DE102009009811A1

DE102009009811A1 - Elektro-pneumatisches Druckregelmodul mit pneumatisch kreisgetrennten Druckregelkanälen

Info

Publication number: DE102009009811A1
Application number: DE102009009811A
Authority: DE
Inventors: Jürgen Dr. Steinberger; Péter Frank; Michael Herges; Martin Mederer
Original assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
Current assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
Priority date: 2009-02-20
Filing date: 2009-02-20
Publication date: 2010-09-02
Also published as: RU2011138376A; WO2010094481A2; RU2537221C2; BRPI1008033A2; EP2398684B1; BRPI1008033B1; CN102325678B; EP2398684A2; CN102325678A; WO2010094481A3; US8979217B2; US20120080935A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein als Baueinheit ausgeführtes elektro-pneumatisches Druckregelmodul (16) für elektro-pneumatische Bremsanlagen von Fahrzeugen, mit wenigstens zwei getrennt regelbaren Druckregelkanälen, wobei für jeden Druckregelkanal auf der Basis einer von wenigstens einem Druckluftvorrat (4, 6) stammenden Arbeitsluft abhängig von Bremsanforderungssignalen eines Bremswertgebers (2) ein geregelter, an wenigstens einem Arbeitsdruckanschluss (44, 46) anstehender Arbeitsdruck für wenigstens eine Bremszuspanneinrichtung (48, 50) der Bremsanlage erzeugt wird. Die Erfindung sieht vor, dass a) zur Ausbildung von pneumatisch kreisgetrennten Druckregelkanälen jedem Druckregelkanal wenigstens ein eigener, an einen eigenen Druckluftvorrat (4, 6) anschließbarer Vorratsdruckanschluss (14, 24) zugeordnet ist, wobei b) die pneumatischen Strömungswege eines jeden Druckregelkanals zumindest, ausgehend von dem jeweiligen Vorratsdruckanschluss (14, 24) bis zu dem jeweiligen Arbeitsdruckanschluss (44, 46), von den pneumatischen Strömungswegen eines jeweils anderen Druckregelkanals pneumatisch getrennt ausgebildet ist.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem als Baueinheit ausgeführten elektro-pneumatischen Druckregelmodul für elektro-pneumatische Bremsanlagen von Fahrzeugen, mit wenigstens zwei getrennt regelbaren Druckregelkanälen, wobei für jeden Druckregelkanal auf der Basis einer von wenigstens einem Druckluftvorrat stammenden Arbeitsluft abhängig von Bremsanforderungssignalen eines Bremswertgebers ein geregelter, an wenigstens einem Arbeitsanschluss anstehender Arbeitsdruck für wenigstens eine Bremszuspanneinrichtung der Bremsanlage erzeugt wird, gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Ein gattungsgemäßes Druckregelmodul ist aus der EP 1 122 142 A1 bekannt. Das bekannte Druckregelmodul ist ein 2-kanaliges Druckregelmodul als Hinterachsmodul, wobei je ein Kanal eine Radbremse der Hinterachse mit Brems- oder Arbeitsdruck versorgt. Die Radbremszylinder der Vorderachse werden demgegenüber von je einem 1-Kanal-Druckregelmodul be- bzw. entlüftet, welcher von einem Vorderachs-Druckluftvorrat versorgt wird. Diese 1-Kanal-Druckregelmoduln weisen zudem jeweils einen rein pneumatischen Back-up-Kreis auf, um bei Ausfall der Elektrik noch durch den von einem Fußbremsventil ausgesteuerten Druck bremsen zu können. Die beiden 1-Kanal-Druckregelmoduln der Vorderachse und das 2-Kanal-Druckregelmodul der Hinterachse werden von einer außerhalb der Druckregelmodule angeordneten elektronischen Steuereinrichtung angesteuert.
Bei einem teilweisen pneumatischen Ausfall des Vorderachsbremskreises schaltet ein Umschaltventil eine Notstellung, in der zumindest eines der beiden 1-Kanal-Druckregelmodule der Vorderachse von einem gegenüber dem Vorde rachs-Druckluftvorrat zusätzlichen Druckluftvorrat versorgt wird. Nachteilig ist hierbei jedoch, dass zur Erhöhung der Ausfallsicherheit ein zusätzlicher Druckluftvorrat benötigt wird.
Weiterhin wird das 2-Kanal-Druckregelmodul der Hinterachse von einem einzigen Druckluftvorrat mit Druckluft versorgt. Nachteilig hierbei ist, dass bei einem Ausfall dieses Druckluftvorrats oder bei einem Riss in der das 2-Kanal-Druckregelmodul versorgenden Vorratsluftleitung beide Druckkanäle ausfallen.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Druckregelmodul der eingangs erwähnten Art derart fortzubilden, dass es bei geringem Aufwand eine höhere Ausfallsicherheit aufweist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale von Anspruch 1 gelöst.
Offenbarung der Erfindung
Die Erfindung basiert auf dem Gedanken, dass

a) zur Ausbildung von pneumatisch kreisgetrennten Druckregelkanälen jedem Druckregelkanal wenigstens ein eigener, an einen eigenen Druckluftvorrat anschließbarer Vorratsdruckanschluss zugeordnet ist, wobei
b) die pneumatischen Strömungswege eines jeden Druckregelkanals zumindest ausgehend von dem jeweiligen Vorratsdruckanschluss bis zu dem jeweiligen Arbeitsdruckanschluss von den pneumatischen Strömungswegen eines jeweils anderen Druckregelkanals pneumatisch getrennt ausgebildet sind.

In diesem Fall sind daher pneumatisch vollständig kreisgetrennte Druckregelkanäle ausgehend von dem jeweiligen Druckluftvorrat bis zu den zugeordneten Bremszuspanneinrichtungen mit jeweils eigener Vorratsluftversorgung vorhanden, so dass der Ausfall der einem Druckregelkanal zugeordneten Vorratsluft nicht zu einem Funktionsausfall des gesamten Druckregelmoduls führen kann, da die weiteren Druckregelkanäle aufgrund ihrer getrennten Versorgung mit Vorratsluft weiterhin funktionsfähig bleiben. Nicht zuletzt ist außer den ohnehin den Druckregelkanälen zugeordneten Druckluftvorräten kein zusätzlicher Druckluftvorrat notwendig.
Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn ein erfindungsgemäßes Druckregelmodul zwei pneumatisch getrennte Druckregelkanäle aufweist, von welchen ein Druckregelkanal einer Achse, beispielsweise einer Vorderachse und ein Druckregelkanal einer weiteren Achse, beispielsweise Hinterachse zugeordnet ist. Solche zweiachsigen Fahrzeuge bilden insbesondere im Nutzfahrzeugbereich die große Mehrzahl. Dann kann bei einem Ausfall eines Druckregelkanals und damit der Bremsen einer Achse immer noch an der anderen Achse gebremst werden.
Bevorzugt ist deshalb bei dem erfindungsgemäßen Druckregelmodul ein Arbeitsdruckanschluss zum Anschluss wenigstens einer Bremszuspanneinrichtung einer Achse und wenigstens ein weiterer Arbeitsdruckanschluss zum Anschluss einer Bremszuspanneinrichtung wenigstens einer weiteren Achse des Fahrzeugs vorgesehen.
Dabei kann beispielsweise ein pneumatisch kreisgetrennter Druckregelkanal wenigstens einer Vorderachse und ein pneumatisch kreisgetrennter Druckregelkanal wenigstens einer Hinterachse oder ein pneumatisch kreisgetrennter Druckregelkanal wenigstens einer Hinterachse und ein pneumatisch kreisgetrennter Druckregelkanal wenigstens einer weiteren Hinterachse zugeordnet sein.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der in den unabhängigen Ansprüchen angegebenen Erfindung möglich.
Zur Ausbildung einer elektro-pneumatischen Bremsanlage mit vorrangig elektrisch betätigten Druckregelkanälen und nachrangig pneumatischer Rückfallebene bei einem Ausfall der Elektrik ist jedem Druckregelkanal besonders bevorzugt ein eigener Back-up-Kreis zugeordnet, mit eigenem Back-up-Anschluss für die Einsteuerung eines von dem Vorratsdruck des dem jeweiligen Druckregelkreis zugeordneten Druckluftvorrat abgeleiteten und vom Bremswertgeber gebildeten pneumatischen Backup-Drucks, aus welchem bei einem Ausfall von elektrischen Komponenten der Arbeitsdruck an dem Arbeitsanschluss des jeweiligen Druckregelkanals gebildet wird.
Gemäß einer Weiterbildung sind dann die pneumatischen Strömungswege eines jeden Backup-Kreises zumindest ausgehend von dem zugeordneten Back-up-Anschluss bis zu dem zugeordneten Arbeitsdruckanschluss von den pneumatischen Strömungswegen eines jeweils anderen Back-up-Kreises pneumatisch getrennt ausgebildet. Dies resultiert in vorteilhafter Weise zu einer weiteren Erhöhung der Funktionssicherheit der elektro-pneumatischen Bremsanlage, als dann auch die Back-up-Kreise pneumatisch vollständig voneinander getrennt sind und daher Leckagen in einem Back-up-Kreis nicht zu einem Ausfall in einem anderen Back-up-Kreis führen.
Alternativ könnte bei Fahrzeugen, bei denen das Fußbremsventil lediglich einen pneumatischen Kanal aufweist und welche mit dem erfindungsgemäßen Druckregelmodul ausgerüstet werden sollen, der Druckregelmodul nur einen einzigen Back-up-Anschluss für die Einsteuerung eines vom Bremswertgeber erzeugten pneumatischen Backup-Drucks aufweisen, aus welchem bei einem Ausfall von elektrischen Komponenten mit Hilfe von integrierten Kreistrennungsmitteln separate Arbeitsdrücke an den Arbeitsanschlüssen der Druckregelkanäle gebildet werden. Dann sind ebenfalls pneumatisch getrennte, den Kreistrennungsmitteln in Strömungsrichtung nachgeordnete Back-up-Kreise vorhanden, welche die Ausfallsicherheit der Bremsanlage erhöhen.
Bevorzugt beinhaltet ein Druckregelmodul gemäß der Erfindung folgendes:

a) eine elektronische Steuereinrichtung, welche sämtliche für die Druckregelung durch die Druckregelkanäle notwendigen Routinen durchführt und für jeden Druckregelkanal abhängig von elektrischen Bremsanforderungssignalen des Bremswertgebers ein einem Soll-Arbeitsdruck entsprechendes elektrisches Steuersignal erzeugt,
b) für jeden Druckregelkanal eine eigene elektro-magnetbetätigte Ventileinrichtung, welche abhängig von den elektrischen Steuersignalen der elektronischen Steuereinrichtung aus dem Vorratsdruck des zugeordneten Druckluftvorrats einen Ist-Arbeitsdruck für den dem jeweiligen Druckregelkanal zugeordneten Arbeitsanschluss erzeugt,
c) für jeden Druckregelkanal wenigstens einen Drucksensor, welcher abhängig von dem von der zugeordneten elektro-magnetbetätigten Ventileinrichtung ausgesteuerten Ist-Arbeitsdruck ein Signal in die elektronische Steuereinrichtung zum Vergleich mit dem jeweiligen Soll-Arbeitsdruck einsteuert, zur geregelten Be- und Entlüftung der wenigstens einen, an den betreffenden Druckregelkanal angeschlossenen Bremszuspanneinrichtung.

