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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Anhängersteuermodul zur Bremssteuerung eines Anhängers gemäß Anspruch 1, sowie eine Fahrzeugbremsvorrichtung gemäß Anspruch 9 und ein Verfahren gemäß Anspruch 10.
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In modernen Nutzfahrzeugen wird oftmals eine Bremsanlage verbaut, die in der Lage ist, bei Störungen der Signalübertragung von einem Nutzfahrzeug zu einem an das Nutzfahrzeug angehängten Anhänger eine entsprechende Sicherheitsbremsung des Anhängers vorzunehmen. Eine solche Störung der Signalübertragung kann beispielsweise ein Leck sein, welches in der gelben Bremsdrucksteuerleitung zwischen den Nutzfahrzeug und dem Anhänger auftritt. In diesem Fall kann keine gesteuerte Bremsung des Anhängers mehr vorgenommen werden, so dass zur Vermeidung von Unfällen ein Anhänger mit der maximal möglichen Bremskraft abgebremst wenden sollte.
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In der
EP 1 532 032 B1 wird ein elektronisches Bremssystem für ein Nutzfahrzeug mit Anhänger dargestellt, dessen pneumatisch über Bremszylinder betätigbare Bremsen mittels mindestens einem Anhängerbremsventil des Anhängers betreibbar sind. Ausgehend von einem vorgesteuerten Anhängersteuermodul des Nutzfahrzeuges nach Maßgabe einer elektronischen Steuereinheit, das pneumatisch ansteuerbar ist, wozu vom Anhängersteuermodul aus eine Steuerleitung zum Anhängerbremsventil geführt ist, zu der parallel auch eine Speisedruckleitung zur Druckluftversorgung des Anhängers verlauft. Im Falle eines Abrisses der Steuerleitung und/oder der Speisedruckleitung sind Mittel zur Aktivierung einer sicherheitstechnischen Abreißfunktion vorgesehen. Die Mittel zur Aktivierung der Abreißfunktion bedienen ein herkömmliches Backupventil des Anhängersteuermoduls, welches die elektronische Steuereinheit im Falle eines Abrisses der Steuerleitung nach dem Zeitpunkt der Einleitung einer Vollbremsung zeitverzögert öffnet, so dass sich die Steuerkammer des Anhängersteuermoduls zu dem normalen, über die Einlass-/Auslassventilanordnung eingegebenen Steuerdruck eines geringen Druckniveaus zusätzlich über das Backupventil mit Druckluft eines höheren Druckniveaus füllt. Um infolge der insoweit verstärkten Vorsteuerung den Druckluftfluss zu der zum Anhänger führenden Speisedruckleitung abzuriegeln wird dies mittels entsprechender Betätigung der Ventilmechanik des Anhängersteuermoduls entsprechend zeitverzögert durchgeführt.
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Bei dem in der
EP 1 532 032 B1 beschriebenen Anhängersteuermoduls wird eine Ventilsteuerung über eine Manschette, die innerhalb einer Ventilsitzmechanik angeordnet ist und welche durch einen Steuerkolben betätigt wird, verwirklicht. Die Manschette klemmt bei Vollbetätigung eine Vorratsleitung ab. Bei einer normalen Bremsung darf dies jedoch nicht geschehen, da ansonsten kein Bremsdruck aufgebaut werden kann. Damit dies verhindert wird, wird eine Feder mit einer vordefinierten Steifigkeit unterhalb eines Betätigungskolbens eingebaut. Bei der normalen Bremsung wird ein Kräftegleichgewicht durch eine Steuerkammer, eine Arbeitskammer, einer Federkraft, resultierend von der Manschette, und einer Federkraft, resultieren vom Steuerkolben erzeugt. Im diesem System wird durch eine Kolbenfeder eine zusätzlich Kraft je mm Hub aufgebaut und somit verhindert dass die Manschette die Vorratsleitung abklemmen kann. Im Abrissfall kann ein Gegendruck in der Arbeitskammer wegen eines Loches in einer Steuerleitung nicht so stark aufgebaut werden und somit kann der Steuerkolben trotz Gegenkraft durch die Kolbenfeder die Manschette komplett nach unten drücken und somit die Vorratsleitung absperren.
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Die
EP 1 532 032 B1 offenbart ein elektronisches Bremssystem mit einer Abreissfunktion.
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Die
DE 10 2007 004 759 A1 betrifft eine Bremsanlage für ein Nutzfahrzeug, mit mindestens einer elektronischen Steuereinheit, mindestens einem ersten und einem zweiten Druckluftkreis, die voneinander getrennt sind, mindestens einem Feststellbremszylinder, mindestens einer von der elektronischen Steuereinheit ansteuerbaren Feststellbremsventileinrichtung, über die eine Druckkammer des mindestens einen Feststellbremszylinders wahlweise be- und entlüftbar ist, und mindestens einem Betriebsbremszylinder, dem zum Zwecke einer Bremsung bei fehlerfreiem Betrieb der Bremsanlage Druckluft aus dem ersten Druckluftkreis zuführbar ist.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein verbessertes Anhängersteuermodul und ein verbessertes Verfahren zum Betreiben eines Anhängersteuermoduls zu schaffen.
