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Stand der Technik
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Die Erfindung geht aus von einer Bremseinrichtung eines Fahrzeugs mit einer Betriebsbremseinrichtung, die wenigstens einen Betriebsbremsdruck führenden Betriebsbremskreis und eine von einer elektrischen Energiequelle mit elektrischem Strom versorgte Feststellbremseinrichtung aufweist, welche einen elektrischen Feststellbremswertgeber beinhaltet und durch diesen gesteuert ist und bei welcher abhängig von einer Betätigung des elektrischen Feststellbremswertgebers Feststellbremssignale in ein elektronisches Steuergerät eingesteuert werden, welches anhand der Feststellbremssignale eine Magnetventileinrichtung betätigt, die wenigstens einen aktiven druckmittelbetätigten Feststellbremsaktuator durch Druckmittelzufuhr zuspannt.
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Aus dem älteren Stand der Technik, z.B. aus
WO 97/32767 A1 sind handbetätigbare pneumatische Parkbremsventile bekannt, die im Fahrerhaus angeordnet sind und durch welche Federspeicherbremszylindern zum Zuspannen und Lösen gesteuert werden. Hierzu müssen allerdings pneumatische Leitungen vom Fahrerhaus bis zu den Federspeicherbremszylindern an den Achsen gezogen werden, was aus heutiger Sicht aus Aufwandsgründen unerwünscht ist. Insbesondere ist eine pneumatische Verrohrung bis in ein kippbares Fahrerhaus problematisch, da dann flexible, die Kippbewegung tolerierende Kupplungen und Leitungen vorgesehen werden müssen.
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Aus diesem Grund sind elektro-pneumatische Feststellbremseinrichtungen entwickelt worden, bei welchen über einen im Fahrerhaus angeordneten, elektrischen Feststellbremswertgeber der Fahrerfeststellbremswunsch eingegeben und über eine elektrische Signalleitung an ein z.B. am Rahmen angeordnetes elektro-pneumatisches Feststellbremsmodul geleitet wird.
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Aus der
EP 2 055 542 A1 ist eine solche elektro-pneumatische Feststellbremseinrichtung bekannt, mit einem handbetätigbaren elektrischen und in einem Fahrerhaus angeordneten Feststellbremssignalgeber, über welchen der Feststellbremswunsch mittels einer elektrischen Signalleitung einem elektronischen Steuergerät eines Feststellbremsmoduls übermittelt wird, das wiederum von dem Steuergerät ansteuerbare Magnetventile enthält. Diese Magnetventile steuern über einen pneumatischen Anschluss des Feststellbremsmoduls Steuerkammern von Federspeicherbremszylinder an, welche als passive Bremszylinder ausgebildet sind. Dabei wird durch Belüftung der Steuerkammern die Federspeicherbremse gelöst und durch Entlüftung zugespannt, wobei eine oder mehrere Speicherfedern den Federspeicherbremskolben in Zuspannrichtung belasten.
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Weiterhin ist aus der
DE 10 2012 002 730 A1 ein kombinierter Betriebsbrems- und Feststellbremszylinder bekannt, bei dem der Feststellbremszylinder ebenfalls pneumatisch betätigt ist, jedoch ohne Speicherfedern. Dort wird über eine Ventileinrichtung ein Druckanschluss des aktiven Feststellbremszylinders belüftet, um die Feststellbremse zuzuspannen, welche dann über eine Verriegelungseinrichtung verriegelt werden kann. Die Ventileinrichtung kann dabei beispielsweise ebenfalls durch über ein elektronisches Steuergerät angesteuerte Magnetventile gebildet werden, wobei das Steuergerät dann ebenfalls durch einen im Fahrerhaus angeordneten Feststellbremssignalgeber mit elektrischen Feststellbremswunschsignalen angesteuert wird.
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Falls bei einer anfangs beschriebenen rein pneumatischen Feststellbremseinrichtung die Stromversorgung ausfällt bzw. in der Elektrik/Elektronik ein Fehler auftritt, so kann der Fahrer die rein pneumatische Feststellbremseinrichtung noch aktivieren. Dies ist jedoch bei elektrisch betätigten Feststellbremseinrichtungen über den elektrischen Feststellbremswertgeber nicht mehr möglich, weil bei einem Ausfall der Stromversorgung bzw. einem Fehler in der Elektrik/Elektronik auch die Feststellbremseinrichtung ausfällt.
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Demgegenüber ist ein System, welches die elektrische Feststellbremseinrichtung bei einem Ausfall der Stromversorgung bzw. bei einem Fehler in der Elektrik/Elektronik sofort automatisch zuspannen würde, insofern gefährlich, als dann während der Fahrt plötzlich eine Vollbremsung eingeleitet wird.
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Der vorliegenden Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine Bremseinrichtung der eingangs erwähnten Art derart weiter zu entwickeln, dass der Feststellbremsaktuator der elektrischen Feststellbremseinrichtung bei einem Ausfall der Stromversorgung bzw. bei einem Fehler in der Elektrik/Elektronik noch zuspannbar ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale von Anspruch 1 gelöst.
