfads über die Feder in eine Schaltstellung
verbracht werden, in welcher der hydraulisch-pneumatische Beaufschlagungspfad
genutzt wird.
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Für
eine zweite Variante der Priorisierung erfolgt eine Umschaltung
zwischen den beiden Beaufschlagungspfaden unter Umständen
während unterschiedlicher Bremsvorgänge oder sogar
während eines einzigen Bremsvorgangs. Hierbei wird für
eine Betätigung des Bremsbetätigungsorgans zunächst, also
am Beginn der Bremsbetätigung, der elektro-pneumatische
Beaufschlagungspfad genutzt, so dass die erläuterte schnelle
Beeinflussung der pneumatischen Bremsdruckkennlinie erfolgen kann.
Nach einer Zeitspanne der Betätigung des Bremsbetätigungsorgans
oder nach einem hinreichenden Anstieg eines pneumatischen Bremsdrucks
kann dann der hydraulisch-pneumatische Beaufschlagungspfad genutzt
werden. Hierbei kann beispielsweise bereits über den elektro-pneumatischen
Beaufschlagungspfad eine Teilbremsung erfolgen. Ebenfalls denkbar ist,
dass über den elektro-pneumatischen Beaufschlagungspfad
lediglich ein Leerhub überwunden wird und eine erste Bewegung
in der pneumatischen Bremse des Anhängers erzeugt wird,
so dass es beispielsweise zu einer Art ”Anlegen” der
Bremse kommt, während hieran anschließend unmittelbar der
hydraulisch-pneumatische Beaufschlagungspfad genutzt werden kann.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird dem Anhängersteuerventil
Druckluft aus einer Druckluftquelle, insbesondere einem Behälter, über
ein Be- und Entlüftungsventil zugeführt. Das Be-
und Entlüftungsventil wird für eine Nutzung des
elektro-pneumatischen Beaufschlagungspfads in eine Entlüftungsstellung
gesteuert. Hingegen wird dieses für eine Nutzung des hydraulisch-pneumatischen
Beaufschlagungspfads in eine Belüftungsstellung gesteuert.
Dies hat zur Folge, dass dem Anhängersteuerventil lediglich
dann Druckluft zugeführt wird, wenn diese tatsächlich
auch verarbeitet wird, indem der hydraulisch-pneumatische Beaufschlagungspfad
benutzt wird. Hierdurch kann eine Reduzierung des Druckluftverbrauchs
herbeigeführt werden. Es versteht sich, dass das Be- und
Entlüftungsventil auch in das Anhängersteuerventil
selbst integriert sein kann. Auch eine Aufnahme sowohl des Anhängersteuerventils
als auch des Druckregelmoduls in einem gesamten Modul oder einer
Einheit ist durchaus möglich (was für sämtliche Ausführungsformen
der Erfindung gilt).
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In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung besitzt die Bremseinrichtung
ein Wechselventil. Ein erster Eingang des Wechselventils ist mit
einem Ausgang des Anhängersteuerventils gekoppelt. Hingegen
ist ein zweiter Eingang des Wechselventils mit dem Ausgang des Druckregelventils
gekoppelt. Der Ausgang des Wechselventils ist mit einem Kupplungskopf
Bremse für den Anhänger gekoppelt. Durch das Wechselventil
kann auf einfache und kostengünstige Weise gewährleistet
werden, dass der Kupplungskopf für den Anhänger
mit dem Beaufschlagungspfad gekoppelt ist, welcher den höheren pneumatischen
Ausgangsdruck zur Verfügung stellt. Möglich ist,
dass damit je nach Gestaltung der Kennlinien für die beiden
Beaufschlagungspfade das Wechselventil eine Art Umschalteinrichtung
darstellt, über die die zuvor erläuterte Priorisierung
erfolgt: Erzeugt beispielsweise der elektro-pneumatische Beaufschlagungspfad
für den Beginn der Bremsbetätigung hohe pneumatische
Ausgangsdrücke, leitet das Wechselventil diese zu dem Kupplungskopf
Bremse durch. Erfolgt zeitlich verzögert der Aufbau größerer pneumatischer
Ausgangsdrücke durch den hydraulisch-pneumatischen Beaufschlagungspfad,
erfolgt eine Umschaltung des Wechselventils, so dass von diesem
Beaufschlagungspfad der pneumatische Ausgangsdruck zu dem Kupplungskopf
Bremse geleitet wird.
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Ein
weiterer Vorschlag der Erfindung integriert ein Handbremsventil
in die zuvor spezifizierte Bremseinrichtung. Hierbei wird dem Druckregelventil ein
Betätigungssignal des Handbremsventils zugeführt.
Bei dem Betätigungssignal kann es sich um einen pneumatischen
oder hydraulischen Ausgangsdruck handeln, der von dem Handbremsventil
geschaltet wird. Alternativ oder kumulativ kann es sich bei dem
Betätigungssignal um ein elektrisches Signal handeln, welches
nach Maßgabe der Betätigung des Handbremsventils
erzeugt wird.
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Gemäß einem
weiteren Vorschlag der Erfindung ist eine in dem Druckregelventil
vorgesehene Steuereinrichtung einerseits zur Gewährleistung
der zuvor erläuterten Funktionen eingesetzt. Darüber
hinaus erfolgt eine multifunktionale Nutzung der Steuereinrichtung.
Beispielsweise kann über diese ein einem Kompressor nachgeschaltetes
Druckregelventil zur Regelung der Befüllung eines Behälters,
zur Steuerung des Betriebs des Kompressors selbst, zur Regelung
einer ABS- oder EBS-Bremsung, zur Ansteuerung einer Luftfederung
oder anderer Nebenverbraucher u. ä. genutzt werden.
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Für
Nutzfahrzeuge geht aus
WO 95/32116 die
Nutzung eines elektro-pneumatischen Beaufschlagungspfads für
eine Betriebsbremse hervor. Während die zuvor erläuterten
Ausführungsformen erstmals die Nutzung eines derartigen
elektro-pneumatischen Beaufschlagungspfads für die Erzeugung eines
Bremsdrucks für einen Anhänger nutzt, überträgt
ein weiterer Vorschlag der Erfindung diesen Grundgedanken auf ein
Sondergebiet von Fahrzeugen, in welchen die Nutzung eines derartigen
elektro-pneumatischen Beaufschlagungspfads einer Bremse überhaupt
noch nicht bekannt war: Gemäß diesem Vorschlag
der Erfindung findet eine Bremseinrichtung der zuvor erläuterten
Art Verwendung für ein landwirtschaftliches Fahrzeug, insbesondere
einen Traktor, welches mit einem Anhänger koppelbar 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 zeigt
schematisch eine hydraulische Bremseinrichtung eines Zugfahrzeugs
mit Anhängersteuerventil gemäß dem Stand
der Technik.
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2 zeigt
Bremsdruckkennlinien mit einem pneumatischen Ausgangsdruck als Funktion
einer Betätigung eines Bremsbetätigungsorgans
oder eines Hydraulikdrucks.
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3 zeigt
Bremskennlinien mit einer Bremsbeschleunigung als Funktion eines
Pneumatikdrucks an dem Kupplungskopf Bremse.
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4 zeigt
schematisch eine erfindungsgemäße Bremseinrichtung
mit elektro-pneumatischem sowie hydraulisch-pneumatischem Beaufschlagungspfad
und elektrisch angesteuertem Be- und Entlüftungsventil
zur Druckluftbeaufschlagung eines Anhängersteuerventils.
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5 zeigt
schematisch eine erfindungsgemäße Bremseinrichtung
im Wesentlichen entsprechend 4 mit ergänzendem
Wechselventil und Handbremsventil.
