-
TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
-
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 gemäß Anspruch 10.
-
STAND DER TECHNIK
-
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.
-
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.
-
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.
-
Aus
WO 95/32 116 A1 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.
-
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.
-
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.
-
Für die aus
DE 197 52 147 A1 bekannte Bremseinrichtung
besitzt ein Anhängersteuerventil zwei
separate pneumatische Steuereingänge.
Der erste Steuereingang kann über
die Betätigung
einer Handbremseinrichtung mit einem pneumatischen Steuerdruck beaufschlagt
werden. Hingegen wird der zweite Steuereingang von einem pneumatischen Steuerdruck
beaufschlagt, welcher von einem elektrisch betätigten Proportionalventil vorgeben
wird, dem als Eingangsdruck der Druck eines Vorratsbehälters zugeführt wird.
Das elektrische Steuersignal für
das Proportionalventil entspricht hier dem hydraulischen Bremsdruck.
-
AUFGABE DER ERFINDUNG
-
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.
-
LÖSUNG
-
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 9. Eine weitere Lösung
der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe ist gegeben durch eine
Verwendung einer Bremseinrichtung entsprechend dem unabhängigen Patentanspruch
10.
-
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
Kumulativ
oder redundant ist erfindungsgemäß 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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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).
-
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.
-
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.
-
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.
-
Für Nutzfahrzeuge
geht aus
WO 95/32
116 A1 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.
-
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.
-
KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
-
Im
Folgenden wird die Erfindung anhand in den Figuren dargestellter
bevorzugter Ausführungsbeispiele
weiter erläutert
und beschrieben.
-
1 zeigt
schematisch eine hydraulische Bremseinrichtung eines Zugfahrzeugs
mit Anhängersteuerventil
gemäß dem Stand
der Technik.
-
2 zeigt
Bremsdruckkennlinien mit einem pneumatischen Ausgangsdruck als Funktion
einer Betätigung
eines Bremsbetätigungsorgans
oder eines Hydraulikdrucks.
-
3 zeigt
Bremskennlinien mit einer Bremsbeschleunigung als Funktion eines
Pneumatikdrucks an dem Kupplungskopf Bremse.
-
4 zeigt
schematisch eine erfindungsgemäße Bremseinrichtung
mit elektro-pneumatischem sowie
hydraulisch-pneumatischem Beaufschlagungspfad und elektrisch angesteuertem
Be- und Entlüftungsventil
zur Druckluftbeaufschlagung eines Anhängersteuerventils.
-
5 zeigt
schematisch eine erfindungsgemäße Bremseinrichtung
im Wesentlichen entsprechend 4 mit ergänzendem
Wechselventil und Handbremsventil.
-
6 zeigt
eine erfindungsgemäße Bremseinrichtung
mit ausschließlichem
elektro-pneumatischen
Beaufschlagungspfad für
Betriebsbremsungen und zusätzlicher
Handbremsfunktion.
-
7 zeigt
schematisch eine erfindungsgemäße Bremseinrichtung
mit ausschließlich
elektro-pneumatischem Beaufschlagungspfad mit Ableitung eines elektrischen
Betätigungssignals
aus einem Bremslichtschalter.
-
8 zeigt
eine schematische Skizze eines im Rahmen der vorliegenden Erfindung
einsetzbaren Druckregelmoduls.
-
9 zeigt
schematisch eine erfindungsgemäße Bremseinrichtung
ohne hydraulisch-pneumatischen Beaufschlagungspfad für den Anhänger, aber unter
Einbindung eines Hydraulikkreislaufes.
-
10 zeigt
eine erfindungsgemäße Bremseinrichtung
mit hydraulisch-pneumatischem und elektro-pneumatischem Beaufschlagungspfad
bei Integration des Druckregelmoduls und des Anhängersteuerventils in eine gemeinsame
Einheit.
-
11 zeigt
schematisch eine erfindungsgemäße Bremseinrichtung
mit einer 10 entsprechenden Einheit, deren
hydraulischem Eingang ein elektrisch angesteuertes Sperrventil vorgeordnet
ist.
-
FIGURENBESCHREIBUNG
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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 elektropneumatische 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