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Offenbarung der Erfindung
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Die Erfindung sieht eine Druckmittelverbindung zwischen wenigstens einem Betriebsbremsdruck führenden Betriebsbremskreis und dem durch Druckmittel betätigbaren Feststellbremsaktuator vor, um durch Zufuhr von Betriebsbremsdruck aus wenigstens einem Betriebsbremskreis den Feststellbremsaktuator zuzuspannen, sowie eine in die Druckmittelverbindung geschaltete Ventileinrichtung, durch welche die Druckmittelverbindung zwischen dem wenigstens einen, den Betriebsbremsdruck führenden Betriebsbremskreis und dem Feststellbremsaktuator absperrbar ist.
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Damit wird der Betriebsbremsdruck von einem oder mehreren Betriebsbremskreisen benutzt, um die Feststellbremseinrichtung zuzuspannen, falls diese in ihrem elektrischen Teil oder in der elektrischen Stromversorgung einen Fehler oder eine Störung aufweist. Denn in einem solchen Fall könnte die Feststellbremseinrichtung nicht mehr von dem elektrischen Feststellbremswertgeber betätigt werden bzw. es wäre auch deren elektronisches Steuergerät funktionslos.
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Damit aber die Feststellbremse nicht automatisch zusammen mit jeder Betätigung der Betriebsbremse zugespannt wird, welche den Betriebsbremsdruck erzeugt, ist die Ventileinrichtung vorgesehen, welche den Betriebsbremsdruck zurückhält und erst bei einem Ausfall der elektrischen Stromversorgung oder bei Auftreten eines Fehlers in der Elektrik/Elektronik bzw. eine gewisse Zeitspanne danach den Betriebsbremsdruck des wenigstens einen Betriebsbremskreises auf den Feststellbremsaktuator schaltet.
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Der Begriff „Ventileinrichtung“ ist weit auszulegen, insbesondere kann die Ventileinrichtung auch Bauteile und Baugruppen enthalten, welche keine typische Ventilfunktionen ausführen, wie beispielsweise eine Drossel, wie weiter unten noch ausgeführt wird.
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Somit ist wenigstens gewährleistet, dass die elektrische Feststellbremse auch bei einem Ausfall der elektrischen Stromversorgung oder bei einem Fehler in der Elektrik/Elektronik noch betätigt bzw. zugespannt werden kann.
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Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der in den unabhängigen Ansprüchen angegebenen Erfindung möglich.
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Gemäß einer ersten Variante beinhaltet die Ventileinrichtung wenigstens ein von einem elektronischen Steuergerät elektrisch gesteuertes Magnetventil, welches den an einem Eingangsanschluss anstehenden Betriebsbremsdruck des Betriebsbremskreises bei intakter elektrischer Stromversorgung oder bei intakter Elektrik/Elektronik der Feststellbremseinrichtung gegenüber einem Ausgangsanschluss gemäß einer Sperrstellung sperrt und bei gestörter elektrischer Stromversorgung oder bei gestörter Elektrik/Elektronik der Feststellbremseinrichtung an den Ausgangsanschluss gemäß einer Durchlassstellung weiterleitet. Damit steuert das wenigstens eine Magnetventil abhängig vom Auftreten einer Störung in der Stromversorgung bzw. in der Elektrik/Elektronik den an seinem Eingangsanschluss anstehenden Betriebsbremsdruck an seinen Ausgangsanschluss weiter.
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Besonders bevorzugt wird das Magnetventil durch ein 2/2-Wege-Magnetventil gebildet, welches in die Durchlassstellung federbelastet und durch Bestromung durch das Steuergerät in die Sperrstellung schaltbar ist. Falls daher die Stromversorgung ausfällt bzw. ein Fehler in der Elektrik/Elektronik auftritt, wird der bis dahin bestromte elektrische Steueranschluss des Magnetventils entstromt, so dass das Magnetventil von seiner Sperrstellung federbelastet in seine Durchlassstellung schalten kann.
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Gemäß einer Weiterbildung der ersten Variante beinhaltet die Ventileinrichtung wenigstes ein dem Magnetventil nachgeschaltetes Zeitglied, welches den an dem Ausgangsanschluss des (in Durchlassstellung geschalteten) Magnetventils anstehenden Betriebsbremsdruck erst nach Ablauf einer Zeitspanne weiterleitet, welche notwendig ist, um das Fahrzeug über die Betriebsbremseinrichtung vom Fahrzustand in den Stillstand einzubremsen. Der Hintergrund dieser Maßnahme besteht darin, dass verhindert werden soll, dass die Feststellbremse sofort nach dem Auftreten des Fehlers in der Elektrik/Elektronik bzw. in der Stromversorgung, der auch während der Fahrt auftreten kann, automatisch zugespannt wird. Die Zeitspanne wird dabei so bemessen, dass ein auch mit hoher Geschwindigkeit in Fahrt befindliches Fahrzeug innerhalb dieser Zeitspanne nach Einleitung des Betriebsbremsvorgangs aufgrund der Betriebsbremsung bis in den Stillstand gebremst wird. Diese Zeitspanne kann insbesondere durch Versuche ermittelt werden.