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6 zeigt
eine erfindungsgemäße Bremseinrichtung mit ausschließlichem
elektro-pneumatischen Beaufschlagungspfad für Betriebsbremsungen
und zusätzlicher Handbremsfunktion.
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7 zeigt
schematisch eine erfindungsgemäße Bremseinrichtung
mit ausschließlich elektro-pneumatischem Beaufschlagungspfad
mit Ableitung eines elektrischen Betätigungssignals aus
einem Bremslichtschalter.
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8 zeigt
eine schematische Skizze eines im Rahmen der vorliegenden Erfindung
einsetzbaren Druckregelmoduls.
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9 zeigt
schematisch eine erfindungsgemäße Bremseinrichtung
ohne hydraulisch-pneumatischen Beaufschlagungspfad für
den Anhänger, aber unter Einbindung eines Hydraulikkreislaufes.
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10 zeigt
eine erfindungsgemäße Bremseinrichtung mit hydraulisch-pneumatischem
und elektro-pneumatischem Beaufschlagungspfad bei Integration des
Druckregelmoduls und des Anhängersteuerventils in eine
gemeinsame Einheit.
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11 zeigt
schematisch eine erfindungsgemäße Bremseinrichtung
mit einer 10 entsprechenden Einheit, deren
hydraulischem Eingang ein elektrisch angesteuertes Sperrventil vorgeordnet
ist.
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FIGURENBESCHREIBUNG
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1 zeigt
eine Bremseinrichtung 1 eines Zugfahrzeugs 2,
die eine hydraulische Betriebsbremseinrichtung 3, ein Anhängersteuerventil 4,
einen in nicht dargestellter Weise mit Druckluft versorgten Druckluftbehälter 5 sowie
einen Kupplungskopf Vorrat 6 und einen Kupplungskopf Bremse 7,
die eine pneumatische Kopplung des Zugfahrzeugs 2 mit einem
Anhänger ermöglichen, besitzt.
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Für
das in 1 dargestellte Ausführungsbeispiel ist
die hydraulische Betriebsbremseinrichtung 3 zweikreisig
ausgebildet. In dieser ist die Betätigung eines Bremsbetätigungsorgans 8,
hier ein Bremspedal 9, durch den Fahrer mechanisch mit
der Bewegung eines (Haupt-)Bremszylinders 10 gekoppelt,
der einen Hydraulikdruck in den Bremsleitungen 11, 12 der
beiden Kreise erzeugt. Die Bremsleitungen 11, 12 sind
jeweils mit mehreren Betriebsbremszylindern 13, 14 des
Zugfahrzeugs 2 verbunden.
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Der
Druckluftbehälter 5 ist einerseits mit dem Kupplungskopf
Vorrat 6 verbunden und andererseits über das Anhängersteuerventil 4 mit
dem Kupplungskopf Bremse 7 verbunden, wobei ein pneumatischer Eingang 15 des
Anhängersteuerventils 4 mit dem Druckluftbehälter 5 verbunden
ist, während ein pneumatischer Ausgangsdruck des Anhängersteuerventils 4 über
einen pneumatischen Ausgang 16 dem Kupplungskopf Bremse 7 zugeführt
wird.
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Das
Anhängersteuerventil 4 dient dazu, entsprechend
der hydraulischen Beaufschlagung der hydraulischen Betriebsbremseinrichtung 3,
hier entsprechend dem Druck in den Bremsleitungen 11, 12, einen
pneumatischen Ausgangsdruck 16 zu erzeugen, mit dem über
den Kupplungskopf 7 eine pneumatische Bremseinrichtung
eines ggf. mit den Kupplungsköpfen 6, 7 gekoppelten
Anhängers zu beaufschlagen. Die eingesetzten Bauelemente
zur Umwandlung des hydraulischen Drucks in einen pneumatischen Ausgangsdruck
werden im Folgenden als hydraulisch-pneumatischer Beaufschlagungspfad 17 bezeichnet.
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Das
Anhängersteuerventil 4 besitzt einen abgestuften
Relaiskolben 18 mit einer durch eine Stirnseite gebildeten
ersten Kolbenfläche 19 sowie einer durch die Abstufung
gebildeten, kreisringförmigen zweiten Kolbenfläche 20.
Der Relaiskolben 18 ist in einer entsprechenden abgestuften
Bohrung eines Gehäuses 21 des Anhängersteuerventils 4 unter
radialer Abdichtung und Ermöglichung einer axialen Gleitbewegung
aufgenommen. Die Kolbenfläche 19 bildet mit dem
Gehäuse 21 eine erste Steuerkammer 22,
während die zweite Kolbenfläche 20 mit
dem Gehäuse eine zweite Steuerkammer 23 bildet.
Die Steuerkammern 22, 23 sind hydraulisch mit
der hydraulischen Betriebsbremseinrichtung 3 verbunden,
hier durch Verbindung der Steuerkammer 22 mit der Bremsleitung 11 über
einen hydraulischen Eingang 24 des Anhängersteuerventils 4 sowie
eine Verbindung der Steuerkammer 23 mit der Bremsleitung 12 über einen
hydraulischen Eingang 25 des Anhängersteuerventils 4.
Der Relaiskolben 18 stützt sich mit seiner der
Steuerkammer 22 gegenüberliegenden Stirnseite
an einem Wiegekolben 26 ab, der radial gegenüber
dem Gehäuse 21 abgedichtet ist und auf der dem
Relaiskolben 18 abgewandten Seite eine Wiegekammer 27 begrenzt.
Der Wiegekolben 26 ist in der Wiegekammer 27 über
eine vorgespannte Druckfeder 28 abgestützt, die
mit zunehmender Druckbeaufschlagung der Steuerkammern 22, 23 zunehmend
beaufschlagt wird. Der Wiegekolben 26 besitzt einen die
Wiegekammer 27 durchsetzenden hülsenartigen Fortsatz 29,
dessen Stirnseite einen Auslassventilkörper 30 bildet.
Koaxial zu dem Relaiskolben 18 und dem Wiegekolben 26 ist
auf der dem Relaiskolben 18 abgewandten Seite des Wiegekolbens 28 ein
Doppelventilkörper 31 verschieblich gelagert und
gegen eine Bewegung in 1 nach links unter Vorspannung über
eine Druckfeder 32 abgestützt. Das Gehäuse 21 bildet
einen Einlassventilkörper 33, an welchen über
die Druckfeder 32 der Doppelventilkörper 31 in 1 nach
rechts angepresst wird. In dieser Schaltstellung trennt ein mit
dem Einlassventilkörper 33 und dem Doppelventilkörper 31 gebildetes
Einlassventil eine Einlasskammer 34, in welche der Eingang 15 mündet,
von der Wiegekammer 22, die pneumatisch mit dem Ausgang 16 verbunden
ist, so dass keine Druckluft von dem Druckluftbehälter 5 zu
dem Kupplungskopf Bremse 7 gelangen kann. 1 zeigt
das Anhängersteuerventil 4 ohne hinreichende Beaufschlagung
der Steuerkammern 22, 23. Infolge der Wirkung
der Druckfeder 28 ist der Wiegekolben 26 nach
rechts gedrückt an einen Anschlag des Gehäuses.
Dies hat zur Folge, dass der Auslassventilkörper 30 beabstandet
von dem Doppelventilkörper 31 angeordnet ist,
dessen zugewandte Stirnseite einen Auslassventilsitz bildet. Über
das derart gebildete Auslassventil ist für die dargestellte
Stellung die Wiegekammer 27 verbunden mit der Innenbohrung
des Wiegekolbens 26, die auf nicht dargestellte Weise entlüftet
ist. Mit einem Anstieg des hydraulischen Drucks in mindestens einer
Steuerkammer 22, 23 drückt der Relaiskolben 18 den
Wiegekolben 26 nach links, bis dieser zur Anlage an den
Doppelventilkörper 31 kommt, womit das Auslassventil geschlossen
ist. Mit weiterer Druckerhöhung in den Steuerkammern 22, 23 drücken
Relaiskolben 18 und Wiegekolben 26 über
die dicht geschlossene Kontaktfläche mit dem Auslassventilkörper 30 den
Doppelventilkörper 31 nach links, so dass sich
der Doppelventilkörper 31 von dem Einlassventilsitz 33 entfernt
und das Einlassventil geöffnet wird. Somit kann Druckluft
von dem Eingang 15 über die Einlasskammer 34 und
das Einlassventil zu der Wiegekammer 27 und dem Auslass 16 strömen.