In vorteilhafter Weise regelt dann die gemeinsame elektronische Steuereinrichtung den Druck in allen Druckregelkanälen, mithin sind sämtliche Steuerungs- und Regelungsroutinen bzw. die gesamte Steuerungselektronik die elektrischen Bremskreise betreffend in der elektronischen Steuereinrichtung des Druckregelmoduls integriert, so dass außerhalb des Druckregelmoduls keine weiteren elektronischen Komponenten mehr notwendig sind. Gegenüber der eingangs genannten EP 1 122 142 A1 mit einer von den Druckregelmodul getrennten elektrischen Steuereinrichtung hat diese Maßnahme den Vorteil, dass alle die elektro-pneumatische Bremse betreffenden Steuer- und Regelkomponenten in einem einzigen Gehäuse untergebracht werden können und somit die aus dem Stand der Technik bekannte Verkabelung (Datenbus) zwischen Steuereinrichtung und den Druckregelmoduln samt Stecker und Befestigungskonsolen entfallen kann. Folglich stellt diese Art der Systemarchitektur eine sehr preiswerte und ausfallsichere Lösung insbesondere für zweiachsige Fahrzeuge dar, weil dann außer dem erfindungsgemäßen Druckregelmodul keine weiteren Druckregelmoduln bzw. Steuergeräte mehr notwendig sind.
Besonders bevorzugt sind daher wenigstens die den Druckregelkanälen zugeordneten elektro-magnetbetätigten Ventileinrichtungen, die Drucksensoren so wie die elektronische Steuereinrichtung in einem gemeinsamen Modulgehäuse untergebracht.
Das erfindungsgemäße Druckregelmodul ist bevorzugt so ausgeführt, dass

a) eine Komponenten der elektronischen Steuereinrichtung tragende Platine, elektrische Außenkontakte zur Verbindung der Platine mit externen Geräten, die Drucksensoren (88, 90), mit der Platine verbundene elektrische Kontakte in oder an einem Gehäuseteil angeordnet sind, während
b) die elektro-magnetbetätigten Ventileinrichtungen, den elektrischen Kontakten des einen Gehäuseteils zugeordnete elektrische Kontakte sowie mit den Arbeitsdruckanschlüssen in Verbindung stehende Druckkanäle in einem weiteren Gehäuseteil angeordnet sind, wobei
c) die beiden Gehäuseteile miteinander lösbar verbunden sind und bei einer Verbindung der beiden Gehäuseteile die einander zugeordneten elektrischen Kontakte elektrisch sowie die Drucksensoren und Mündungen der Druckkanäle pneumatisch miteinander verbunden werden.

Auf diese Weise werden gleichzeitig die notwenigen elektrischen bzw. pneumatischen Verbindungen in dem Arbeitsschritt, bei welchem die beiden Gehäusehälften miteinander verbunden werden, hergestellt, was in einer sehr ökonomischen Herstellung des erfindungsgemäßen Druckregelmoduls resultiert.
Alternativ könnten die Drucksensoren auch in dem Gehäuseteil untergebracht sein, in welchem auch die elektro-magnetbetätigten Ventileinrichtungen angeordnet sind, wobei in diesem Fall die pneumatischen Verbindungen zwischen den Arbeitsanschlüssen und den Drucksensoren bereits in dem betreffenden Gehäuseteil ausgebildet sind. Dann sind allerdings zusätzlich bei der Montage der Gehäuseteile in Verbindung bringbare elektrische Kontakte in beiden Gehäuseteilen vorzusehen, damit die Druckregmoduln über die dann geschlosse ne elektrische Signalverbindung die den Ist-Arbeitsdruck repräsentierenden Signale an die elektronische Steuereinrichtung einsteuern kann.
Das erfindungsgemäße Druckregelmodul ist bevorzugt an einem Rahmen eines Nutzfahrzeugs, im wesentlichen mittig zwischen den Achsen angeordnet, deren Bremszuspanneinrichtungen an die betreffenden Arbeitsdruckanschlüsse angeschlossen sind, beispielsweise im wesentlichen mittig zwischen der Vorderachse und der Hinterachse. Da das am Fahrzeugrahmen angebrachte Druckregelmodul dann außerhalb einer Fahrerkabine angeordnet und Feuchtigkeit, Spritzwasser und Schmutz ausgesetzt ist, sind bei dem Modulgehäuse entsprechende Dichtungsmaßnahmen vorzusehen.
Bei einer elektro-pneumatischen Bremsanlage eines Fahrzeugs beinhaltend wenigstens ein Druckregelmodul nach einem der vorhergehend beschriebenen Ausführungsformen sind daher bevorzugt zwei pneumatisch kreisgetrennte Druckregelkanäle für die Bremszuspanneinrichtungen zweier Achsen vorgesehen, vorzugsweise für eine Vorder- und Hinterachse. IN deisem Fall ist das Druckregelmodul ein 2-Kanal-Druckregelmodul mit pneumatisch kreisgetrennten Druckregelkanälen für Vorder- und Hinterachse.
Dabei kann für Bremszuspanneinrichtungen jeder weiteren Achse, beispielsweise einer zweiten Hinterachse oder Liftachse, wenigstens ein weiteres, beispielsweise einkanaliges Druckregelmodul vorgesehen werden, dessen elektronische Steuereinrichtung beispielsweise über einen Datenbus mit der elektronischen Steuereinrichtung des 2-Kanal-Druckregelmoduls kommuniziert.
Nicht zuletzt können den Arbeitsdruckanschlüssen des 2-Kanal-Druckregelmoduls und den Bremszuspanneinrichtungen der Vorderachse bzw. der Hinterachse von der elektronischen Steuereinrichtung des 2-Kanal-Druckregelmoduls gesteuerte ABS-Drucksteuerventile zwischengeordnet sein, welche dann zum Drucksteigern, Druckhalten und Drucksenken im Rahmen der ABS-Funktionen dienen.
Genaueres geht aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen hervor.
Zeichnungen
Nachstehend sind Ausführungsbeispiele der Erfindung in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt
1 eine schematischen Schaltplan einer elektro-pneumatischen Bremsanlage eines Nutzfahrzeugs mit einem Druckregelmodul gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
2 eine schematische Querschnittsansicht des Druckregelmoduls von 1 in Explosionsdarstellung;
3A und 3B stark schematisierte Ansichten von Systemarchitekturen von elektro-pneumatischen Bremsanlagen beinhaltend ein Druckregelmodul gemäß 2.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
1 zeigt ein Schaltschema einer elektro-pneumatischen Betriebsbremsanlage 1 eines Nutzfahrzeugs mit einem Fußbremswertgeber 2, einem Vorderachs-Vorratsdruckbehälter 4 zur Versorgung eines Vorderachs-Druckkreises oder Vorderachs-Druckkanals, einem Hinterachs-Vorratsdruckbehälter 6 zur Versorgung eines Hinterachs-Druckkreises oder Hinterachs-Druckkanals.