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Besonders bevorzugt wird das Zeitglied durch eine Drossel gebildet, welche den vom Magnetventil herangeführten Druckmittelstrom des Betriebsbremskreises drosselt.
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Gemäß einer weiteren Fortbildung der ersten Variante kann die Ventileinrichtung wenigstes einen dem Zeitglied nachgeschalteten Druckspeicher beinhalten, welcher dann einen Druckvorrat für den Betriebsbremsdruck bildet.
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Eine weitere Fortbildung der ersten Variante sieht vor, dass die Ventileinrichtung wenigstens ein dem Druckspeicher nachgeschaltetes Druckschwellenventil beinhaltet, welches einen an seinem Eingangsanschluss anstehenden Eingangsdruck erst dann an seinen mit dem Feststellbremsaktuator verbundenen Ausgangsanschluss weiterschaltet, wenn der Eingangsdruck eine definierte Druckschwelle erreicht hat, welche notwendig ist, um den Feststellbremsaktuator in Zuspannstellung zu bringen. Damit wird sichergestellt, dass nur ein Betriebsbremsdruck, welcher den Feststellbremsaktuator auch zuzuspannen vermag, an den Feststellbremsaktuator weiter gesteuert wird.
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Gemäß einer zweiten Variante beinhaltet die Ventileinrichtung ebenfalls wenigstens ein Druckschwellenventil. Im Unterschied zur ersten Variante steht aber an seinem Eingangsanschluss der Betriebsbremsdruck des wenigstens einen Betriebsbremskreises an. Dieser Betriebsbremsdruck wird dann an den Ausgangsanschluss des Druckschwellenventils erst weitergeschaltet, wenn dieser Betriebsbremsdruck die definierte Druckschwelle erreicht hat, welche notwendig ist, um den Feststellbremsaktuator in Zuspannstellung zu bringen.
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Das Druckschwellenventil wird bei beiden Varianten bevorzugt durch ein Rückschlagventil gebildet wird, insbesondere durch ein federbelastetes Rückschlagventil, welches erst bei Erreichen des anhand der Federvorspannung eingestellten Öffnungsdrucks (Druckschwelle) öffnet, aber bei niedrigeren Drücken schließt.
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Bei der zweiten Variante beinhaltet die Ventileinrichtung weiterhin wenigstens ein durch ein Bedienorgan von einer Bedienperson betätigbares und dem Druckschwellenventil nachgeordnetes Schaltventil, dessen Eingangsanschluss mit dem Ausgangsanschluss des Druckschwellenventils in Verbindung steht und welches gemäß einer Sperrstellung seinen Eingangsanschluss gegenüber einem Ausgangsanschluss sperrt, der mit dem Feststellbremsaktuator verbunden ist und gemäß einer Durchlassstellung an den Ausgangsanschluss weiterleitet.
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Diese zweite Variante hat gegenüber der ersten Variante den Vorteil, dass die Betätigung des Schaltventils durch eine Bedienperson jederzeit und bedarfsweise insbesondere dann erfolgen kann, wenn die Bedienperson bzw. der Fahrer nach Betätigung der Betriebsbremse den Fahrzeugstillstand feststellt.
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Damit die eingangs genannten Nachteile hinsichtlich einer pneumatischen Verrohrung in die Fahrerkabine vermieden werden, ist die Ventileinrichtung mit dem Schaltventil bevorzugt zur Anbringung außerhalb einer Fahrerkabine des Fahrzeugs vorgesehen und von einer Bedienperson durch Zugbetätigungsmittel von der Sperrstellung in die Durchlassstellung schaltbar. Die Zugbetätigungsmittel sind dabei bevorzugt ausgebildet, um einerseits von dem Schaltventil weg und durch eine bodenseitige Öffnung der Fahrerkabine in eine kippbare Fahrerkabine des Fahrzeugs hineinzuragen und um andererseits Schwenkbewegungen der Fahrerkabine gegenüber dem Rahmen des Fahrzeugs folgen zu können. Dies kann beispielsweise durch einen elastischen Stab bewerkstelligt werden, welcher der Kippbewegung der Fahrerkabine folgen kann und sich dabei elastisch verformt.
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Zugbetätigungsmittel wie Zugknöpfe, Zugschlaufen oder Zugstäbe sind gegenüber Druckbetätigungsmitteln zu bevorzugen, da Druckbetätigungsmittel eher aus Versehen betätigt werden können.
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Bei beiden Varianten kann in einer Druckmittelleitung zwischen der Ventileinrichtung und dem Feststellbremsaktuator ein Rückschlagventil angeordnet sein, welches eine Zuströmung von Druckmittel in den Feststellbremsaktuator ermöglicht, aber eine Rückströmung verhindert. Dadurch wird eine Rückströmung von Druckmittel vom Feststellbremsaktuator in die Ventileinrichtung verhindert und somit ein Lösen der Feststellbremse.
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Die Feststellbremse bzw. der Feststellbremsaktuator soll demgegenüber erst dann wieder gelöst werden können, wenn die elektrische Stromversorgung der Feststellbremseinrichtung wieder vorhanden bzw. die Störung in der Elektrik/Elektronik behoben ist.