Mit zunehmendem Druckaufbau in der Bremse des Anhängers,
also auch zunehmendem Druck in der Wiegekammer 27, steigt
die Beaufschlagung des Wiegekolbens 26 nach rechts, bis
die Summe der durch die Druckfedern 28, 32 hervorgerufenen
Kräfte und der pneumatisch durch die Druckbeaufschlagung
der Wiegekammer 27 hervorgerufene Kraft an dem Wiegekolben 26 die
Kraft, die hydraulisch an den Kolbenflächen 19, 20 erzeugt
wird, überschreitet. Mit dem Überschreiten erfolgt
eine automatische Verschiebung des Doppelventilkörpers 31,
des Wiegekolbens 26 und des Relaiskolbens 18 nach
rechts bis zur Schließung des Einlassventils. Damit erzeugt
das Anhängersteuerventil 4 auf automatische Weise
einen pneumatischen Ausgangsdruck an dem Ausgang 16, welcher mit
der hydraulischen Beaufschlagung der Bremsleitungen 11, 12 korreliert.
Mit dem Auslassventilkörper 30, dem Doppelventilkörper 31,
der einerseits einen Ventilsitz für den Auslassventilkörper 30 bildet
und andererseits einen Ventilkörper für den Einlassventilsitz 33 bildet,
und dem Einlassventilsitz 33 ist ein Ein-/Auslassventil 34 gebildet.
-
Weiterhin
besitzt das Anhängersteuerventil 4 für
die dargestellte Ausführungsvariante ein Handbetätigungsorgan 36, über
welches eine mechanische Betätigung der Bremse des Anhängers
herbeigeführt werden kann. Für das dargestellte
Ausführungsbeispiel ist das Handbetätigungsorgan 36 mit
einem verschwenkbar gegenüber dem Gehäuse 21 gelagerten Handhebel 37 ausgebildet.
Mit dem Handhebel 37 wird eine Welle 38 verdreht,
die den Doppelventilköper 31 durchsetzt und sich
in das Innere des Fortsatzes 29 erstreckt. In dem innen
liegenden Endbereich besitzt die Welle 37 einen Hammerkopf 39,
der sich auf der einen Seite auf einer Rippe des Fortsatzes 29 abstützt.
Der Handhebel 37 bildet um das Gehäuse des Anhängersteuerventils 4 eine
topfartige Form, die sich auf einer nockenartigen Erhebung des Gehäuses
des Anhängersteuerventils 4 abstützt,
so dass bei Verdrehung des Handhebels 37 dieser mitsamt
der Welle 38 und dem Hammerkopf 39 eine Axialverschiebung
des Fortsatzes 29, und damit des Wiegekolbens 26 und – nach Überwindung
eines etwaigen Spalts – des Doppelventilkörpers 31 zur
Folge hat. Auf diese Weise kann somit manuell das Ein-/Auslassventil 35 in
seine Einlass- und Auslassstellung gesteuert werden. Um die vorgenannte
Bewegung auch unabhängig von einer Stellung des Relaiskolbens 18 zu
ermöglichen, sind Relaiskolben 18 und Wiegekolben 26 nicht
starr miteinander verbunden, sondern liegen lediglich stirnseitig
aneinander an.
-
Ergänzende
Merkmale sowie weitere Ausgestaltungsmöglichkeiten für
ein derartiges, an sich aus dem Stand der Technik bekanntes Anhängersteuerventil
4 sind
beispielsweise den Druckschriften
DE 33 38 690 A1 und
DE 39 18 226 A1 zu entnehmen.
-
2 zeigt
unterschiedliche Bremsdruckkennlinien
40–
43 für
bekannte Anhängersteuerventile
4, wobei die Abszisse
44 den
eingesteuerten hydraulischen Druck der hydraulischen Betriebs bremseinrichtung
3,
also der Bremsleitungen
11,
12 zeigt, während
die Ordinate
45 den ausgesteuerten pneumatischen Druck
am Ausgang
16 zeigt. Die unterschiedlichen Bremsdruckkennlinien
40–
43 können aus
unterschiedlichen konstruktiven Ausgestaltungen mit unterschiedlichen
Auslegungen oder aber aus einer einstellbaren Bremsdruckkennlinie
durch Beaufschlagung des Relaiskolbens
18 mit einer Feder
mit einstellbarer Vorspannung gemäß
DE 39 18 226 A1 resultieren.
-
3 zeigt
eine Bremskennlinie 46 für das Zugfahrzeug sowie
eine Bremskennlinie 47 für den Anhänger,
wobei hier die Abszisse 48 den pneumatischen Ausgangsdruck
am Ausgang 16 zeigt, während die Ordinate 49 die
Abbremsung zeigt. Aus 3 ist ersichtlich, dass mit
dem Aufbau des pneumatischen Ausgangsdrucks bereits das Zugfahrzeug abgebremst
wird, während eine Abbremsung des Anhängers erst
zeitlich verzögert initiiert wird.
-
Für
das erfindungsgemäße Ausführungsbeispiel
der Bremseinrichtung 1 gemäß 4 findet
ein Anhängersteuerventil 4 entsprechend dem Anhängersteuerventil
gemäß 1 Einsatz, dessen Eingänge 24, 25 entsprechend 1 mit
der hydraulischen Betriebsbremseinrichtung 3 gekoppelt
sind. Allerdings ist der Eingang 15 in diesem Fall über
ein elektrisch steuerbares Be- und Entlüftungsventil 50 mit
dem Druckluftbehälter 5 gekoppelt. Weiterhin ist der
pneumatische Ausgang 16 nicht unmittelbar mit dem Kupplungskopf
Bremse 7 verbunden, sondern unter Zwischenschaltung eines
Druckregelmoduls 51. Für das dargestellte Ausführungsbeispiel
ist der Ausgang 16 mit einem pneumatischen Steuereingang 52 des
Druckregelmoduls 51 verbunden. Das Druckregelmodul 51 besitzt
eine Steuereinrichtung 53. Der Steuereinrichtung 53 werden
elektrische Signale 54, 55 über Signalleitungen
zugeführt, welche mit der Betätigung des Bremsbetätigungsorgans 8 korrelieren
oder dieser entsprechen. Hier ist das Signal 54 das Ausgangssignal
eines als Druck-Spannungs-Wandler ausgebildeten Messorgans 56,
welches den hydraulischen Druck in der Bremsleitung 11 oder
einem Betriebsbremszylinder 13 erfasst. Das elektrische
Signal 55 ist das Ausgangssignal eines als Weg- oder Winkelsensor
ausgebildeten Messorgans 57, welches die Bewegung des Bremspedals 9 erfasst.
Die elektrischen Signale 54, 55 werden dem Druckregelmodul 51 über
elektrische Anschlüsse 58, ein geeignetes Interface
oder einen hiermit gekoppelten Datenbus zugeführt. Weiterhin
besitzt das Druckregelmodul 51 einen pneumatischen Eingang 59,
der aus dem Druckluftbehälter 5 mit Druckluft
versorgt wird, sowie einen Ausgang 60, der pneumatisch
mit dem Kupplungskopf Bremse 7 gekoppelt ist, hier durch
eine unmittelbare Leitungsverbindung. Das Druckregelmodul 51 ermöglicht
zwei unterschiedliche Beaufschlagungspfade für die Bereitstellung
des pneumatischen Ausgangsdrucks an dem Kupplungskopf Bremse 7:
- – Für einen ersten, elektro-pneumatischen
Beaufschlagungspfad 63 berücksichtigt das Druckregelmodul 51 alternativ
oder kumulativ die elektrischen Signale 54, 55.