Die Luftbeschaffung, Luftaufbereitung und die Absicherung ist wie gesetzlich vorgeschrieben ausgeführt durch ein hier nicht näher beschriebenes Luftaufbereitungsmodul 8.
Der Hinterachs-Vorratsdruckbehälter 6 ist über pneumatische Versorgungsleitungen 10, 12 einerseits mit einem Hinterachs-Vorratsanschluss 14 eines 2-Kanal-Druckregelmoduls 16 sowie mit einem Vorderachs-Fußbremsventil 18 des Fußbremswertgebers 2 verbunden.
In analoger Weise ist der Vorderachs-Vorratsdruckbehälter 4 über pneumatische Versorgungsleitungen 20, 22 mit einem Vorderachs-Vorratsanschluss 24 des 2-Kanal-Druckregelmoduls 16 sowie mit einem Hinterachs-Fußbremsventil 26 des Fußbremsgebers 2 verbunden.
Der Fußbremswertgeber 2 umfasst daher zwei pneumatisch wirkende Fußbremsventile 18, 26, welche abhängig von einer durch den Fuß des Fahrers vorgegebenen Bremsanforderung jeweils einen pneumatischen Back-up-Druck oder Steuerdruck an den Ausgängen der Fußbremsventile 18, 26 erzeugen. Parallel hierzu sind in dem Fußbremswertgeber 2 in einem elektrischen Kanal 28 zusammengefasst ein elektrischer Vorderachskanal und ein elektrischer Hinterachskanal ausgebildet, welche abhängig von der Bremsanforderung jeweils ein elektrisches Bremsanforderungssignal in eine vorzugsweise als Datenbus 30 ausgebildete elektrische Verbindung zwischen dem Fußbremswertgeber 2 und dem 2-Kanal-Druckregelmodul 16 einsteuert, welches die beiden beispielsweise aus Lastgründen verschiedenen Bremsanforderungssignale für die Vorderachse und die Hinterachse unterscheiden kann.
Weiterhin sind das Vorderachs-Fußbremsventil 18 und das Hinterachs-Fußbremsventil 26 des Fußbremswertgebers 2 jeweils über eine pneumatische Steuerleitung 32, 24 mit zugeordneten Back-up-Anschlüssen 36, 38 des 2-Kanal-Druckregelmoduls 16 verbunden. Schließlich führt jeweils eine pneumatische Bremsleitung 40, 42 von jeweils einem Arbeitsdruckanschluss 44, 46 des 2-Kanal-Druckregelmoduls 16 zu radweisen Bremszuspanneinrichtungen 48, 50 der Vorderachse bzw. der Hinterachse, wobei in diesen pneumatischen Bremsleitungen 40, 42 bevorzugt je Rad ein Drucksteuerventil 52 für den ABS-Betrieb vorgesehen ist. Diese ABS-Drucksteuerventile 52 werden mittels elektrischer Steuerleitungen 54 von dem 2-Kanal-Druckregelmodul 16 angesteuert.
Drehzahlsensoren 56 melden die aktuelle Drehzahl der Räder des Zweiachsfahrzeugs über elektrische Signalleitungen 58 an das 2-Kanal-Druckregelmodul 16. Ebenso sind bevorzugt Verschleißsensoren 60 je Radbremse vorgesehen, welche abhängig vom aktuellen Bremsenverschleiß Signale über elektrische Signalleitungen 62 in das 2-Kanal-Druckregelmodul 16 einsteuern.
Nicht zuletzt ist ein an sich bekanntes Anhängersteuermodul 64 vorgesehen, welches einerseits einen pneumatischen Steuerdruck vom Hinterachs-Fußbremsventil 26 des Fußbremswertgebers 2 und andererseits auch ein elektrisches Signal vom 2-Kanal-Druckregelmodul 16 erhält.
Die Bremszuspanneinrichtungen 50 der Hinterachse sind bevorzugt als bekannte Kombizylinder, d. h. als Kombination eines aktiven Betriebsbremszylinders und eines passiven Federspeicherbremszylinders ausgebildet. „Aktiv” bedeutet in diesem Zusammenhang, dass die Betriebsbremszylinder bei Belüftung zuspannen und bei Entlüftung lösen und „Passiv”, dass die Federspeicherbremszylinder bei Entlüftung zuspannen und bei Belüftung lösen. An den Rädern der Vorderachse sind demgegenüber nur aktive Betriebsbremszylinder 48 vorgesehen.
Das als Baueinheit ausgeführte elektro-pneumatische 2-Kanal-Druckregelmodul 16 hat zwei getrennt regelbare Druckregelkanäle, wobei für jeden Druckregelkanal auf der Basis einer von einem zugeordneten Druckluftvorrat (Vorderachs-Druckluftvorrat 4 bzw. Hinterachs-Druckluftvorrat 6) stammenden Arbeitsluft abhängig von den Bremsanforderungssignalen des Fußbremswertgebers 2 ein geregelter, an den zugeordneten Arbeitsdruckanschlüssen 44, 46 anstehender Arbeitsdruck für die Bremszuspanneinrichtungen 48, 50 der Vorderachse bzw. der Hinterachse erzeugt werden.
Zur Ausbildung von pneumatisch kreisgetrennten Druckregelkanälen (beispielsweise hier: Vorderachs-Druckregelkanal bzw. Hinterachs-Druckregelkanal) ist jedem Druckregelkanal folglich ein eigener Druckluftvorrat 4, 6 zugeordnet, wobei die pneumatischen Strömungswege eines jeden Druckregelkanals ausgehend von dem zugeordneten Druckluftvorrat 4, 6 über die zugeordneten Arbeitsdruckanschlüsse 44, 46 bis zu den zugeordneten Bremszuspanneinrichtungen 48, 50 von dem pneumatischen Strömungsweg eines jeweils anderen Druckregelkanals pneumatisch getrennt ausgebildet sind.