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Diese Aufgabe wird durch ein Anhängersteuermodul gemäß Anspruch 1, sowie einer Fahrzeugbremsvorrichtung gemäß Anspruch 9, und ein Verfahren gemäß Anspruch 10 gelöst.
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Die vorliegende Erfindung schafft ein Anhängersteuermodul zur Bremssteuerung eines Anhängers, wobei das Anhängersteuermodul folgende Merkmale aufweist:
- – ein Gehäuse mit einer fluiddichten Gehäusewand und einem ersten, einem zweiten, einem dritten und einem vierten Anschluss in der fluiddichten Gehäusewand;
- – einem in dem Gehäuse angeordneten Steuerkolben, der in Richtung einer Bewegungsachse verschiebbar ist und eine mit dem ersten Anschluss fluiddurchlässig verbundene Steuerkammer fluiddicht von einer mit dem zweiten Anschluss fluiddurchlässig verbundenen Arbeitskammer trennt;
- – einer in dem Gehäuse angeordneten Ventileinheit, die eine Fahrzeugdruckkammer, eine Anhängerdruckkammer und ein Dichtelement aufweist, wobei der dritte Anschluss fluiddurchlässig mit der Fahrzeugdruckkammer verbunden ist und der vierte Anschluss fluiddurchlässig mit der Anhängerdruckkammer verbunden ist; und
- – einem in dem Gehäuse angeordneten Zwischenelement, das zwischen der Ventileinheit und dem Steuerkolben derart angeordnet ist, dass die Arbeitskammer durch den Steuerkolben, die Gehäusewand, das Zwischenelement und die Ventileinheit begrenzt ist, und wobei das Zwischenelement in Richtung der Bewegungsachse verschiebbar angeordnet ist,
wobei der Steuerkolben und das Zwischenelement derart angeordnet sind, dass in einem Betriebszustand des Anhängersteuermoduls das Dichtelement eine Öffnung zwischen der Fahrzeugdruckkammer und der Anhängerdruckkammer derart verengt, so dass eine zwischen der Fahrzeugdruckkammer und der Anhängerdruckkammer hergestellte fluiddurchlässige Verbindung eine vordefinierte Öffnungsfläche aufweist.
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Die vorliegende Erfindung schafft ferner eine Fahrzeugbremsvorrichtung, um das Anhängersteuermodul in einem Fahrzeug zu betreiben, wobei die Fahrzeugbremsvorrichtung folgende Merkmale aufweist:
- – das Anhängersteuermodul wie es vorstehend beschrieben wurde;
- – eine Leitung für den Steuerdruck des Anhängersteuermoduls, die ausgebildet ist, um einen mittels eines Bremsgebers steuerbaren Druck auf den Steuerkolben zu übertragen;
- – eine Fahrzeugdruckleitung die ausgebildet ist, um einen Fahrzeugbremsdruck dem Anhängersteuermodul bereit zu stellen; und/oder
- – eine Druckleitung für eine Feststellbremse, die ausgebildet ist, um einen Betriebsdruck an der Feststellbremse bereit zu stellen,
wobei der erste Anschluss eine fluiddichte Verbindung mit der Leitung für den Steuerdruck des Anhängersteuermoduls, der zweite Anschluss eine Verbindung zum Anschließen einer Anhängersteuerdruckleitung, der dritte Anschluss eine fluiddichte Verbindung mit der Fahrzeugdruckleitung, der vierte Anschluss eine Verbindung zum Anschließen einer Anhängerdruckleitung und/oder der fünfte Anschluss eine fluiddichte Verbindung mit der Druckleitung für die Feststellbremse aufweist.
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Die vorliegende Erfindung schafft weiterhin ein Verfahren zum Betreiben eines Anhängersteuermoduls wie es vorstehend beschrieben wurde, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
- – Bereitstellen eines Fahrzeugdrucks in der Fahrzeugdruckkammer, um mit Hilfe der fluiddurchlässigen Verbindung zwischen der Fahrzeugdruckkammer und der Anhängerdruckkammer der Ventileinheit einen Anhängerdruck in der Anhängerdruckkammer aufzubauen;
- – Erhöhen eines Steuerdrucks in der Steuerdruckkammer, um eine Bewegung des Steuerkolbens in Richtung der Ventileinheit zu bewirken;
- – Herstellen der fluiddurchlässigen Verbindung zwischen der Fahrzeugdruckkammer und der Arbeitskammer durch das von dem Steuerkolben betätigte Dichtelement, um ein Druckniveau in der Arbeitskammer an ein Druckniveau des Steuerdrucks anzugleichen;
- – Einstellen eines Betriebsdrucks in der Druckkammer der Feststellbremse;
- – Mitbewegen des Zwischenelements mit dem Steuerkolben, wenn der Fahrzeugdruck in der Arbeitskammer unter einen Schwellwert fällt, wobei der Schwellwert vom Betriebsdruck abhängig ist;
- – Verengen der fluiddurchlässigen Verbindung zwischen der Fahrzeugdruckkammer und der Arbeitskammer mittels des mit dem Steuerkolben betätigten Dichtelements, um eine Öffnung mit einer vorbestimmten Öffnungsfläche zwischen der Fahrzeugdruckkammer und der Arbeitskammer und/oder Fahrzeugdruckkammer und der Anhängerdruckkammer zu erhalten; und
- – Reduzieren des Anhängerdrucks in der Anhängerdruckkammer über die Arbeitskammer mit Hilfe des zweiten Anschlusses.