Nach Maßgabe des oder der elektrischen Signale 54, 55 steuert
das Druckregelmodul 51 unter Nutzung des am Eingang 59 anliegenden
Drucks aus dem Druckluftbehälter 5 an dem Ausgang 60 einen
geeigneten pneumatischen Ausgangsdruck an, der unmittelbar oder mittelbar
auf den Kupplungskopf Bremse 7 wirkt und von dort an die
pneumatische Bremseinrichtung des Anhängers weitergegeben
werden kann. Für diesen elektrohydraulischen Beaufschlagungspfad
erfolgt somit eine Signalübermittlung und Erzeugung des
pneumatischen Ausgangsdrucks über die Kette
- a) Bremsbetätigungsorgan 8, Messorgan 57, elektrisches
Signal 55, Anschluss 58, aussteuernde, elektrisch
betätigte Ventileinrichtung in dem Druckregelmodul 51 über
Ausgang 60 zu dem Kupplungskopf Bremse 7
und/oder
- b) Bremsbetätigungsorgan 8, Bremszylinder 10, Bremsleitung 11 (12),
Messorgan 56, elektrisches Signal 54, Anschluss 58,
elektrisch betätigte Ventileinrichtungen in dem Druckregelmodul 51 über Anschluss 60 zu
dem Kupplungskopf Bremse 7.
- – Weiterhin kann der pneumatische Ausgangsdruck über
einen hydraulisch-pneumatischen Beaufschlagungspfad erzeugt werden.
In diesem wird entsprechend der für 1 beschriebenen Wirkungsweise
des Anhängersteuerventils 4 der hydraulische Druck über
das Anhängersteuerventil 4 in einen pneumatischen
Ausgangsdruck 16 umgewandelt. Für das dargestellte
Ausführungsbeispiel wird der an dem Ausgang 16 anliegende Druck
als Steuerdruck oder Vorsteuerdruck für den Steuereingang 52 des
Druckregelmoduls 51 verwendet, der über geeignete
pneumatische Ventileinrichtungen genutzt wird, um aus dem am Eingang 59 anliegenden
Druck des Druckluftbehälters 5 zu dem Ausgang 60 einen
geeigneten pneumatischen Ausgangsdruck auszusteuern, welcher mit
dem Druck an dem Ausgang 16 des Anhängersteuerventils 4 korreliert.
Für den hydraulisch-pneumatischen Beaufschlagungspfad verläuft
die Wirkkette somit über das Bremsbetätigungsorgan 8,
den Bremszylinder 10, die Bremsleitungen 11, 12,
die Eingänge 24, 25 des Anhängersteuerventils 4,
das Anhängersteuerventil 4, Ausgang 16,
Steuereingang 52 des Druckregelmoduls 51, pneumatische
Bauelemente des Druckregelmoduls 51 über Ausgang 60 zu
dem Kupplungskopf Bremse 7.
-
Das
Druckregelmodul 51 besitzt einen Steuerausgang 61, über
welchen die Steuereinrichtung 53 des Druckregelmoduls 51 andere
elektrisch angesteuerte Bauelemente ansteuern kann. Im vorliegenden
Fall steuert über den Steuerausgang 61 das Druckregelmodul 51 einen
Steuereingang 62 des Be- und Entlüftungsventils 50 an.
Das Be- und Entlüftungsventil 50 ist infolge seiner
Beaufschlagung durch eine Feder als monostabiles Ventil ausgebildet mit
einer monostabilen Belüftungsstellung. Beispielsweise handelt
es sich bei dem Be- und Entlüftungsventil 50 wie
dargestellt um ein 3/2-Wegeventil. Durch geeignete Bestromung des
Steuereingangs 62 durch das Druckregelmodul 51 kann
das Be- und Entlüftungsventil aus der monostabilen Belüftungsstellung
in die in 4 nicht wirksame Entlüftungsstellung
verbracht werden.
-
Für
den Fall, dass der elektro-pneumatische Beaufschlagungspfad 63 genutzt
werden soll, wird der Steuereingang 62 bestromt, so dass
der pneumatische Eingang 15 des Anhängersteuerventils 4 infolge
der Stellung des Be- und Entlüftungsventils 50 in der
Entlüftungsstellung entlüftet ist. Trotz entsprechender
Umschaltung des Ein-/Auslassventils des Anhängersteuerventils 4 infolge
der hydraulischen Druckbeaufschlagung der Eingänge 24, 25 führt
die Öffnung des Einlassventils nicht zu einer Druckbeaufschlagung
des Steuereingangs 52 des Druckregelmoduls 51 und
einer sukzessiven Entlüftung mit einer Verringerung des
Hydraulikdrucks, was mit einem unnötigen Druckluftverbrauch
verbunden wäre. In diesem Sinne kann eine Ansteuerung des
Steuereingangs 62 des Be- und Entlüftungsventils 50 durch die
Steuereinheit 53 des Druckregelmoduls 51 erfolgen.
Fällt die elektrische Anlage vollständig aus,
so dass eine Umschaltung auf den hydraulisch-pneumatischen Beaufschlagungspfad 17 erfolgen
muss, bricht auch die elektrische Beaufschlagung des Steuereingangs 62 zusammen
und das Be- und Entlüftungsventil 50 wird automatisch
in die in 4 dargestellte monostabile Stellung
verbracht, in der der Eingang 15 des Anhängersteuerventils 4 mit
Druckluft beaufschlagt wird, was für die Wirksamkeit des
hydraulisch-pneumatischen Betätigungspfads erforderlich
ist.
-
Für
das Ausführungsbeispiel gemäß 5 ist
bei ansonsten 4 entsprechender Gestaltung der
Ausgang 60 des Druckregelmoduls 51 mit einem Eingang 64 eines
Wechselventils 65 ver bunden, dessen Ausgang 66 mit
dem Kupplungskopf Bremse 7 verbunden ist. Der andere Eingang 67 ist
mit dem Ausgang 16 des Anhängersteuerventils 4 verbunden. Der
Einsatz des Wechselventils kann unterschiedlichen Zwecken dienen:
- – Das Wechselventil gibt automatisch
den pneumatischen Ausgangsdruck weiter, der von dem Druck an dem
Ausgang 60 und dem Ausgang 16 der größere
ist. Damit stellt das Wechselventil 65 eine Umschalteinrichtung
dar, über welche auf einfache Weise ein Vermeiden eines
Nacheilens der Beaufschlagung der Druckluftbremse des Anhängers
vermieden werden kann, wenn über das Wechselventil 65 die
pneumatische Druckbeaufschlagung über den elektro-pneumatischen
Beaufschlagungspfad sofort erfolgt und erst später eine Übergabe
an den Ausgang des Anhängersteuerventils 4 erfolgt.
- – Auch eine Priorisierung des elektro-pneumatischen
Beaufschlagungspfads unter automatischer Umschaltung auf den hydraulisch-pneumatischen
Beaufschlagungspfad bei einem zumindest teilweisen Ausfall des elektro-pneumatischen
Beaufschlagungspfads oder einem vollständigen elektrischen
Ausfall kann durch das Wechselventil 65 sehr einfach realisiert
werden.