Insbesondere ist für jeden der Druckregelkanäle (Vorderachs-Druckregelkanal und Hinterachs-Druckregelkanal) ein separater Druckluftvorrat 4, 6 und am 2-Kanal-Druckregelmodul 16 jeweils ein separater Vorratsanschluss 14, 24 zum Anschluss des jeweils zugeordneten Druckluftvorrats 4, 6 vorgesehen wird.
Zur Ausbildung einer elektro-pneumatischen Bremsanlage mit vorrangig elektrisch betätigten Druckregelkanälen (Vorderachs-Druckregelkanal bzw. Hinterachs-Druckregelkanal) und einer nachrangigen pneumatischen Rückfallebene bei einem Ausfall der Elektrik ist jedem Druckregelkanal besonders bevorzugt ein eigener Back-up-Kreis zugeordnet, mit eigenem Back-up-Anschluss 36, 38 am 2-Kanal-Druckregelmodul 16 für die Einsteuerung eines von dem Vorratsdruck des dem jeweiligen Druckregelkreis zugeordneten Druckluftvorrat 4, 6 abgeleiteten und vom Fußbremswertgeber 2 gebildeten pneumatischen Back-up- oder Steuerdrucks, aus welchem bei einem Ausfall von elektrischen Komponenten der Arbeitsdruck an dem Arbeitsdruckanschluss 44, 46 des jeweiligen Druckregelkanals gebildet wird.
Alternativ könnte bei Fahrzeugen, bei denen der Fußbremswertgeber 2 lediglich ein pneumatisches Fußbremsventil aufweist und welche mit dem erfindungsgemäßen 2-Kanal-Druckregelmodul 16 ausgerüstet werden sollen, dieses nur einen einzigen Back-up-Anschluss für die Einsteuerung nur eines vom Fußbremswertgeber 2 erzeugten pneumatischen Back-up-Drucks aufweisen, aus welchem bei einem Ausfall von elektrischen Komponenten mit Hilfe von integrierten Kreistrennungsmitteln separate Arbeitsdrücke an den Arbeitsdruckanschlüssen 44, 46 der Druckregelkanäle gebildet werden. Bei dieser Variante wirkt der Back-up-Druck beider Bremskreise beispielsweise auf denselben Relaiskolben eines Relaisventils. In Ländern mit Bremsenvorschriften nach ECE R13 kann zwischen dem Back-up-Druck oder Steuerdruck des einen Bremskreises und dem aus dem Vorratsdruck des anderen Bremskreises abgeleiteten Arbeitsdruck eine geeignete Kreistrennung beispielsweise durch eine doppelte Kolbendichtung mit Zwischenentlüftung am Relaiskolben vorgesehen werden.
Gemäß 2 beinhaltet ein 2-Kanal-Druckregelmodul 16 bevorzugt eine elektronische Steuereinrichtung 66, welche wenigstens sämtliche für die Druckregelung durch die Druckregelkanäle (Vorderachs-Druckregelkanal bzw. Hinterachs-Druckregelkanal) notwendigen Routinen durchführt und für jeden Druckregelkanal abhängig von den elektrischen Bremsanforderungssignalen des Fußbremswertgebers 2 ein einem Soll-Arbeitsdruck entsprechendes elektrisches Steuersignal erzeugt. Weiterhin ist in dem 2-Kanal-Druckregelmodul 16 für jeden Druckregelkanal (Vorderachs-Druckregelkanal bzw. Hinterachs-Druckregelkanal) eine eigene elektro-magnetbetätigte Ventileinrichtung 68, 70 vorhanden, welche abhängig von den elektrischen Steuersignalen der elektronischen Steuereinrichtung 66 aus dem Vorratsdruck des zugeordneten Druckluftvorrats 4, 6 einen Ist-Arbeitsdruck für den dem jeweiligen Druckregelkanal zugeordneten Arbeitsdruckanschluss 44, 46 erzeugt.
Eine solche elektro-magnetbetätigte Ventileinrichtung 68, 70 beinhaltet bevorzugt jeweils ein Einlassventil 72, 74, ein Auslassventil 76, 78 sowie ein Back-up- oder Rückhalteventil 80, 82. Zur Bewältigung größerer Luftmengen können das Einlassventil 72, 74 und das Auslassventil 76, 78 auch jeweils einen Steueranschluss eines Relaisventils 84, 86 ansteuern, welches dann den Arbeitsdruck erzeugt. Die Arbeitsweise von solchen elektro-magnetbetätigten Ventileinrichtungen 68, 70 ist hinlänglich bekannt, beispielsweise aus der EP 0 845 397 A2 , so dass hier nicht weiter darauf eingegangen wird.
Für jeden Druckregelkanal (Vorderachs-Druckregelkanal bzw. Hinterachs-Druckregelkanal) ist weiterhin ein Drucksensor 88, 90 in dem 2-Kanal-Druckregelmodul 16 angeordnet, welcher abhängig von dem von der zugeordneten elektro-magnetbetätigten Ventileinrichtung 68, 70 ausgesteuerten Ist-Arbeitsdruck ein Signal in die elektronische Steuereinrichtung 66 zum Vergleich mit dem jeweiligen Soll-Arbeitsdruck einsteuert, zur geregelten Be- und Entlüftung der an den betreffenden Druckregelkanal angeschlossenen Bremszuspanneinrichtungen 48, 50.
Die gemeinsame elektronische Steuereinrichtung 66 regelt dann den Druck in allen Druckregelkanälen (Vorderachs-Druckregelkanal bzw. Hinterachs-Druckregelkanal), mithin sind sämtliche Steuerungs- und Regelungsroutinen bzw. die gesamte Steuerungselektronik die elektrischen Bremskreise betreffend in der elektronischen Steuereinrichtung 66 des 2-Kanal-Druckregelmoduls 16 integriert. Weiterhin sind auch bevorzugt Routinen von Fahrdynamikstabilitätsprogrammen wie ESP (Elektronisches Stabilitäts-Programm), ASR (Antriebsschlupfregelung) und/oder RSP (Roll-over-stability) in der elektronischen Steuereinrichtung 66 implementiert, welche dann auch in die Motorsteuerung eingreifen kann.