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Dieser Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, dass eine Sicherheitsfunktion für ein Nutzfahrzeug und einen an das Nutzfahrzeug angehängten Anhänger bereitgestellt wird, wenn eine Steuerung zum Bremsen des Anhängers ausfällt. Insbesondere wird in der vorliegenden Erfindung eine Sicherheitsfunktion für einen Ausfall der Anhängersteuerdruckleitung zum Bremsen des Anhängers betrachtet. Über die Anhängersteuerdruckleitung kann ein Öffnen und ein Schließen einer Bremse des Anhängers gesteuert werden. Der Ausfall der Anhängersteuerdruckleitung kann beispielsweise durch ein Leck in der Anhängersteuerdruckleitung oder durch einen Abriss der Anhängersteuerdruckleitung bei der Fahrt des Nutzfahrzeugs hervorgerufen werden. Um in einer solchen Situation einen Unfall oder einen Personenschaden zu verhindern, in der das Nutzfahrzeug und der Anhänger gebremst werden sollen, zugleich aber die Anhängersteuerdruckleitung einen Defekt aufweist, wird eine Sicherheitsfunktion benötigt. Dabei wird ein ähnliches Konzept verfolgt, wie im Fall einer defekten Anhängerdruckleitung. Die Anhängerdruckleitung ist dabei im Betrieb des Nutzfahrzeugs, ausgehend von der Bremsanlage eines Anhängers, an das Anhängersteuermodul im Nutzfahrzeug angeschlossen und ermöglicht, dass ein Druckluftvorrat im Anhänger aufgefüllt werden kann. Die Anhängerdruckleitung wird also dazu benötigt, um einen Bremszylinder der Bremsanlage des Anhängers unter Verwendung des über die Anhängerdruckluftleitung bereitgestellten Vorratsluftdrucks zu betätigen. Ist die Anhängerdruckleitung der Bremsanlage des Anhängers defekt, zum Beispiel durch einen Riss in der Anhängerdruckleitung, so bewirkt ein Abfall des Drucks ein Auslösen der Bremsfunktion des Anhängers. Im Fall der defekten Anhängersteuerdruckleitung wird durch Betätigung eines Bremspedals der Druck in der Anhängerdruckleitung kontrolliert reduziert und somit ein Bremsen des Anhängers ermöglicht. Realisiert wird diese Sicherheitsfunktionen, die auch als Abreißfunktion bezeichnet wird, in einem Anhängersteuermodul (TCM = trailer control modul), das im Nutzfahrzeug verbaut ist. Dabei wirkt während der Betätigung des Bremspedals eine Gegenkraft. Die Gegenkraft kann beispielsweise pneumatisch erzeugt werden.
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Vorteilhafterweise ist es möglich, dass durch die in dem hier vorgestellten Ansatz pneumatisch erzeugte Gegenkraft die Feder ersetzt und somit ein Bauteil, nämlich die genannte Feder entfallen kann. Eine daraus resultierende absolute fahrzeugdruckunabhängige Kraft (die durch die in allen Fahrtsituationen gleichbleibende Federkraft bewirkt wird) wird daher in eine relative fahrzeugdruckabhängige Kraft (die vom Vorratsluftdruck abhängt) umgesetzt. Weiterhin ist für die Realisierung der Abreißfunktion im Gesamtbremssystem nur eine einzige Variante notwendig und es sind keine unterschiedlichen Varianten für das Anhängersteuermodul erforderlich. Die vorliegende Erfindung zeichnet sich ferner dadurch aus, dass diese unabhängig von einem Backupdruck realisiert werden kann. Der Back-up-Druck wird in einer Back-up-Einrichtung benötigt. Dabei stellt die Back-up-Einrichtung eine Sicherheitseinrichtung für einen möglichen Ausfall einer Bremsanlage, insbesondere der Beaufschlagung der Steuerkammer mit einem Streuerdruck dar. Ein weiterer Vorteil ergibt sich dadurch, dass in der vorliegenden Erfindung die Variantenvielfalt des Anhängersteuermoduls reduziert werden kann. Desweiteren wird das Anhängersteuermodul robuster gegenüber Druckschwankungen in der Fahrzeugdruckkammer. Eine nahezu identische Aussteuerung des Anhängerdrucks in Abhängigkeit vom Fahrzeugdruck kann realisiert werden.