- – Selbst für den Fall, dass sowohl eine Beaufschlagung über
die elektrischen Signale 55, 54 als auch die Beaufschlagung
des Steuereingangs 52 über das Anhängersteuerventil 4 nicht
mehr erfolgt, beispielsweise weil das Druckregelmodul 51 einen
mechanischen Schaden erlitten hat, für den insbesondere
ein Relaiskolben nicht mehr verschieblich ist, kann immer noch ein
Betrieb über die Verbindung des Ausgangs 16 mit
dem Eingang 67 erfolgen.
-
Abweichend
zu der direkten, möglichen Leitungsverbindung zwischen
Ausgang 16 und Eingang 67 ist in 5 eine
weitere optionale Ergänzung vorgenommen: Während
für das Anhängersteuerventil das Handbetätigungsorgan 35 mit
Welle 38 und Hammerkopf 39 entfallen ist, so dass
dieses nicht manuell, sondern lediglich über die hydraulische
Beaufschlagung betätigbar ist, ist gemäß 5 ein
separates, manuell betätigbares Feststellbremsventil 68 vorgesehen,
welches ebenfalls aus dem Druckluftbehälter 5 gespeist
wird. Das Feststellbremsventil 68 besitzt eine Belüftungsstellung
sowie eine Entlüftungsstellung. In der Belüftungsstellung
leitet das Feststellbremsventil 68 Druckluft aus dem Druckluftbehälter 5 zu
einem Eingang 69 eines Wechselventils 70, dessen
anderer Eingang 71 mit dem Ausgang 16 des Anhängersteuerventils 4 verbunden
ist, während der Ausgang 72 des Wechselventils 70 mit
dem Eingang 67 des Wechselventils 65 verbunden
ist.
-
Für
das Ausführungsbeispiel gemäß 6 ist
der hydraulisch-pneumatische Beaufschlagungspfad 17 für
den normalen Fahrbetrieb vollständig entfallen, so dass
lediglich der elektro-pneumatische Beaufschlagungspfad 63 vorgesehen
ist. Durch Entfall des Relaiskolbens 18 und der hydraulischen
Beaufschlagung über die hydraulischen Eingänge 24, 25 ist
das Anhängersteuerventil 4, welches in 1 dargestellt
und beschrieben worden ist, auf ein reines Handbremsventil 73 bei
ansonsten 1 entsprechendem Aufbau reduziert.
Eine Integration des Handbremsventils 73 erfolgt (unter
Entfall der hydraulischen Beaufschlagung) über die Anschlüsse 24, 25 entsprechend 4.
-
7 zeigt
einen Aufbau der Bremseinrichtung 1 im Wesentlichen entsprechend 6,
wobei allerdings das Handbremsventil 73 lediglich schematisch
als handbetätigtes 3/2-Wegeventil dargestellt ist. Für
den elektro-pneumatischen Beaufschlagungspfad 63 wird weiterhin
nicht (nur), wie in 6, das elektrische Signal 54 des
Messorgans 56, welches den hydraulischen Druck in der Bremsleitung 11 erfasst,
genutzt. Vielmehr wird ein elektrisches Signal 74 eines
Bremslichtschalters 75 genutzt, welches dem Druckregelmodul 51 zugeführt
wird. In diesem Fall kann das elektrische Signal 74 als
binäres oder abgestuftes Signal ausgebildet sein.
-
8 zeigt
schematisch das Druckregelmodul
51 in größerem
konstruktivem Detail. Das Druckregelmodul
51 besitzt in
diesem Fall drei Magnetventile
76,
77,
78,
welche ohne Bestromung infolge zugeordneter Federn in die in
8 skizzierten
Stellungen bewegt sind. Das Magnetventil
76 verbindet selektiv
entweder den Steuereingang
52 oder den Eingang
59 mit
einem Durchlass
79. Der Durchlass
79 ist je nach
Stellung des Magnetventils
77 gegenüber einem
Durchlass
80 absperrbar oder mit diesem verbindbar. Der
Durchlass
80 verzweigt einerseits zu einer Steuerkammer
81, über
die ein Relaiskolben
82 beaufschlagt wird. Andererseits
ist der Durchlass über das Magnetventil
78 gegenüber
einer Entlüftung
83 absperrbar oder mit dieser
verbindbar. Der Einlass
59 ist – neben der Verbindung
mit dem Magnetventil
76 – mit einer Einlasskammer
84 verbunden.
Auf der der Steuerkammer
81 abgewandten Seite begrenzt der
Relaiskolben
82 eine Bremsdruckkammer
85, die mit
dem mit dem Kupplungskopf Bremse
7 gekoppelten Ausgang
60 verbunden
ist. In der in
7 dargestellten Schaltstellung
eines Ein-/Auslassventils
86 verschließt ein Einlassventil,
welches mit einem von dem Gehäuse
87 ausgebildeten
Einlassventilsitz
88 und einem von einem Doppelventilkörper
89 gebildeten Ventilkörper
gebildet ist, den Übertritt von der Einlasskammer
84 zur
Bremsdruckkammer
85. Hingegen ist ohne hinreichende Druckbeaufschlagung
der Steuerkammer
81 ein Auslassventil des Ein-/Auslassventils
86,
welches mit einem von einem Fortsatz des Relaiskolbens
82 gebildeten
Auslassventilkörper
90 sowie einem von dem Doppelventilkörper
89 gebildeten
Ventilsitz gebildet ist, die Bremsdruckkammer
85 mit der
Entlüftung
83. Mit Druckbeaufschlagung der Steuerkammer
81 bewegt
sich in
8 der Relaiskolben
82 nach
unten, bis der Auslassventilkörper
90 unter Abdichtung
zur Anlage an den Doppelventilkörper
89 kommt,
wodurch das Auslassventil des Ein-/Auslassventils
86 geschlossen
wird. Weitere Druckerhöhung in der Steuerkammer
81 führt
zu weiterer Bewegung des Relaiskolbens
82 nach unten. Der
Auslassventilkörper
90 drückt damit auch
den Doppelventilkörper
89 weiter nach unten, so
dass sich der Doppelventilkörper
89 von dem Einlassventilsitz
88 entfernt
und das Einlassventil des Ein-/Auslassventils
86 geöffnet
wird. Damit kann Druckluft von dem Anschluss
59 über
die Einlasskammer
84 und das Einlassventil zu der Bremsdruckkammer
85 überströmen
und von dort über den Ausgang
60 zu dem Kupplungskopf
Bremse
7 gelangen. Somit ist je nach den Druckverhältnissen
in der Steuerkammer
81 eine Entlüftung des Kupplungskopfes
Bremse
7 möglich oder eine gezielte Belüftung
desselben. Für den Fall, dass der Relaiskolben
82,
entsprechend dem Stand der Technik gemäß
DE 39 18 226 A1 als ”Wiegekolben” ausgebildet
ist, stellt sich automatisch an dem Ausgang
60 ein Druck
ein, welcher mit dem Druck in der Steuerkammer
81 korreliert.
-
Für
die Druckbeaufschlagung der Steuerkammer 81 gibt es zwei
Möglichkeiten:
- – Für
den elektro-pneumatischen Beaufschlagungspfad werden der Steuereinrichtung 53 elektrische
Signale 54, 55 und/oder 74 zugeführt.