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Der Feststellbremsaktuator wird in beiden Varianten beispielsweise durch eine einem Betriebsbremsaktuator zugeordnete pneumatisch-mechanische Arretiervorrichtung gebildet, welche zum Zuspannen der Feststellbremse die zugespannte Betriebsbremse arretiert.
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Die Betriebsbremseinrichtung ist insbesondere eine elektro-pneumatische oder elektro-hydraulische Betriebsbremseinrichtung, mit einem vorrangigen elektrischen Betriebsbremskreis und wenigstens einem nachrangigen pneumatischen oder hydraulischen Betriebsbremskreis als Rückfallebene, welcher dann den Betriebsbremsdruck führt, der hier auch zum Zuspannen der Feststellbremseinrichtung genutzt wird.
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Alternativ kann die Betriebsbremseinrichtung auch eine rein pneumatische oder rein hydraulische Betriebsbremseinrichtung sein, mit einem wenigstens einem pneumatischen oder hydraulischen Betriebsbremskreis, welcher dann den Betriebsbremsdruck zum Zuspannen der Feststellbremseinrichtung führt. Die Erfindung betrifft auch ein Fahrzeug beinhaltend eine oben beschriebene Bremseinrichtung.
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Um in die Fahrerkabine geführte pneumatische oder hydraulische Leitungen zu vermeiden, ist die Ventileinrichtung bevorzugt an einem Rahmen oder an einem Chassis des Fahrzeugs außerhalb der Fahrerkabine angeordnet. Genaueres geht aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen hervor.
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Zeichnung
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Nachstehend sind Ausführungsbeispiele der Erfindung in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt
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1 ein Schaltschema einer ersten Variante einer Bremseinrichtung gemäß der Erfindung;
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2 ein Schaltschema einer zweiten Variante einer Bremseinrichtung gemäß der Erfindung.
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3 ein Eingangsdruck/Ausgangsdruck-Diagramm eines in der Bremseinrichtung verwendeten Druckschwellenventils.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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In 1 ist eine elektronisch geregelte Bremseinrichtung (EBS) 1 eines schweren Nutzfahrzeugs mit Eignung zum Anhängerbetrieb gemäß einer ersten Variante der Erfindung gezeigt, mit einer elektro-pneumatischen Betriebsbremseinrichtung, die einen vorrangigen elektro-pneumatischen Bremskreis 2 und demgegenüber nachrangige pneumatische Betriebsbremskreise, hier einen pneumatischen Vorderachsbremskreis 4 und einen pneumatischen Hinterachsbremskreis 6 als Rückfallebene beinhaltet. Bei der Bremseinrichtung wird der Betriebsbremsdruck elektronisch geregelt.
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Der vorrangige elektro-pneumatische Bremskreis 2 beinhaltet einen elektrischen Kanal 36 eines Fußbremsmoduls 7, welcher abhängig von einer Betätigung einer Fußbremsplatte über eine elektrische Signalleitung 8 ein elektrisches Bremsanforderungssignal an ein beispielsweise zentrales Bremssteuergerät 9 steuert, welches dann bremsanforderungssignalabhängig über Signalleitungen zwei 1-Kanal-Druckregelmodule 10 an der Vorderachse bzw. ein 2-Kanal-Druckregelmodul an der Hinterachse 12 ansteuert.
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Die Druckregelmodule 10, 12 sind mittels einer Versorgungsleitung 14 vom Vorratsdruck eines Druckluftvorrats 16 druckluftversorgt und beinhalten in bekannter Weise eine Einlass-/Auslassventil-Kombination zur Steuerung eines Relaisventils sowie einen Drucksensor für jeden Kanal, um den an einem Arbeitsanschluss ausgesteuerten Bremsdruck für Betriebsbremszylinder 18 an der Vorderachse bzw. Hinterachse zu messen und den Istwert an ein im betreffenden Druckregelmodul 10, 12 integriertes elektronisches Steuergerät im Sinne eines Soll-Istwertabgleichs zu melden. Die Druckregelmodule 10, 12 modulieren dann aus dem Vorratsdruck einen der elektrischen Sollwertvorgabe entsprechenden Bremsdruck an ihre Arbeitsanschlüsse, welche über pneumatische Druckleitungen 20 mit den aktiven Betriebsbremszylindern 18 in Verbindung stehen.
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Die Betriebsbremszylinder 18 an den Vorderrädern bzw. an den Hinterrädern betätigen hier beispielsweise Scheibenbremsen 22, genauer Bremsbeläge, welche mit je einer Bremsscheibe zusammen wirken.
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Die lokalen Steuergeräte der Druckregelmodule 10, 12 beinhalten auch ABS-Routinen zur Realisierung einer radweisen bzw. achsweisen Bremsschlupfregelung. Das zentrale Bremssteuergerät 9 kann hier beispielsweise Routinen eines ESP (Elektronisches Stabilitätsprogramm) enthalten.