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Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann das Gehäuse einen fünften Anschluss in der fluiddichten Gehäusewand aufweisen, wobei zwischen dem Zwischenelement und der Gehäusewand eine Kammer ausgebildet ist, wobei die Kammer eine fluiddurchlässige Verbindung mit dem fünften Anschluss aufweist. Eine derartige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil, dass an diese Druckleitung, beispielsweise eine hydraulische Druckleitung oder eine Luftdruckleitung einer Feststellbremsanlage des Nutzfahrzeugs angeschlossen werden kann. Ein in der Kammer erzeugter Druck bewirkt eine Verschiebung des Zwischenelements entgegen der Bewegungsrichtung des Steuerkolbens und verrichtet daher eine Gegenkraft bezüglich des Steuerkolbens. Um das Zwischenelement mit Hilfe des Steuerkolbens in Richtung der Bewegungsrichtung des Steuerkolbens zu verschieben ist die Gegenkraft aufzubringen. Die Gegenkraft ist abhängig von dem Druck in der Kammer. Damit kann ein mechanischer Arbeitsbereich des Steuerkolbens eingeschränkt werden.
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Gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann an der fluiddichten Gehäusewand an einer Innenseite ein Gehäuseanschlag ausgebildet sein, wobei der Gehäuseanschlag ausgebildet ist, um eine Bewegung des Zwischenelements in Richtung des Steuerkolbens bis zu einer vordefinierten Position des Zwischenelements zu begrenzen. Eine derartige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil, dass ein Arbeitsbereich für das Zwischenelement festgelegt werden kann. Der Gehäuseanschlag kann beispielsweise variabel an der Gehäusewand befestigt sein, um den Arbeitsbereich des Zwischenelements auf den Arbeitsbereich des Steuerkolbens abzustimmen. Zusätzlich kann mithilfe des Gehäuseanschlags verhindert werden, dass der Arbeitsbereich des Steuerkolbens so weit eingeschränkt wird, dass die Funktion des Steuerkolbens nicht mehr gewährleistet ist.
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In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann der Steuerkolben einen Zwischenelementanschlag aufweisen, wobei der Zwischenelementanschlag ausgebildet ist, um bei einer Bewegung des Steuerkolbens in Richtung der Ventileinheit das Zwischenelement ab einer bestimmten Zwischenelementposition des Steuerkolbens mitzunehmen. Eine derartige Ausführungsform bietet den Vorteil, dass ein mechanischer Kontakt zwischen den Zwischenelement und des Steuerkolbens ab einer gut einstellbaren und definierten Position erfolgen kann. Ein mechanischer Kontakt findet dann statt, wenn der Steuerkolben in Richtung der Ventileinheit verschoben wird und der Zwischenelementanschlag eine Position des Zwischenelements erreicht. Von dieser Position aus kann das Zwischenelement mit dem Steuerkolben dann in Richtung Ventileinheit bewegt werden.
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In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann der Steuerkolben derart ausgebildet sein, um ab einer bestimmten Dichtelementposition des Steuerkolbens bei einer Bewegung des Steuerkolbens in Richtung der Ventileinheit das Dichtelement zu verschieben. Eine derartige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil, dass das Dichtelement eine Ventilfunktion erfüllen kann. Dabei wird durch das Mitbewegen des Dichtelements ein fluiddurchlässiger Kanal zwischen der Fahrzeugdruckkammer und der Arbeitskammer hergestellt. Mithilfe des fluiddurchlässigen Kanals kann ein Druckausgleich zwischen der Fahrzeugdruckkammer und der Arbeitskammer erreicht werden.
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Ferner kann gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Dichtelementposition weiter von der Ventileinheit entfernt sein, als die Zwischenelementposition. Eine derartige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil, dass eine Reihenfolge bei der Ausführung des Mitbewegen des Dichtelementes und das Zwischenelements eingehalten wird. Im Allgemeinen werden diese Positionen voneinander unterschiedlich sein, insbesondere sollte beim Bewegen des Steuerkolbens zuerst das Dichtelement bewegt werden und danach eine Mitbewegung des Zwischenelements erfolgen.
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Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Ventileinheit eine Feder aufweisen, die derart angeordnet ist, um das Dichtelement in einer Ruheposition zu halten, wobei in der Ruheposition die Arbeitskammer gegenüber der Anhängerdruckkammer fluiddicht isoliert ist und eine fluiddurchlässige Verbindung zwischen der Fahrzeugdruckkammer und der Anhängerdruckkammer besteht. Eine derartige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil, dass das Dichtelement in einem Betriebszustand, in dem keine Drücke in Kammern des Anhängersteuermoduls wirken, eine definierte Ausgangsposition einnimmt. In einer derartigen Ausgangsposition ist die Fahrzeugdruckkammer zur Anhängerdruckkammer hin geöffnet. Dadurch wird ein Betriebszustand, der einen normalen Bremsvorgang ermöglicht, erreicht.
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Ferner kann gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Ventileinheit ausgebildet sein, um für eine vordefinierte Öffnungsfläche eine Öffnung zu verwenden, die einen Durchmesser von maximal 2 mm aufweist oder um für die vordefinierte Öffnungsfläche eine Öffnung zu verwenden, die einen Flächenquerschnittswert aufweist, der einen maximalen Druck von 1,5 bar in der Anhängerdruckkammer zulässt. Eine derartige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil, dass die Öffnung einerseits einen Druckausgleich andererseits einen stetigen Fluss von Druckmittel ermöglicht. Der vom Gesetzgeber vorgegebene maximale Druck kann dadurch eingehalten werden.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine Schnittdarstellung eines Anhängersteuermoduls als ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wobei die Schnittdarstellung unterschiedliche Betriebszustände des Anhängersteuermoduls wiedergibt;
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2 eine Darstellung von angeordneten Bauteilen und dem Anhängersteuermodul in einem Fahrzeug; und
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3 eine Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung als Verfahren.