Ermittelt die Steuereinrichtung 53 aus diesen Signalen,
dass ein Bremsdruck an dem Ausgang 60 ausgesteuert werden
soll zur Betätigung der Bremse des Anhängers,
wird das Magnetventil 76 aus der in 8 dargestellten
Stellung verbracht, so dass der Anschluss 52 abgesperrt
wird und ein Übertritt von Druckluft von dem Eingang 59 zu dem
Durchlass 79 ermöglicht ist. Ohne Bestromung des
Magnetventils 77 gelangt die Druckluft von dem Durchlass 79 zu
dem Durchlass 80, von wo eine Beaufschlagung der Steuerkammer 81 erfolgen
kann, die für hinreichenden Druckaufbau zur Öffnung
des Einlassventils des Ein-/Auslassventils 86 führt,
so dass Druckluft von dem Eingang 59 zu dem Ausgang 60 strömen
kann zwecks Beaufschlagung der Bremse des Anhängers. Wird
dann erkannt, dass der pneumatische Ausgangsdruck an dem Ausgang 60 eine
gewünschte Höhe erreicht hat, die beispiels weise dem
Wunsch des Fahrers an dem Bremsbetätigungsorgan 8 entspricht
oder mit dem hydraulischen Bremsdruck korreliert, wird das Magnetventil 77 erregt,
so dass der Übertritt von dem Durchlass 79 zu
dem Durchlass 80 abgesperrt ist und keine weitere Druckluft
in die Steuerkammer 81 strömen kann. Hiermit ist
eine Bremsabschlussstellung erreicht. Das Erkennen einer gewünschten
Bremswirkung kann auf vielfältige Weise erfolgen. Möglich
ist beispielsweise, dass am Ausgang 60 oder dem weiteren
stromabwärtigen Leitungszweig ein Drucksensor angeordnet ist,
dessen Signal der Steuereinrichtung 53 zugeführt
wird. Die Auswertung dieses Signals kann Aufschluss über
die Höhe der erzielten Bremswirkung beim Anhänger
geben. Weiterhin möglich ist eine Ermittlung der Kopplungskraft
zwischen Zugfahrzeug und Anhänger, die auf einen Unterschied
zwischen der Abbremsung des Zugfahrzeugs und der Abbremsung des
Anhängers rückschließen lässt.
Weiterhin kann bspw. über empirisch ermittelte Kennlinien
eine Ermittlung der erforderlichen Druckbeaufschlagungsdauer der Steuerkammer 81 für
die Herbeiführung eines gewünschten Bremsdrucks
genutzt werden.
Soll hingegen der pneumatische Ausgangsdruck am
Ausgang 60 verringert oder beseitigt werden, wird das Magnetventil 78 bestromt,
so dass das Magnetventil 78 eine Verbindung zwischen der Steuerkammer 81 und
der Entlüftung 83 schafft.
- – Alternativ ist eine Bremsbeaufschlagung des Anhängers
auf hydro-pneumatischem Wege möglich. Dieses kann beispielsweise
der Fall sein bei Einbruch der elektrischen Leistungsversorgung, für
welche die Magnetventile 76, 77 und 78 in
die in 8 dargestellten Schaltstellungen gezwungen werden.
Für diese Schaltstellung gelangt für den hydro-pneumatischen
Beaufschlagungspfad Druckluft von dem Steuereingang 52 über
das Magnetventil 76 in Öffnungsstellung zu dem Durchlass 79 sowie
von dort über das geöffnete Magnetventil 77 zu
dem Durchlass 80, von wo eine Druckbeaufschlagung der Steuerkammer 81 erfolgt.
Während für den elektro-pneumatischen Beaufschlagungspfad
am Eingang 59 der Druck des Vorratsbehälters 5 anliegt,
welcher somit nicht mit der Betätigung des Bremsbetätigungsorgans
korreliert, korreliert der an dem Steuereingang 52 anliegende
Druck mit der Betätigung des Bremsbetätigungsorgans 8.
In diesem Fall kann der Relaiskolben 82 als Wiegekolben
entsprechend DE 39
18 226 A1 ausgebildet sein, so dass sich an dem Ausgang 60 automatisch
ein automatischer Ausgangsdruck einstellt, welcher mit dem Steuerdruck
an dem Steuereingang 52 korreliert.
-
Während
das in 8 dargestellte Druckregelmodul 51 mit
den angesprochenen Verbindungen ohne Anpassung auch in die Bremseinrichtungen 1 gemäß 4, 5, 6, 7 integrierbar
ist, für die der Steuereingang 52 mit dem Ausgang
eines Anhängersteuerventils 4 bzw. eines Handbremsventils 73 zu
verbinden ist, zeigt 9 eine Bremseinrichtung 1 mit
einer alternativen Beaufschlagung des Steuereingangs 52:
In diesem Fall besitzt das Zugfahrzeug einen Hydraulikkreislauf,
welcher neben dem im Folgenden erläuterten Zweck auch weiteren Funktionen
wie beispielsweise einer Getriebesteuerung dienen kann. Der Hydraulikkreislauf 91 verfügt über
ein Reservoir 92, aus welchem eine Pumpe 93 das
Hydraulikmedium über einen Druckregler 94 einem
Magnetventil 95 zuführt. Das Magnetventil 95 besitzt
eine Durchlassstellung, in welcher Hydraulikmedium zu einem Ausgang 96 des
Magnetventils 95 gefördert wird, sowie eine Entlüftungsstellung,
in welcher das Hydraulikmedium von dem Ausgang 96 zu dem
Behälter 92 geleitet werden kann. Der Ausgang 96 ist über
einen Steuereingang 97 eines Bremsventils 98 mit
einer Steuerkammer 99 verbunden, über die ein
Steuerkolben 100 gegen die Beaufschlagung einer Druckfeder 101 mit
dem Hydraulikdruck beaufschlagbar ist. Der Steuerkolben 100 ist
gekoppelt mit einem Steuerschieber 102. Für hinreichende
Druckbeaufschlagung der Steuerkammer 99 befindet sich das
Bremsventil 98 in der in 9 dargestellten Schaltstellung.
In dieser Schaltstellung ist ein pneumatischer Eingang 103 über
eine Steuerkante 104 von einem pneumatischen Ausgang 105 des
Bremsventils 98 getrennt. Der Ausgang 105 ist
stattdessen über eine Entlüftung 106 entlüftet.
Reicht hingegen der Druck in der Steuerkammer 99 nicht
aus, um die Kraft der Druckfeder 101 zu überwinden,
wird der Steuerkolben 100 mit dem Steuerschieber 102 gegenüber
der Schaltstellung gemäß 9 nach links verschoben.
Für diese Stellung trennt eine Steuerkante 107 den
Ausgang 105 von der Entlüftung, während
der Steuerschieber 102 eine pneumatische Verbindung zwischen
Eingang 103 und Ausgang 105 ermöglicht.
Dem Eingang 103 wird Druckluft aus dem Druckluftbehälter 5 zugeführt,
während der Ausgang 105 mit dem Steuereingang 52 des
Druckregelmoduls 51 verbunden ist. Die Steuereinrichtung 53 des Druckregelmoduls 51 steuert
elektrisch einen Steuereingang 108 des Magnetventils 95 an.
Erkennt die Steuereinrichtung 53 die Notwendigkeit einer
Bremsung des Anhängers, beispielsweise für die
Herbeiführung einer Feststellbremswirkung, so wird über die
Steuereinrichtung 53 der Steuereingang 108 des Magnetventils 95 bestromt,
was mit der Entlüftungsstellung korreliert, so dass Hydraulikmedium
aus der Steuerkammer 99 zu dem Behälter 92 abgeführt
werden kann. Die Druckfeder 101 schiebt den Steuerkolben 100 und
den Steuerschieber 102 nach links, was eine Druckbeaufschlagung
des Steuereingangs 52 des Druckregelmoduls 51 aus
dem Druckluftbehälter 5 zur Folge hat, die die
Betätigung des Relaiskolbens 82 wie zuvor erläutert
zur Folge hat mit einer Öffnung des Einlassventils, also
letztendlich einer Aussteuerung von Druckluft von dem Eingang 59 zu
dem Ausgang 60 und zu dem Kupplungskopf Bremse 7.