Besonders bevorzugt sind daher wenigstens die den Druckregelkanälen (Vorderachs-Druckregelkanal bzw. Hinterachs-Druckregelkanal) zugeordneten elektro-magnetbetätigten Ventileinrichtungen 68, 70, die Drucksensoren 88, 90 sowie die elektronische Steuereinrichtung 66 in einem gemeinsamen Modulgehäuse 92 untergebracht.
Wie aus 2 hervorgeht ist das 2-Kanal-Druckregelmodul 16 bevorzugt so ausgeführt, dass eine Komponenten der elektronischen Steuereinrichtung 66 tragende Platine 94, elektrische Außenkontakte 96 wie Buchsen zur Verbindung der Platine 94 mit einem hier nicht gezeigten Fahrzeugdatenbus, die Drucksensoren 88, 90, mit der Platine 94 verbundene elektrische Steckkontakte 98, 100 in oder an einem beispielsweise als Kopfteil ausgeführten Gehäuseteil 102 angeordnet sind, aber die elektro-magnetbetätigten Ventileinrichtungen 68, 70 mit den elektrischen Steckkontakten 98, 100 des einen Gehäuseteils 102 komplementären elektrischen Steckkontakten 104, 106 sowie mit den dortigen Arbeitsdruckanschlüssen 44, 46 in Verbindung stehenden Druckkanälen 108, 110 in einem weiteren, hier beispielsweise unteren Gehäuseteil 112 angeordnet sind. Die beiden Gehäuseteile 102, 112 sind miteinander lösbar verbunden, wobei bei einer Verbindung der Gehäuseteile 102,112 die einander zugeordneten elektrischen Steckkontakte 98, 104 bzw. 100, 106 miteinander elektrisch sowie die Drucksensoren 88, 90 mit ihrer Druckmessseite einerseits und Mün dungen der Druckkanäle 108, 110 andererseits zur Messung des an den Arbeitsdruckanschlüssen 44, 46 anstehenden Ist-Arbeitsdruck durch die Drucksensoren 88, 90 miteinander pneumatisch verbunden werden.
Die Steckkontakte 100 sind bevorzugt an der Platine 94 ausgebildet und fügen sich bei der Montage der Gehäuseteile 102 112 automatisch mit den Steckkontakten 106, welche an den elektromagnet-betätigten Ventilen 72, 74 bzw. 76, 78 bzw. 80, 82 jeweils kopfseitig ausgebildet sind. Dadurch können diese Ventile durch die elektronische Steuereinrichtung 66 bzw. durch deren Platine 94 angesteuert werden. Andererseits geraten dann auch die Steckkontakte 98 und 104 miteinander in leitenden Eingriff, welche radbezogene Signale wie die Raddrehzahl und den Belagverschleiß von den Drehzahlsensoren 56 bzw. den Verschleißsensoren 60 über die Signalleitungen 58, 62 beispielsweise in das untere Gehäuseteil 112 einleiten und dann von dort über die Steckkontakte 98, 104 in die Platine 94 eingesteuert werden, damit die elektronische Steuereinrichtung 66 mit entsprechenden Daten versorgt wird, um die bevorzugt integrierten ESP-, ABS-, ASR-Funktionen sowie eventuell noch weitere Funktionen durchführen zu können.
Alternativ könnten die Drucksensoren 88, 90 auch in dem unteren Gehäuseteil 112 untergebracht sein, in welchem auch die elektro-magnetbetätigten Ventileinrichtungen 68, 70 angeordnet sind, wobei in diesem Fall die pneumatischen Verbindungen zwischen den Arbeitsdruckanschlüssen 44, 46 und den Drucksensoren 88, 90 bereits in dem betreffenden Gehäuseteil 112 ausgebildet sind. Dann sind allerdings zusätzlich bei der Montage der Gehäuseteile 102, 112 in Verbindung bringbare elektrische Kontakte an beiden Gehäuseteilen 102, 112 vorzusehen, damit die Drucksensoren 88, 90 über die dann geschlossene elektrische Signalverbindung die den Ist-Arbeitsdruck repräsentierenden Signale in die elektronische Steuereinrichtung 66 einsteuern kann.
Das erfindungsgemäße 2-Kanal-Druckregelmodul 16 ist bevorzugt an einem Rahmen 114 eines Nutzfahrzeugs, im wesentlichen mittig zwischen der Vor derachse 116 und der Hinterachse 118 angeordnet, wie insbesondere aus 3A hervorgeht.
Bei einer elektro-pneumatischen Bremsanlage eines Fahrzeugs mit einem wie oben beschriebenen 2-Kanal-Druckregelmodul 16 sind daher bevorzugt zwei pneumatisch kreisgetrennte Druckregelkanäle (Vorderachs-Druckregelkanal bzw. Hinterachs-Druckregelkanal) für die Bremszuspanneinrichtungen 48, 50 der Vorderachse 116 und der Hinterachse 118 vorgesehen, wobei für die Bremszuspanneinrichtungen jeder weiteren Achse, beispielsweise einer zweiten Hinterachse oder Liftachse 120 wie in 3B gezeigt, beispielsweise ein weiteres, hier beispielsweise einkanaliges Druckregelmodul 122 vorgesehen werden kann, dessen elektronische Steuereinrichtung dann über einen Datenbus mit der elektronischen Steuereinrichtung 66 des 2-Kanal-Druckregelmoduls 16 kommuniziert.
Anstatt einer Vorderachse 116 und einer Hinterachse 118 kann bei dem 2-Kanal-Druckregelmodul 16 ein pneumatisch kreisgetrennter Druckregelkanal wenigstens einer Hinterachse und ein pneumatisch kreisgetrennter Druckregelkanal wenigstens einer weiteren Hinterachse zugeordnet sein. Das erfindungsgemäße Druckregelmodul 16 ist auch nicht auf zwei Kanäle beschränkt, sondern kann mehr als zwei Kanäle aufweisen.