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In der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Zeichnungen dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente weggelassen wird. Weiterhin ist die Erfindung in der nachfolgenden Beschreibung unter Verwendung von unterschiedlichen Maßen und Dimensionen erläutert, wobei die Erfindung nicht auf diese Maße und Dimensionen eingeschränkt zu verstehen ist. Ferner können erfindungsgemäße Verfahrensschritte wiederholt sowie in einer anderen als in der beschriebenen Reihenfolge ausgeführt werden. Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder”-Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweites Merkmal, so kann dies so gelesen werden, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.
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1 zeigt in einer Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung als Anhängersteuermodul 100. Dabei ist in einem Gehäuse, das fluiddicht abschließbar ist oder zumindest eine fluiddichte Gehäusewand hat, eine Elementgruppe axial zu einer Symmetrieachse des Gehäuses angeordnet. Die Elementgruppe umfasst eine Ventileinheit 102, eine Manschette 104, einen Zwischenring 106 und einen Steuerkolben 108, wobei die Elemente sowohl zu einer Innenwand des Gehäuses als auch die Elemente gegeneinander fluiddicht abschließen. Eine Bodenfläche der Ventileinheit 102 ist in einem Abstand parallel zu einer Bodenfläche des Gehäuses angeordnet. Die Ventileinheit 102 weist eine zentrische Öffnung auf, wobei die zentrische Öffnung einen Verbindungskanal zwischen einem Kolben, der am Steuerkolben 108 angeordnet ist, und eine an der Bodenfläche des Gehäuses zentrisch aufweisende Entlüftungsöffnung bildet. Weiterhin weist die Ventileinheit 102 eine Fahrzeugdruckkammer 110 und eine Anhängerdruckkammer 112 innerhalb der Ventileinheit 102 auf, die durch einen Kanal verbunden sind. Öffnungen, die an einer Bodenfläche und an einer Mantelaußenfläche der Ventileinheit 102 ausgebildet sind, stellen eine Verbindung zwischen einem Anschluss 114 für eine Fahrzeugdruckleitung und einem Anschluss 116 für eine Anhängerdruckleitung her. Der Anschluss 114 für die Fahrzeugdruckleitung ist dem Anschluss 116 für die Anhängerdruckleitung gegenüberliegend an einer Mantelaußenfläche des Gehäuses angeordnet. Der Zwischenring 106 ist an einer zur Bodenfläche der Ventileinheit 102 gegenüberliegenden Deckelfläche angeordnet und weist eine zentrische Öffnung auf, so dass ein Teil der Ventileinheit 102 in der zentrischen Öffnung hineinragt und der Zwischenring 106 durch eine Außenfläche der Ventileinheit 102 geführt werden kann und die Öffnung mit dem Teil der Ventileinheit 102 fluiddicht abschließt. Zwischen dem Zwischenring 106 und der Innenwand des Gehäuses ist eine Druckkammer 118 der Feststellbremsanlage ausgebildet. Über eine Öffnung an der Mantelaußenfläche des Gehäuses auf der Höhe des Zwischenrings 106 ist ein Anschluss 120 für eine Druckleitung der Feststellbremse angeordnet, die eine Verbindung zur Druckkammer 128 der Feststellbremse schafft. Abhängig von einem momentanen Druck in der Druckkammer 128 der Feststellbremse kann der Zwischenring 106 zwischen einer minimalen, durch die Ventileinheit 102 begrenzende Position und einer maximalen Position, durch einen an der Mantelinnenwand angebrachten Anschlag bewegt werden. Zusätzlich weist der Zwischenring 106 selbst einen Anschlag auf. Der Anschlag des Zwischenrings 106 legt eine minimale untere Position des Steuerkolbens 108 relativ zur Position des Zwischenrings 106 fest. Eine Bodenfläche des am Steuerkolben 108 angebrachten Kolbens ist parallel zu der Deckelfläche der Ventileinheit 102 angeordnet, wobei zwischen der Deckelfläche der Ventileinheit 102 und der Bodenfläche des Kolbens eine Manschette 104 angeordnet ist. Die Manschette 104 kann eine Isolierposition einnehmen, um die Fahrzeugdruckkammer 110 von einer Anhängerdruckkammer 112 bis auf eine minimale Öffnung zu isolieren und gleichzeitig eine Verbindung zwischen der Anhängerdruckkammer 112 und einer Arbeitskammer 122, die zwischen dem Steuerkolben 108 und dem Zwischenring 106 angeordnet ist, herzustellen. Über eine Feder kann die Manschette 104 in eine Verschlussposition gebracht werden, so dass die Arbeitskammer 122 fluiddicht gegenüber der Fahrzeugdruckkammer 110 und der Anhängerdruckkammer 112 abgeschlossen wird. In einer Position zwischen der Isolierposition und der Verschlussposition der Manschette 104 sind die Arbeitskammer 122, die Fahrzeugdruckkammer 110 und die Anhängerdruckkammer 112 gegeneinander fluiddurchlässig. Die Arbeitskammer 122 selbst ist über eine Öffnung in der Mantelfläche des Gehäuses mit einer an der Mantelaußenfläche angeordneten Anschluss 124 für eine Anhangersteuerdruckleitung verbunden. Über einen Druck in einer Steuerkammer 126, die an einer Deckelfläche des Steuerkolbens 108 angeordnet ist, kann die Position des Steuerkolbens 108 gesteuert werden. Eine Steuerung des Drucks in der Steuerkammer 126 kann durch eine Öffnung in der Mantelfläche des Gehäuses und einer mit der Öffnung verbundenen an der Mantelaußenfläche des Gehäuses angeordneten Anschluss 128 für eine Leitung für den Steuerdruck des Anhängersteuermoduls ermöglicht werden. Zusätzlich kann in einem Störfall der Steuerkolben 108 mittels eines Drucks in einer Backupkammer 130, die zwischen einer Deckelfläche des Gehäuses und der Steuerkammer 126 angeordnet ist, bewegt werden. Über einen an der Deckelfläche des Gehäuses angeordneten Anschluss 132 für eine Backupdruckleitung kann der Druck in der Backupkammer 130 gesteuert werden. Zusätzlich ist an einer Bodenfläche des Gehäuses eine Entlüftungskammer 134 angeordnet, über die das Druckmittel entweichen kann.