-
Weiterhin
ist aus 9 ersichtlich, dass die Steuereinrichtung 53 des
Druckregelmoduls 51 multifunktional ausgebildet ist: Über
einen Ausgang 109 steuert die Steuereinrichtung 53 ein
Druckregelventil 110, welches zwischen den Druckluftbehälter 5 und eine
Druckluftquelle wie einen Kompressor zwischengeschaltet ist. Über
einen weiteren Ausgang 128 erfolgt die Ansteuerung des
Magnetventils 95. Die weiteren Steuerungsmöglichkeiten
durch die Steuereinrichtung 53 sind vielfältig.
Beispielsweise kann über die Steuereinrichtung 53 auch
eine Ansteuerung eines Antriebe des Kompressors oder von einer Kupplung
des Kompressors erfolgen.
-
10 zeigt
eine Ventileinheit 111, in welcher die Funktionen des Anhängersteuerventils 4 und
des Druckregelmoduls 51 baulich vereinigt sind. Einem Druckluftbehälter 5 entstammende
Druckluft ist über den Eingang 59 und ein Rückschlagventil 112 und
ein als Magnetventil 113 ausgebildetes Sperrventil
- – einerseits mit einem Durchlass 114 sowie
- – andererseits über ein als Magnetventil 115 ausgebildetes
Sperrventil mit einer Entlüftung 116
verbunden.
-
Das
Magnetventil 113 befindet sich unbestromt in seiner Sperrstellung,
während das Magnetventil 115 unbestromt in einer
Durchlassstellung ist. Der Durchlass 114 mündet
in eine Kammer 117, welche in der Art der Wiegekammer 27 gemäß 1 einen
Kolben 118 auf einer einem hydraulisch über den Anschluss 24 beaufschlagten
Relaiskolben 18 abgewandten Seite beaufschlagt. Abweichend
zu 1 ist für das Ausführungsbeispiels
gemäß 10 ein Ein-/Auslassventil
nicht mit einem Fortsatz des Kolben 118 gebildet. Vielmehr
ist gegenüber dem Kolben 118 ein weiterer Relaiskolben 119 geführt
unter Ausbildung einer Steuerkammer 120 zwischen Kolben 118 und
Relaiskolben 119. Die Steuerkammer 120 ist über
einen Verbindungskanal 121 mit der Kammer 117 verbunden.
Auf der der Steuerkammer 120 abgewandten Seite des Relaiskolbens 119 begrenzt
dieser eine Bremsdruckkammer 122, die über ein
Ein-/Auslassventil 123 entsprechend den zuvor erläuterten
Ein-/Auslassventilen für geöffnetes Einlassventil
mit Eingang 59 verbindbar ist und für geöffnetes
Auslassventil mit der Entlüftung 83 verbindbar ist.
Die Bremsdruckkammer 122 ist ständig mit dem Ausgang 60 verbunden.
Eine Betätigung des Ein-/Auslassventils 123 erfolgt über
einen Fortsatz des Relaiskolbens 119, der gleichzeitig
den Auslassventilkörper bildet.
-
Für
einen elektro-pneumatischen Beaufschlagungspfad 63 wird
das Magnetventil 113 über die Steuereinrichtung 53 in
seine Durchlassstellung angesteuert, während das Magnetventil 115 in
seine Sperrstellung angesteuert wird. Druckluft gelangt derart aus
dem Druckluftbehälter 5 in den Durchlass 114 und
von dort in die Kammer 117 sowie durch den Verbindungskanal 121 in
die Steuerkammer 120. Ein hinreichender Druckaufbau in
der Steuerkammer 120 führt zu einer Verschiebung
des Relaiskolbens 119 aus der in 10 dargestellten
Stellung nach unten, bis ein Fortsatz des Relaiskolbens 119 zur
Anlage an einen Doppelventilkörper kommt, womit das Auslassventil
des Ein-/Auslassventils 123 geschlossen wird. Weitere Druckbeaufschlagung
der Steuerkammer 120 führt zu einer Öffnung
des Einlassventils des Ein-/Auslassventils 123, so dass über
das Einlassventil Druckluft von dem Anschluss 59 zu der
Bremsdruckkammer 122 und zu dem Ausgang 60 und
zu dem Kupplungskopf Bremse 7 übertreten kann.
-
Für
den Fall, dass ein einmal erreichter Bremsdruck in der Bremsdruckkammer 122 erhalten werden
soll, wird das Magnetventil 113 in seine Schließstellung
verbracht, während das Magnetventil 115 weiterhin
in seiner Sperrstellung verbleibt.
-
Für
einen Abbau des pneumatischen Ausgangsdrucks am Ausgang 60 werden
die Magnetventile 113, 115 nicht bestromt, so
dass diese in die in 10 dargestellte Stellung zurückkehren.
Dies führt letztendlich dazu, dass die Steuerkammer 120 über
die Entlüftung 116 entlüftet wird, so
dass der Relaiskolben 119 in die in 10 dargestellte
Stellung zurückkehren kann, womit von dem Ein-/Auslassventil 123 das
Einlassventil geschlossen wird und das Auslassventil geöffnet
wird. Dies führt zu einer Entlüftung des Ausgangs 60 über
die Entlüftung 83.
-
Wie
zuvor erläutert, kann alternativ oder kumulativ eine Druckbeaufschlagung
des Ausgangs 60 über hydraulische Beaufschlagung
des hydraulischen Eingangs 24 und den Relaiskolben 18 erfolgen,
wobei dieser hydraulisch-pneumatische Beaufschlagungspfad im Wesentlichen
dem in 1 dargestellten Beaufschlagungspfad entspricht.
-
Als
weitere Besonderheit beinhaltet die Ventileinheit 111,
insbesondere für die Ausgestaltung des Zugfahrzeuges als
Schnellläufer, eine automatisierte Abrisseinrichtung. Kommt
es zu einem Abriss der Bremsleitung zwischen Anhänger und
Zufahrzeug, bspw. im Bereich des Kupplungskopfs Bremse 7, führt
dies zu einer Entlüftung der Bremsdruckkammer 122.
Liegt hydraulischer Druck an dem Eingang 24 oder pneumatischer
Druck in der Steuerkammer 120 durch eine geeignete Beaufschlagung
der Magnetventile 13, 115 an, führt der
Entfall des Drucks in der Bremsdruckkammer 122 und die
damit verringerte Beaufschlagung des Kolbens 118 von unten
dazu, dass von dem Ein-/Auslassventil 123 das Auslassventil
geschlossen wird und das Einlassventil geöffnet wird. Damit
kann der Kupplungskopf Vorrat 6 über das Ein-/Auslassventil 123 und
den abgerissenen Kupplungskopf Bremse 7 entlüftet
werden, womit eine Notbremseinrichtung des Anhängers wirksam werden
kann. Um auch eine Entlüftung des Druckluftbehälters 5 über
diese Verbindung zu vermeiden, ist auf dem Weg von dem Eingang 59 zu
dem Ein-/Auslassventil 123 ein Abrissventil 124 vorgesehen,
welches die genannte Verbindung automatisch schließt für
einen Abriss des Kupplungskopfes Bremse 7.
-
Die
Ventileinheit 111 besitzt weiterhin ein Messorgan 125,
mit welchem der Druck in dem Durchlass 114, also der Druck
in der Steuerkammer 120, erfasst wird, sowie ein Messorgan 126, über welches
der Druck in der Bremsdruckkammer 122 erfasst wird. Die
Ausgangssignale der Messorgane 125, 126 werden
der Steuereinrichtung 53 zugeführt. Beispielsweise
kann die Steuereinrichtung 53 über das Messorgan 126 detektieren,
wenn ein Abriss des Kupplungskopfes Bremse 7 erfolgt. In
diesem Fall kann eine Ansteuerung der Magnetventile 113, 115 derart
erfolgen, dass die Steuerkammer 120 belüftet wird
und wie oben erläutert der Kupplungskopf Vorrat 6 über
das Ein-/Auslassventil 123 und den abgerissenen Kupplungskopf
Bremse 7 entlüftet wird.