Im Normalbetrieb wird das 2-Kanal-Druckregelmodul 16 über den Datenbus 30 von dem elektrischen Kanal 28 des Fußbremswertgebers 2 durch ein Bremsanforderungssignal angesteuert, woraufhin dessen elektronische Steuereinrichtung 66 entsprechend dieser Vorgabe für die Druckregelkanäle der Vorderachse 116 und der Hinterachse 118 einen Arbeits- oder Bremsdruck auf der Basis des jeweiligen Vorratsdrucks in dem jeweiligen Druckluftvorrat 4, 6 zu den Bremszylindern 48, 50 steuern. Die pneumatischen Fußbremsventile 18, 26 des Fußbremswertgebers 2 steuern ebenfalls Back-up- oder Steuerdrücke für jeden Druckregelkanal (Vorderachs-Druckregelkanal bzw. Hinterachs-Druckregelkanal) getrennt in die beiden Back-up-Anschlüsse 36, 38 des 2- Kanal-Druckregelmoduls 16 ein, wobei die dortigen Back-up- oder Rückhalteventile 80, 82 in Sperrstellung geschaltet sind, weil die elektrische Ansteuerung Vorrang hat.
Bei einem Ausfall der Elektronik wird über die beiden Back-up-Bremskreise, d. h. über die beiden Fußbremsventile 18, 26 und die beiden pneumatischen Steuerleitungen 32, 34 Druckluft aus den beiden Druckluftvorräten 4, 6 über die in dem 2-Kanal-Druckregelmodul 16 nun durchgeschalteten Back-up- oder Rückhalteventile 80, 82 in die Bremszylinder 48, 50 eingesteuert. Diese beiden Back-up-Bremskreise bilden dann den Rückhalt für die elektronische Regelung und reichen aus, die gesetzlich vorgeschriebene Hilfsbremswirkung zu erzeugen.

1: Betriebsbremsanlage
2: Fußbremswertgeber
4: VA-Vorratsdruckbehälter
6: HA-Vorratsdruckbehälter
8: Luftaufbereitungsmodul
10: Versorgungsleitung
12: Versorgungsleitung
14: HA-Vorratsanschluss
16: 2-Kanal-Druckregelmodul
18: VA-Fußbremsventil
20: Versorgungsleitung
22: Versorgungsleitung
24: VA-Vorratsanschluss
26: HA-Fußbremsventil
28: elektrischer Kanal
30: Datenbus
32: Steuerleitung
34: Steuerleitung
36: Back-up-Anschluss
38: Back-up-Anschluss
40: Bremsleitung
42: Bremsleitung
44: Arbeitsdruckanschluss
46: Arbeitsdruckanschluss
48: Bremszuspanneinrichtung VA
50: Bremszuspanneinrichtung HA
52: Drucksteuerventil
54: elektrische Steuerleitung
56: Drehzahlsensoren
58: elektrische Signalleitungen
60: Verschleißsensoren
62: elektrische Signalleitungen
64: Anhängersteuermodul
66: elektronische Steuereinrichtung
68: Ventileinrichtung
70: Ventileinrichtung
72: Einlassventil
74: Einlassventil
76: Auslassventil
78: Auslassventil
80: Back-up-Ventil
82: Back-up-Ventil
84: Relaisventil
86: Relaisventil
88: Drucksensor
90: Drucksensor
92: Modulgehäuse
94: Platine
96: Außenkontakte
98: Steckkontakte
100: Steckkontakte
102: Gehäuseteil
104: Steckkontakte
106: Steckkontakte
108: Druckkanal
110: Druckkanal
112: Gehäuseteil
114: Rahmen
116: Vorderachse
118: Hinterachse
120: Liftachse
122: Druckregelmodul

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- EP 1122142 A1 [0002, 0017]
- EP 0845397 A2 [0046]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

- ECE R13 [0044]

Claims

Als Baueinheit ausgeführtes elektro-pneumatisches Druckregelmodul (16) für elektro-pneumatische Bremsanlagen von Fahrzeugen, mit wenigstens zwei getrennt regelbaren Druckregelkanälen, wobei für jeden Druckregelkanal auf der Basis einer von wenigstens einem Druckluftvorrat (4, 6) stammenden Arbeitsluft abhängig von Bremsanforderungssignalen eines Bremswertgebers (2) ein geregelter, an wenigstens einem Arbeitsdruckanschluss (44, 46) anstehender Arbeitsdruck für wenigstens eine Bremszuspanneinrichtung (48, 50) der Bremsanlage erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, dass a) zur Ausbildung von pneumatisch kreisgetrennten Druckregelkanälen jedem Druckregelkanal wenigstens ein eigener, an einen eigenen Druckluftvorrat (4, 6) anschließbarer Vorratsdruckanschluss (14, 24) zugeordnet ist, wobei b) die pneumatischen Strömungswege eines jeden Druckregelkanals zumindest ausgehend von dem jeweiligen Vorratsdruckanschluss (14, 24) bis zu dem jeweiligen Arbeitsdruckanschluss (44, 46) von den pneumatischen Strömungswegen eines jeweils anderen Druckregelkanals pneumatisch getrennt ausgebildet sind.
Druckregelmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Arbeitsdruckanschluss (44) zum Anschluss wenigstens einer Bremszuspanneinrichtung (50) einer Achse (118) und wenigstens ein weiterer Arbeitsdruckanschluss (46) zum Anschluss einer Bremszuspanneinrichtung (48) wenigstens einer weiteren Achse (116) des Fahrzeugs vorgesehen ist.
Druckregelmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Druckregelkanal ein eigener Back-up-Kreis zugeordnet ist, mit eigenem Back-up-Anschluss (36, 38) für die Einsteuerung eines von dem Vorratsdruck des dem jewei ligen Druckregelkreis zugeordneten Druckluftvorrat (4, 6) abgeleiteten und vom Bremswertgeber (2) gebildeten pneumatischen Backup-Drucks, aus welchem bei einem Ausfall von elektrischen Komponenten der Arbeitsdruck an dem Arbeitsdruckanschluss (44, 46) des jeweiligen Druckregelkanals gebildet wird.