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2 zeigt eine Darstellung einer Anordnung von Bauelementen auf einer Fahrzeugseite 200a und auf einer Anhängerseite 200b in der das Anhängersteuermodul in ein Fahrzeug auf der Fahrzeugseite 200a integriert ist. Im Folgenden sind sämtliche Verbindungen als fluiddichte Verbindungen ausgestaltet. Anders ausgestaltete Verbindungen werden ausdrücklich gekennzeichnet. Ein Bremsdruckbehälter 202 ist mit einem Bremspedal 204 verbunden. Das Bremspedal 204 ist einerseits über eine Backupleitung 206 mit dem Anhängersteuermodul 100 verbunden und andererseits besteht eine elektrische Verbindung 208 zu einer Einlass/Auslassventilanordnung 210. Die Einlass/Auslassventilanordnung 210 wird mittels eines Fahrzeugdruckbehälters 212 über eine Speisedruckleitung 214 mit Druckmittel wie beispielsweise Druckluft versorgt. Parallel zur Speisedruckleitung 214 wird über eine Fahrzeugdruckleitung 216 das Anhängersteuermodul 100 mit dem Fahrzeugdruckbehälter 212 verbunden. Abgehend von der Einlass/Auslassventilanordnung 210 wird über eine Leitung 218 für den Steuerdruck des Anhängersteuermoduls der Steuerkolben des Anhängersteuermoduls 100 betätigt. Weiterhin ist eine Feststellbremsanlage 220 eingangsseitig mit dem Fahrzeugdruckbehälter 212 ausgangsseitig mit dem Anhängersteuermodul 100 verbunden. Auf der Anhängerseite 200b wird das Anhängerbremsventil 222 über eine Anhängersteuerdruckleitung 224 mit dem Anhängersteuermodul 100 verbunden damit ein Bremszylinder 226 gesteuert. Das Anhängerbremsventil 222 wird ausgehend von dem Anhängersteuermodul 100 über eine Anhängerdruckleitung 228 mit einem zur Betätigung des Bremszylinders 226 notwendigen Druckmittel versorgt.
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Die Funktion des Anhängersteuermoduls 100 wird nachfolgend bezugnehmend auf 1 und 2 näher erläutert. Im Fall einer Bremsung wird über ein Bremspedal ein Druck in der Leitung 218 für den Steuerdruck des Anhängersteuermoduls 218 aufgebaut und der Steuerkolben 108 in Richtung des Zwischenrings 106 bewegt, so dass mithilfe des Kolbens die Manschette 104 in eine Zwischenposition zwischen der Isolierposition und der Verschlussposition gebracht wird. Dadurch kann ein Druck in der Anhängersteuerdruckleitung 224 über einen Verbindungsweg vom Fahrzeugdruckbehälter 212, Fahrzeugdruckkammer 110, Anhängerdruckkammer 112 zur der Arbeitskammer 122 hergestellt werden. Ein Ansteigen des Drucks in der Anhangersteuerdruckleitung 224 über einen Schwellwert bewirkt ein Auslösen der Bremse des Anhängers.
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Fällt der Druck in der Anhängerdruckleitung 228 beispielsweise durch ein Leck in der Anhängerdruckleitung 228 oder einem Abriss der Anhängerdruckleitung 228, so entleert sich der Anhängervorratsdruckbehälter bis dieser unter einen Schwellwert des Drucks sinkt und eine Bremsung im Anhänger eingeleitet. Der Anhänger kann in diesem Fall (eventuell bis auf eine manuelle Rückstellung) nur dann bewegt werden, wenn wieder ein bestimmter Druckanstieg in der Anhängerdruckleitung 228 erfolgt.