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Parallel zu den elektrischen Signalen erzeugt das Fußbremsmodul 7 in dem pneumatischen Hinterachsbremskreis 6 und in dem pneumatischen Vorderachsbremskreis 4 auf der Basis eines von einem Druckluftvorrat 16 über eine Versorgungsleitung 14 herangeführten Vorratsdrucks jeweils einen pneumatischen Betriebsbremsdruck, der abhängig von der Betätigung der Fußbremsplatte ist und über pneumatische Leitungen 24 pneumatischen Eingangsanschlüssen der Druckregelmodule 10, 12 zugeführt werden. In jedem Druckregelmodul 10, 12 ist ein sog. Backup-Magnetventil vorhanden, welches bei intakter Elektrik/Elektronik und in bestromtem Zustand den vom Hinterachsbremskreis 6 bzw. vom Vorderachsbremskreis 4 stammenden Betriebsbremsdruck gegenüber dem jeweiligen Arbeitsanschluss sperren, welcher über die pneumatischen Druckleitungen 20 mit den Betriebsbremszylindern 18 in Verbindung stehen. Erst bei einem Ausfall bzw. einer Störung der Elektrik/Elektronik schalten diese Backup-Magnetventile unbestromt und federbelastet in ihre Durchlassstellung, in welcher dann der jeweilige Betriebsbremsdruck an die Betriebsbremszylinder 18 weiter gesteuert werden kann.
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Neben der Betriebseinrichtung umfasst die Bremseinrichtung eine Feststellbremseinrichtung, welche einen elektrischen Feststellbremswertgeber 26, hier beispielsweise einen elektrischen Parkbremshebel beinhaltet und durch diesen gesteuert ist. Abhängig von einer Betätigung des elektrischen Feststellbremswertgebers 26 werden Feststellbremsanforderungssignale über eine Signalleitung 27 hier bevorzugt in das zentrale Bremssteuergerät 9 eingesteuert, in welchem hier vorzugsweise die Feststellbremsroutinen implementiert sind. Alternativ könnte auch ein separates Feststellbremssteuergerät vorgesehen werden. Die Feststellbremsroutinen können neben der reinen Feststellbremsfunktion („Feststellbremse zuspannen bzw. lösen“) noch weitere Funktionen umfassen, wie beispielsweise eine Anhängerkontrollfunktion, eine Hilfsbremsfunktion oder eine Streckbremsfunktion.
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Das zentrale Bremssteuergerät 9 übermittelt dann die Feststellbremsanforderungssignale hier bevorzugt an das lokale Steuergerät des Druckregelmoduls 12 der Hinterachse, welches über eine hier beispielsweise 6-polige elektrische Steuerleitung 30 an jedem Rad der Hinterachse angeordnete und hier nicht separat gezeigte Magnetventile 32 abhängig von den Feststellbremsanforderungssignalen betätigt. Diese Magnetventile 32 sind derart ausgeführt, dass sie im Feststellbremsanforderungsfall, d.h. in bestromtem Zustand den in den Druckleitungen 20 jeweils anstehenden Betriebsbremsdruck jeweils auf eine pneumatisch-mechanische Arretiervorrichtung 34 als druckmittelbetätigten Feststellbremsaktuator schalten, welche durch den Betriebsbremsdruck aktiv betätigt, die mittels des Betriebsbremsdrucks zugespannten Betriebsbremszylinder zum Feststellbremsen arretiert. Im unbestromten Zustand schalten diese Magnetventile 32 in ihre Sperrstellung, so dass die Arretiervorrichtungen 34 nicht aktiviert werden können. Vorzugsweise sind diese Magnetventile 32 2/2-Wegemagnetventile mit Durchlass- und Sperrstellung, wobei je Arretiervorrichtung 34 an der Hinterachse ein solches Magnetventil 32 vorhanden ist. Die Endstufen für diese Magnetventile 32 sind bevorzugt im 2-Kanal-Druckregelmodul 12 der Hinterachse angeordnet.
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Der die pneumatisch betätigten Arretiervorrichtungen 34 betätigende Betriebsbremsdruck für die Hinterachse, welcher in den Druckleitungen 20 ansteht, kann durch den elektrischen Kanal 36 des Fußbremsmoduls 7 bzw. im elektropneumatischen Bremskreis 2 oder, im Defektfall der Elektrik/Elektronik durch den pneumatischen Hinterachskanal 38 des Fußbremsmoduls 7 bzw. im Hinterachsbremskreis 6 erzeugt werden. Neben dem pneumatischen Hinterachskanal 38 beinhaltet das Fußbremsmodul 7 auch einen pneumatischen Vorderachskanal 40 zur Steuerung des Vorderachsbremskreises 4.
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Über die 6-poligen elektrischen Steuerleitungen 30 werden den lokalen Steuergeräten der Druckregelmodule 10, 12 außerdem Signale wie die momantane Raddrehzahl, der momentane Bremsbelagverschleiß, die Bremsbelagtemperatur sowie, an der Hinterachse der Zustand der Feststellbremse (gelöst bzw. zugespannt) übermittelt.
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Nachdem die Zuspannstellung der Betriebsbremsaktuatoren 18 (hier: pneumatisch betätigte Bremszylinder an der Hinterachse mittels der Feststellbremsaktuatoren 34 (hier: pneumatisch-mechanische Arretiervorrichtung) mechanisch arretiert worden ist, können die Betriebsbremsen gelöst werden. Die die Feststellbremsaktuatoren 34 betätigenden Magnetventile 32 schalten dann in ihre Schließstellungen zurück.