-
Für
das in 11 dargestellte Ausführungsbeispiel
ist dem hydraulischen Anschluss 24 ein Magnetventil 127 vorgeschaltet,
welches als Sperrventil ausgebildet ist und bei Bestromung durch
die Steuereinrichtung 53 in seine Sperrstellung verbracht
wird, so dass bei Bestromung, also funktionsfähigem elektro-pneumatischen
Beaufschlagungspfad, der Anschluss 24 nicht hydraulisch
beaufschlagt ist. Somit ist über das Magnetventil 127 der
hydraulisch-pneumatische Beaufschlagungspfad außer Kraft
gesetzt. Lediglich bei Verminderung der Ansteuerung des Magnetventils 127 oder
Ausfall der elektrischen Anlage wird das Magnetventil 127 in
seine monostabile Durchlassstellung verbracht, so dass in diesem
Fall der hydraulische Anschluss 24 hydraulisch beaufschlagt
wird und der hydraulisch-pneumatische Beaufschlagungspfad wirksam
wird. Hierbei kann das Magnetventil 127 separat von der
Ventileinheit 111 ausgebildet sein oder in diese integriert
sein.
-
Die
Erfindung findet vorzugsweise Einsatz für einen Traktor.
-
In 2 ist
gestrichelt eine verbesserte Bremsdruckkennlinie 129 dargestellt
bei Einsatz einer erfindungsgemäßen Bremseinrichtung.
Insbesondere durch Nutzung des elektro-pneumatischen Beaufschlagungspfads 63 kann
das Ansprechverhalten der Bremseinrichtung 1 verbessert
werden, so dass bereits früher ein pneumatischer Ausgangsdruck
erreicht wird. Weiterhin ist 2 zu entnehmen,
dass erfindungsgemäß auch abgeknickte Bremsdruckkennlinien 129 herbeiführbar
sind. Dies ist einerseits möglich durch geeignete Algorithmen
in der Steuereinrichtung 53, welche für den elektro-pneumatischen
Beaufschlagungspfad derartige Nichtlinearitäten erzeugen
können. Ebenfalls möglich ist, dass für
den Knick der Bremsdruckkennlinie 129 eine Umschalteinrichtung
wirksam wird, womit eine Umschaltung von dem elektro-pneumatischen Beaufschlagungspfad 63 zu
dem hydraulisch-pneumatischen Beaufschlagungspfad erfolgt.
-
Entsprechend
ist in 3 gestrichelt eine verbesserte Bremskennlinie 130 wiedergegeben,
die mittels der erfindungsgemäßen Bremseinrichtung 1 herbeiführbar
ist. Mit dieser Bremskennlinie 130 kann die verzögerte
Abbremsung vermieden werden. Für beginnende Abbremsung
wird die Abbremsung des Anhängers auf mehr oder weniger
exakt dem Niveau des Zugfahrzeugs gehalten. Auch hier ist es möglich, dass
die Bremskennlinie 130 mit zunehmender Bremsbetätigung
abknickt.
-
- 1
- Bremseinrichtung
- 2
- Zugfahrzeug
- 3
- Betriebsbremseinrichtung
- 4
- Anhängersteuerventil
- 5
- Druckluftbehälter
- 6
- Kupplungskopf
Vorrat
- 7
- Kupplungskopf
Bremse
- 8
- Bremsbetätigungsorgan
- 9
- Bremspedal
- 10
- Bremszylinder
- 11
- Bremsleitung
- 12
- Bremsleitung
- 13
- Betriebsbremszylinder
- 14
- Betriebsbremszylinder
- 15
- Eingang
- 16
- Ausgang
- 17
- h.-p.
Beaufschlagungspfad
- 18
- Relaiskolben
- 19
- Kolbenfläche
- 20
- Kolbenfläche
- 21
- Gehäuse
- 22
- Steuerkammer
- 23
- Steuerkammer
- 24
- Eingang
- 25
- Eingang
- 26
- Wiegekolben
- 27
- Wiegekammer
- 28
- Druckfeder
- 29
- Fortsatz
- 30
- Auslassventilkörper
- 31
- Doppelventilkörper
- 32
- Druckfeder
- 33
- Einlassventilsitz
- 34
- Einlasskammer
- 35
- Ein-/Auslassventil
- 36
- Handbetätigungsorgan
- 37
- Handhebel
- 38
- Welle
- 39
- Hammerkopf
- 40
- Bremsdruckkennlinie
- 41
- Bremsdruckkennlinie
- 42
- Bremsdruckkennlinie
- 43
- Bremsdruckkennlinie
- 44
- Abszisse
- 45
- Ordinate
- 46
- Bremskennlinie
Zugfahrzeug
- 47
- Bremskennlinie
Anhänger
- 48
- Abszisse
- 49
- Ordinate
- 50
- Be-
und Entlüftungsventil
- 51
- Druckregelmodul
- 52
- Steuereingang
- 53
- Steuereinrichtung
- 54
- elektrisches
Signal
- 55
- elektrisches
Signal
- 56
- Messorgan
- 57
- Messorgan
- 58
- Anschluss
- 59
- Eingang
- 60
- Ausgang
- 61
- Steuerausgang
- 62
- Steuereingang
- 63
- e.-p.
Beaufschlagungspfad
- 64
- Eingang
- 65
- Wechselventil
- 66
- Ausgang
- 67
- Eingang
- 68
- Feststellbremsventil
- 69
- Eingang
- 70
- Wechselventil
- 71
- Eingang
- 72
- Ausgang
- 73
- Handbremsventil
- 74
- elektrisches
Signal
- 75
- Bremslichtschalter
- 76
- Magnetventil
- 77
- Magnetventil
- 78
- Magnetventil
- 79
- Durchlass
- 80
- Durchlass
- 81
- Steuerkammer
- 82
- Relaiskolben
- 83
- Entlüftung
- 84
- Einlasskammer
- 85
- Bremsdruckkammer
- 86
- Ein-/Auslassventil
- 87
- Gehäuse
- 88
- Einlassventilsitz
- 89
- Doppelventilkörper
- 90
- Auslassventilkörper
- 91
- Hydraulikkreislauf
- 92
- Reservoir
- 93
- Pumpe
- 94
- Druckregler
- 95
- Magnetventil
- 96
- Ausgang
- 97
- Steuereingang
- 98
- Bremsventil
- 99
- Steuerkammer
- 100
- Steuerkolben
- 101
- Druckfeder
- 102
- Steuerschieber
- 103
- Eingang
- 104
- Steuerkante
- 105
- Ausgang
- 106
- Entlüftung
- 107
- Steuerkante
- 108
- Steuereingang
- 109
- Ausgang
- 110
- Druckregelventil
- 111
- Ventileinheit
- 112
- Rückschlagventil
- 113
- Magnetventil
- 114
- Durchlass
- 115
- Magnetventil
- 116
- Entlüftung
- 117
- Kammer
- 118
- Kolben
- 119
- Relaiskolben
- 120
- Steuerkammer
- 121
- Verbindungskanal
- 122
- Bremsdruckkammer
- 123
- Ein-/Auslassventil
- 124
- Abrissventil
- 125
- Messorgan
- 126
- Messorgan
- 127
- Magnetventil
- 128
- Ausgang
- 129
- Bremsdruckkennlinie
- 130
- Bremskennlinie
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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-
Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 3207793
A1 [0002]
- - DE 3338690 A1 [0003, 0043]
- - DE 3918226 A1 [0004, 0043, 0044, 0053, 0054]
- - WO 95/32116 [0005, 0023]
- - DE 19581733 B4 [0006]
- - EP 0832803 B1 [0007]