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Befindet sich das Anhängersteuermodul 100 zunächst in einer Position der Fahrstellung, so wie es in der durch eine Mittellinie separierte linke Teilfigur von 1 dargestellt ist, und ist die Anhangersteuerdruckleitung 224 geöffnet, dann herrscht in der Arbeitskammer 122 ein Umgebungsdruck, der dem Normaldruck entspricht. Bei Betätigung des Bremspedals wird ein Druck in der Steuerkammer 126 über die Leitung 218 für den Steuerdruck des Anhängersteuermoduls aufgebaut. Dadurch bewegt sich der Steuerkolben 108 in Richtung des Zwischenrings 106 und der Kolben bewegt die Manschette 104 in die Zwischenposition. In der Steuerkammer 126 kann kein Druck aufgebaut werden obwohl eine Verbindung zwischen dem Fahrzeugdruckbehälter 212 und der Anhängersteuerdruckleitung 224 besteht, jedoch das Druckmittel, beispielsweise über ein Leck, der Anhängersteuerdruckleitung 224 entweichen kann. Die veränderten Druckverhältnisse in der Steuerkammer 126 bewirken ein Mitbewegen des Zwischenrings 106 mittels des Anschlags, so dass die Manschette 104 in die Isolierposition gebracht werden kann, so wie es in der durch die Mittellinie separierte rechte Teilfigur von 1 dargestellt ist. In der Isolierposition der Manschette 104, die auch als Abrissfall bezeichnet wird, kann die Fahrzeugdruckleitung 216 von der Anhängerdruckleitung 228 bis auf eine minimale Öffnung isoliert und zugleich eine Verbindung zwischen der Anhängerdruckleitung 228 und der Anhängersteuerdruckleitung 224 hergestellt werden. Der Druck in der Anhängerdruckleitung 228 kann sich, beispielsweise über das Leck in der Anhängersteuerdruckleitung 224 abbauen. Dies entspricht demnach dem Fall eines Lecks in der Anhängerdruckleitung 228 und der Bremsvorgang des Anhängers wird eingeleitet.
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Gesetzlich wird vom Gesetzgeber gefordert, dass bei Abriss der gelben Leitung 224 von einem Anschluss 124 bei einer Vollbremsung ein Druck in einer roten Leitung 228 an einem Anschluss 116 innerhalb von 2 s auf 1,5 bar abfällt. Dies wird verwirklicht, indem die Fahrzeugdruckleitung 216 bis auf einen Querschnitt von ca. 2 mm innerhalb der Ventileinheit 102 abgeklemmt wird und die Bremsleitung 224 über das Relaisventil 104 direkt mit der Vorratsleitung 228 verbunden ist. Somit wird der Druck von der Vorratsleitung 228 über das Loch in der Bremsleitung 224 abgebaut.
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Mit der vorliegenden Erfindung wird eine Gegenkraft zur Kraft von dem Druck in der Steuerkammer pneumatisch aufgebracht, ohne dass eine Feder in der Arbeitskammer verwendet werden braucht. Hierzu wird ein bisher unbewegliches Distanzstück 106 über einer Ventileinheit 102 beweglich gestaltet. Das Distanzstück 106 wird in der weiteren Beschreibung als Zwischenring 106 bezeichnet. An einer zur Arbeitskammer 122 weisenden Fläche des Zwischenrings 106 wird diese Fläche mit einem dem aktuellen Trailersteuerdruck entsprechenden Druck in der Arbeitskammer 122 beaufschlagt. An einer zur Druckkammer 118 der Feststellbremse weisenden Fläche des Zwischenrings 106 wirkt auf der Gegenseite ein Druck aus der Feststellbremsanlage. Ein Steuerkolben 108 wird in seiner freien Bewegung durch einen Anschlag am Zwischenring 106 so begrenzt, dass der Steuerkolben 108 einen normalen Regelweg ungehindert zurücklegen kann. Einen für eine Abreißfunktion nötigen größeren Weg kann der Steuerkolben 108 nur unter einer Mitbewegung des Zwischenrings 106 zurücklegen. Die dazu erforderliche Kraft ist abhängig vom Druck in der Feststellbremsanlage. Eine Umsetzung der Abreißfunktion ist bei ein und demselben Anhängersteuermodul 100 (TCM) nur noch abhängig von den Druckverhältnissen zwischen dem Vorratsdruck, der den maximalen Steuerdruck vorgibt, dem Druck in der Feststellbremsanlage und den aktuellen Drücken in der Steuerkammer 126 und in der Arbeitskammer 122. Eine Reduzierung des Vorratsdruckes z. B. zieht eine Reduzierung des maximalen Steuerkammerdruckes nach sich. Damit kann der Steuerkolben 108 im Abrissfall nur mit einer geringeren maximalen Kraft auf den Zwischenring 106 drücken und die Absperrung des Trailervorrates 112 vom Truckvorrat 110 vornehmen. Um diesen Druck auf den Steuerkolben zu erhöhen, wird nach einer bestimmten Zeit ein erhöhter Druck über die Backupkammer 130 in die Steuerkammer 126 eingeführt. Hierzu kann eine fluiddurchlässige Verbindung zwischen der Backupkammer 130 und der Steuerkammer 126 gebildet sein/werden, beispielsweise durch ein Loch in dem Kolben, der die Backupkammer 130 mit der Steuerkammer 126 verbindet oder durch eine aus dem fluiddichten Gehäuse herausgeführte Bypass-Leitung, die die Backupkammer 130 mit der Steuerkammer 126 verbindet. Ferner kann auch ein Ventil in einer Zuleitung der Backup-Leitung nach einer bestimmten Zeit geöffnet werden, um eine Druckübertragung von der Backup-Kammer 130 in die Steuerkammer 126 zu bewirken. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass der Druck in der Steuerkammer 126 sicher eingestellt werden kann.