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Zum Lösen der Feststellbremse betätigt der Fahrer die Fußbremsplatte des Fußbremsventils 7 und den Feststellbremswertgeber 26, wodurch aufgrund der Betätigung des Feststellbremswertgebers 26 die die Feststellbremsaktuatoren 34 betätigenden Magnetventile 32 öffnen. Dann kann der aufgrund der Betätigung der Fußbremsplatte in den Druckleitungen 20 aufgebaute und auf die Feststellbremsaktuatoren 34 wirkende Betriebsbremsdruck dann dafür sorgen, dass die Feststellbremsaktuatoren 34 (hier: pneumatisch-mechanische Arretiervorrichtung) in ihre Lösestellung gelangen und die bisher vorliegende Arretierung der Betriebsbremsaktuatoren 18 aufheben.
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Demnach funktionieren die Feststellbremsaktuatoren 34 (pneumatisch-mechanische Arretiervorrichtung) nach dem „Kugelschreiberprinzip“, d.h. durch Druckbeaufschlagung erfolgt jeweils eine Umschaltung von „Arretieren“ bzw. „Zuspannen“ auf „Arretierung aufheben“ bzw. „Lösen“ und umgekehrt, wobei die Druckbeaufschlagung jeweils durch das zugeordnete Magnetventil 32 erfolgt, das über den Feststellbremswertgeber 26, das zentrale Bremssteuergerät 9 sowie das lokale Steuergerät des 2-Kanal-Druckregelmoduls 12 feststellbremsanforderungsabhängig elektrisch gesteuert wird, sowie über eine Betätigung des Fußbremsmoduls 7, um den Betriebsbremsdruck als Steuerdruck für die Feststellbremsaktuatoren 34 zu erzeugen. Der elektro-pneumatische Feststellbremskreis umfasst daher den Feststellbremswertgeber 26, das zentrale Bremssteuergerät 9, das lokale Steuergerät des 2-Kanal-Druckregelmoduls 12, die Magnetventile 32 sowie die Feststellbremsaktuatoren 34 (hier: pneumatisch-mechanische Arretiervorrichtungen).
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Die elektrischen/elektronischen Komponenten der Betriebsbremseinrichtung und der Feststellbremseinrichtung wie beispielsweise das zentrale Bremssteuergerät 9, die lokalen Steuergeräte in den Druckregelmoduln 10, 12, elektrische Sensoren, der elektrische Feststellbremsgeber 26, die die Feststellbremsaktuatoren 34 steuernden Magnetventile 32 werden von einer hier nicht gezeigten Stromquelle mit elektrischer Energie versorgt.
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Falls nun ein Fehler oder eine Störung in der Elektrik/Elektronik oder ein Ausfall der elektrischen Stromversorgung auftritt, dann könnte die Feststellbremseinrichtung die zugespannten Betriebsbremsen nicht mehr arretieren, weil die die Feststellbremsaktuatoren 34 betätigenden Magnetventile 32 nicht mehr oder nicht mehr ausreichend bestromt und damit geöffnet werden können.
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Mit der hier nachfolgend vorgestellten Notzuspanneinrichtung kann die Feststellbremse auch bei ausgefallener Stromversorgung bzw. bei einer Störung in der Elektrik/Elektronik zugespannt werden bzw. die zugespannten Betriebsbremsaktuatoren 18 arretieren. Hierzu sind weitere pneumatische Druckleitungen 44 von den Feststellbremsaktuatoren 34 der Hinterachse zu einer Ventileinrichtung 46 geführt, welche in 1 symbolisch von einer gestrichelten Linie umgeben ist.
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Die Ventileinrichtung 46 beinhaltet gemäß einer ersten Variante nach 1 ein von bevorzugt von dem zentralen Bremssteuergerät 9 über eine Signalleitung 48 elektrisch gesteuertes 2/2-Wege-Magnetventil 50, welches den über eine pneumatische Leitung 52 von dem Hinterachsbremskreis 6 abgezweigt den an seinem Eingangsanschluss anstehenden Betriebsbremsdruck des pneumatischen Hinterachsbremskreises 6 bei intakter elektrischer Stromversorgung oder bei intakter Elektrik/Elektronik der Feststellbremseinrichtung gegenüber einem Ausgangsanschluss gemäß einer Sperrstellung sperrt und bei gestörter elektrischer Stromversorgung oder bei gestörter Elektrik/Elektronik der Feststellbremseinrichtung an den Ausgangsanschluss gemäß einer Durchlassstellung weiterleitet. Damit steuert das 2/2-Wege-Magnetventil 50 abhängig vom Auftreten einer Störung in der Stromversorgung bzw. in der Elektrik/Elektronik den an seinem Eingangsanschluss anstehenden pneumatischen Hinterachsbremsdruck an seinen Ausgangsanschluss weiter. Dieser Hinterachsbremsdruck stellt, wie oben beschrieben, den vom Fußbremsmodul 7 im pneumatischen Hinterachsbremskreis 6 erzeugten Backup-Druck dar, für den Fall dass der vorrangige elektro-pneumatische Bremskreis 2 ausfällt.