Druckregelmodul nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die pneumatischen Strömungswege eines jeden Backup-Kreises zumindest ausgehend von dem zugeordneten Back-up-Anschluss (36, 38) bis zu dem zugeordneten Arbeitsdruckanschluss (44, 46) von den pneumatischen Strömungswegen eines jeweils anderen Back-up-Kreises pneumatisch getrennt ausgebildet sind.
Druckregelmodul nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen einzigen Back-up-Anschluss für die Einsteuerung eines vom Bremswertgeber (2) erzeugten pneumatischen Backup-Drucks aufweist, aus welchem bei einem Ausfall von elektrischen Komponenten mit Hilfe von integrierten Kreistrennungsmitteln separate Arbeitsdrücke an den Arbeitsdruckanschlüssen (44, 46) der Druckregelkanäle gebildet werden.
Druckregelmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie wenigstens folgendes beinhaltet: a) eine elektronische Steuereinrichtung (66), welche sämtliche für die Druckregelung durch die Druckregelkanäle notwendigen Routinen durchführt und für jeden Druckregelkanal abhängig von elektrischen Bremsanforderungssignalen des Bremswertgebers (2) ein einem Soll-Arbeitsdruck entsprechendes elektrisches Steuersignal erzeugt, b) für jeden Druckregelkanal eine eigene elektro-magnetbetätigte Ventileinrichtung (68, 70), welche abhängig von den elektrischen Steuersignalen der elektronischen Steuereinrichtung (66) aus dem Vorrats druck des zugeordneten Druckluftvorrats (4, 6) einen Ist-Arbeitsdruck für den dem jeweiligen Druckregelkanal zugeordneten Arbeitsdruckanschluss (44, 46) erzeugt, c) für jeden Druckregelkanal wenigstens einen Drucksensor (88, 90), welcher abhängig von dem von der zugeordneten elektro-magnetbetätigten Ventileinrichtung (68, 70) ausgesteuerten Ist-Arbeitsdruck ein Signal in die elektronische Steuereinrichtung (66) zum Vergleich mit dem jeweiligen Soll-Arbeitsdruck einsteuert, zur geregelten Be- und Entlüftung der wenigstens einen, an den betreffenden Druckregelkanal angeschlossenen Bremszuspanneinrichtung (48, 50).
Druckregelmodul nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine gemeinsame elektronische Steuereinrichtung (66) den Druck in den Druckregelkanälen regelt.
Druckregelmodul nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens die den Druckregelkanälen zugeordneten elektro-magnetbetätigten Ventileinrichtungen (68, 70), die Drucksensoren (88, 90) sowie die elektronische Steuereinrichtung (66) in einem gemeinsamen Modulgehäuse (92) untergebracht sind.
Druckregelmodul nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass a) eine Komponenten der elektronischen Steuereinrichtung (66) tragende Platine (94), elektrische Außenkontakte (96) zur Verbindung der Platine (94) mit externen Geräten, die Drucksensoren (88, 90), mit der Platine (94) verbundene elektrische Kontakte (98, 100) in oder an einem Gehäuseteil (102) angeordnet sind, während b) die elektro-magnetbetätigten Ventileinrichtungen (68, 70), den elektrischen Kontakten (98, 100) des einen Gehäuseteils (102) zugeordnete elektrische Kontakte (104, 106) sowie mit den Arbeits druckanschlüssen (44, 46) in Verbindung stehende Druckkanäle (108, 110) in einem weiteren Gehäuseteil (112) angeordnet sind, wobei c) die beiden Gehäuseteile (102, 112) miteinander lösbar verbunden sind und bei einer Verbindung der beiden Gehäuseteile (102, 112) die einander zugeordneten elektrischen Kontakte (98, 104 bzw. 100, 106) elektrisch sowie die Drucksensoren (88, 90) und Mündungen der Druckkanäle (108, 110) pneumatisch miteinander verbunden werden.
Druckregelmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass a) ein pneumatisch kreisgetrennter Druckregelkanal wenigstens einer Vorderachse (16) und ein pneumatisch kreisgetrennter Druckregelkanal wenigstens einer Hinterachse (118), b) ein pneumatisch kreisgetrennter Druckregelkanal wenigstens einer Hinterachse und ein pneumatisch kreisgetrennter Druckregelkanal wenigstens einer weiteren Hinterachse zugeordnet ist.
Elektro-pneumatische Bremsanlage eines Fahrzeugs, beinhaltend wenigstens ein Druckregelmodul (16) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Elektro-pneumatische Bremsanlage nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckregelmodul (16) ein 2-Kanal-Druckregelmodul ist und zwei pneumatisch kreisgetrennte Druckregelkanäle für die Bremszuspanneinrichtungen (48, 50) zweier Achsen (116, 118) aufweist.
Elektro-pneumatische Bremsanlage nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass für die Bremszuspanneinrichtungen jeder weiteren Achse (120) wenigstens ein weiteres Druckregelmodul (122) vorgesehen ist, dessen elektronische Steuereinrichtung mit der elektronischen Steuereinrichtung (66) des 2-Kanal-Druckregelmoduls (16) kommuniziert.
Elektro-pneumatische Bremsanlage nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass das 2-Kanal-Druckregelmodul (16) an einem Rahmen (114) des Fahrzeugs, im wesentlichen mittig zwischen den Achsen (116, 118) angeordnet ist, deren Bremszuspanneinrichtungen (48, 50) an die betreffenden Arbeitsandruckschlüsse (44, 46) des 2-Kanal-Druckregelmoduls (16) angeschlossen sind.
Elektro-pneumatische Bremsanlage nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass den Arbeitsdruckanschlüssen (44, 46) des 2-Kanal-Druckregelmoduls (16) und den Bremszuspanneinrichtungen (48, 50) von der elektronischen Steuereinrichtung (66) des 2-Kanal-Druckregelmoduls (16) gesteuerte Drucksteuerventile (52) zwischengeordnet sind.