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3 zeigt ein Verfahren 300 zum Betreiben eines Anhängersteuermoduls 100. Dabei weist das Verfahren 300 einen Schritt des Bereitstellens 302 eines Fahrzeugdrucks in der Fahrzeugdruckkammer 110, um mit Hilfe der fluiddurchlässigen Verbindung zwischen der Fahrzeugdruckkammer 110 und der Anhängerdruckkammer 112 der Ventileinheit 102 einen Anhängerdruck in der Anhängerdruckkammer 112 zu erreichen. Ferner umfasst das Verfahren 300 einen Schritt des Erhöhens 304 eines Steuerdrucks in der Steuerkammer 126 auf, um eine Bewegung des Steuerkolbens 108 in Richtung der Ventileinheit 102 zu bewirken. Dabei entspricht der Anhängerdruck dem Fahrzeugdruck. In einem Schritt des Herstellens 306 wird die fluiddurchlässige Verbindung zwischen der Fahrzeugdruckkammer 110 und der Arbeitskammer 122 durch das von dem Steuerkolben 108 betätigte Dichtelement 104 hergestellt, um in der Arbeitskammer 122 ein Druckniveau entsprechend dem Steuerdruck einzustellen. Weiterhin umfasst das Verfahren 300 einen Schritt des Einstellens 308 eines Betriebsdrucks in der Druckkammer der Feststellbremse 118. Ferner weist das Verfahren 300 einen Schritt des Mitbewegens 310 des Zwischenelements mit dem Steuerkolben auf, wenn der Fahrzeugdruck in der Arbeitskammer 122 unter einen Schwellwert fällt, wobei der Schwellwert vom Betriebsdruck abhängig ist. In einem Schritt des Verengens 312 wird die fluiddurchlässige Verbindung zwischen der Fahrzeugdruckkammer 110 und der Arbeitskammer 122 mittels des mit dem Steuerkolben 108 betätigten Dichtelements 104 verengt, um eine Öffnung mit einer vorbestimmten Öffnungsfläche zwischen der Fahrzeugdruckkammer 110 und der Arbeitskammer 112 und/oder Fahrzeugdruckkammer 110 und der Anhängerdruckkammer 112 zu erhalten. Zusätzlich umfasst das Verfahren 300 einen Schritt des Reduzierens 314 des Anhängerdrucks in der Anhängerdruckkammer 112 über die Arbeitskammer 122 mit Hilfe des zweiten Anschlusses 124.
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Die beschriebenen Ausführungsbeispiele sind nur beispielhaft gewählt und können miteinander kombiniert werden.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Anhängersteuermodul
- 102
- Ventileinheit
- 104
- Manschette
- 106
- Zwischenring
- 108
- Steuerkolben
- 110
- Fahrzeugdruckkammer
- 112
- Anhängerdruckkammer
- 114
- Anschluss für eine Fahrzeugdruckleitung
- 116
- Anschluss für eine Anhängerdruckleitung
- 118
- Druckkammer der Feststellbremse
- 120
- Anschluss für eine Druckleitung der Feststellbremse
- 122
- Arbeitskammer
- 124
- Anschluss für eine Anhängersteuerdruckleitung
- 126
- Steuerkammer
- 128
- Anschluss für eine Leitung für den Steuerdruck des Anhängersteuermoduls
- 130
- Backupkammer
- 132
- Anschluss für eine Backupdruckleitung
- 134
- Entlüftungskammer
- 200a
- Fahrzeugseite
- 200b
- Anhängerseite
- 202
- Bremsdruckbehälter (> 9 bar)
- 204
- Bremspedal
- 206
- Backupleitung
- 208
- Elektrische Verbindung
- 210
- Einlass/Auslassventilanordnung
- 212
- Fahrzeugdruckbehälter (< 8.5 bar)
- 214
- Speisedruckleitung
- 216
- Fahrzeugdruckleitung
- 218
- Leitung für den Steuerdruck des Anhängersteuermoduls
- 220
- Feststellbremse
- 222
- Anhängerbremsventil
- 224
- Anhängersteuerdruckleitung
- 226
- Bremszylinder
- 228
- Anhängerdruckleitung
- 300
- Verfahren zum Betreiben eines Anhängersteuermoduls
- 302
- Schritt des Erhöhens
- 304
- Schritt des Bereitstellens
- 306
- Schritt des Herstellens
- 308
- Schritt des Einstellens
- 310
- Schritt des Mitbewegens
- 312
- Schritt des Verengens
- 314
- Schritt des Reduzierens