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Das 2/2-Wege-Magnetventil 50 ist bevorzugt in seine Durchlassstellung federbelastet und durch Bestromung durch das zentrale Bremssteuergerät 9 in seine Sperrstellung schaltbar ist. Falls daher die Stromversorgung ausfällt bzw. ein Fehler in der Elektrik/Elektronik auftritt, wird der bis dahin bestromte elektrische Steueranschluss des 2/2-Wege-Magnetventils 50 entstromt, so dass es von seiner Sperrstellung federbelastet in seine Durchlassstellung schalten kann.
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Die Ventileinrichtung 46 beinhaltet weiterhin eine dem 2/2-Wege-Magnetventil 50 nachgeschaltete Drossel 54 und einen Druckluftspeicher 56, welche den an dem Ausgangsanschluss des (in Durchlassstellung geschalteten) 2/2-Wege-Magnetventils 50 anstehenden Betriebsbremsdruck erst nach Ablauf einer Zeitspanne weiterleiten, welche notwendig ist, um das Fahrzeug über die Betriebsbremseinrichtung vom Fahrzustand in den Stillstand einzubremsen. Der Hintergrund dieser Maßnahme besteht darin, dass verhindert werden soll, dass die Feststellbremse sofort nach dem Auftreten des Fehlers in der Elektrik/Elektronik bzw. in der Stromversorgung, der auch während der Fahrt auftreten kann, automatisch aktiviert wird. Die Zeitspanne wird dabei so bemessen, dass ein auch mit hoher Geschwindigkeit in Fahrt befindliches Fahrzeug innerhalb dieser Zeitspanne nach Einleitung des Betriebsbremsvorgangs aufgrund der Betriebsbremsung bis in den Stillstand gebremst wird. Diese Zeitspanne kann insbesondere durch Versuche ermittelt werden.
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Schließlich beinhaltet die Ventileinrichtung 46 ein dem Druckluftspeicher 56 nachgeschaltetes Druckschwellenventil 58, das einen an seinem Eingangsanschluss anstehenden Eingangsdruck erst dann an seinen über die weitere pneumatische Druckleitung 44 mit dem Feststellbremsaktuator 34 verbundenen Ausgangsanschluss weiterschaltet, wenn der Eingangsdruck eine definierte Druckschwelle erreicht hat, welche notwendig ist, um den Feststellbremsaktuator 34 in Zuspann- bzw. Arretierstellung zu bringen. Damit wird sichergestellt, dass nur ein Betriebsbremsdruck im Druckluftspeicher 56, welcher den Feststellbremsaktuator 34 auch zu arretieren vermag, an den Feststellbremsaktuator 34 weiter gesteuert wird.
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Das Druckschwellenventil 58 wird bevorzugt durch ein Rückschlagventil gebildet wird, insbesondere durch ein federbelastetes Rückschlagventil mit einer Art stufigem Ventilsitz, welches wie in 3 gezeigt, eine Hysterese besitzt und damit erst bei Erreichen des anhand der Federvorspannung eingestellten Öffnungsdrucks (Druckschwelle) öffnet, aber erst bei niedrigeren Drücken wieder schließt. In 3 ist der Eingangsdruck des Druckschwellenventils mit E und der Ausgangsdruck mit A bezeichnet.
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Die Ventileinrichtung 46 beinhaltet daher wenigstes einen der Drossel 54 nachgeschalteten Druckluftspeicher 56, welches zusammen mit einem Druckschwellenventil 58 die Wirkung eines Tiefpasses zum zeitverzögerten Aktivieren der Parkbremse aufweist.
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In der Ventileinrichtung 46 sind daher in Bezug auf den Strömungsweg des im Hinterachsbremskreis 6 geführten Hinterachsbremsdrucks zu den Feststellbremsaktuatoren 34 der Hinterachse das 2/2-Wege-Magentventil 50, die Drossel 54, der Druckluftspeicher 56 und das Druckschwellenventil 58 hintereinander in Reihe geschaltet.
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In der weiteren Druckleitung 44 zwischen der Ventileinrichtung 46 und den Feststellbremsaktuatoren 34 ist jeweils ein Rückschlagventil 35 angeordnet, welches eine Zuströmung von Betriebsbremsdruck in die Feststellbremsaktuatoren 34 ermöglicht, aber eine Rückströmung verhindert. Vor diesem Hintergrund ist die Funktionsweise der Notzuspanneinrichtung wie folgt:
Wenn bei ausgefallener Stromversorgung bzw. bei einer Störung in der Elektrik/Elektronik die Betriebsbremse betätigt wird, sorgen nur die in dem Vorderachsbremskreis 4 und in dem Hinterachsbremskreis 6 wirkenden Backup-Bremsdrücke, welche durch die sich dann in Durchlassstellung befindlichen Backup-Magnetventile hindurch bis zu den Betriebsbremsaktuatoren 18 durchgesteuert werden, für den Aufbau von Betriebsbremskraft, da dann der elektro-pneumatische Bremskreis 2 unwirksam ist.
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Gleichzeitig mit dem Ausfall der Stromversorgung bzw. bei einer Störung in der Elektrik/Elektronik wird das bisher bestromte 2/2-Wege-Magnetventil 50 der Ventileinrichtung entstromt, wodurch es federbelastet von seiner Sperrstellung in seine Durchlassstellung schaltet und den an seinem Eingangsanschluss nach einer Betätigung des Fußbremsmoduls 7 im Rahmen der Betriebsbremsung anstehenden pneumatischen Hinterachsbremsdruck an seinen Ausgangsanschluss weiterleitet. Mittels der Drossel 54 findet zusammen mit dem Druckluftspeicher 56 eine zeitverzögerte Weiterleitung des Hinterachsbremsdrucks derart statt, dass in dem Druckspeicher 56 erst nach einer Zeitspanne, welche notwendig ist, um das in Fahrt befindliche Fahrzeug mittels der Betriebsbremse in den Stillstand einzubremsen, der volle Hinterachsbremsdruck ansteht. Wenn der im Druckluftspeicher 56 anstehende Hinterachsbremsdruck den eingestellten Schwellwert erreicht hat, schaltet das Druckschwellenventil 58 diesen an den Ausgangsanschluss der Ventileinrichtung 46 weiter, von wo er über die weitere pneumatische Druckleitung 44 in die Feststellbremsaktuatoren 34 (pneumatisch-mechanische Arretiervorrichtungen) gelangt, damit diese in belüftetem Zustand die im Rahmen der Betriebsbremsung zugespannten Betriebsbremsaktautoren an der Hinterachse arretieren können. Die Rückschlagventile 35 verhindern einen Druckabbau an den Feststellbremsaktuatoren 34 durch Rückströmung. Im arretierten Zustand der Feststellbremsaktautoren 34 kann dann die Betriebsbremse gelöst werden.
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Folglich wird bei einer Störung oder einem Ausfall der Elektrik/Elektronik bzw. der Stromversorgung und bei einer Betätigung der Betriebsbremse die Feststellbremse im Stillstand des Fahrzeugs automatisch aktiviert, ohne dass der Fahrer hierzu den ohnehin unwirksamen Feststellbrenmswertgeber 26 betätigen müsste.
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Um die Arretierung der Feststellbremsaktuatoren 34 wieder zu lösen, muss allerdings die Stromversorgung wieder intakt sein, damit über die die Feststellbremsaktuatoren 34 normalerweise steuernden Magnetventile 32 wieder Druck abgebaut werden kann, während gleichzeitig die Betriebsbremse aktiviert ist.
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Bei der zweiten Variante gemäß 2 sind die gegenüber der ersten Variante gleich bleibenden und gleich wirkenden Bauteile und Baugruppen mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet. Der Unterschied zur ersten Variante besteht in dem Aufbau der Ventileinrichtung 46, welche in 2 ebenfalls wenigstens ein Druckschwellenventil 58 beinhaltet. Im Unterschied zur ersten Variante ist das Druckschwellenventil 58, hier bevorzugt wiederum ein federbelastetes Rückschlagventil mit dem Funktionsverhalten wie das Druckschwellenventil 58 von 1, aber mit dem Eingangsanschluss der Ventileinrichtung 46 verbunden, in welchen hier beispielsweise ebenfalls der Hinterachsbremsdruck eingesteuert wird. Dieser Hinterachsbremsdruck in der pneumatischen Leitung 52 wird dann erst an ein Schaltventil 60 weitergeschaltet, wenn er die definierte Druckschwelle erreicht hat, welche notwendig ist, um die Feststellbremsaktuatoren 34 zu arretieren.
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Bei der zweiten Variante nach 2 beinhaltet die Ventileinrichtung 46 daher ein dem Druckschwellenventil 58 in Reihe nachgeschaltetes und durch ein Bedienorgan 62 vom Fahrer betätigbares Schaltventil 60, dessen Eingangsanschluss mit dem Ausgangsanschluss des Druckschwellenventils 58’ in Verbindung steht und welches gemäß einer Sperrstellung seinen Eingangsanschluss gegenüber einem Ausgangsanschluss sperrt, der mit dem Feststellbremsaktuator 34 verbunden ist und gemäß einer Durchlassstellung an den Ausgangsanschluss weiterleitet. Das Schaltventil 60’ ist ein in seiner Sperrstellung federbelastetes 2/2-Wegeventil, welches hier beispielsweise von Hand gegen die Wirkung der Federkräfte in seine Durchlassstellung schaltbar ist.
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Die Ventileinrichtung 46 mit dem Schaltventil 60 ist bevorzugt außerhalb der Fahrerkabine des Fahrzeugs angeordnet, beispielsweise an einem Rahmen oder am Chassis des Fahrzeugs. Das Schaltventil 60 ist dennoch vom Fahrer bevorzugt durch ein beispielsweise als Zugbetätigungsmittel ausgebildetes Bedienorgan 62 von der Sperrstellung in die Durchlassstellung schaltbar. Die Zugbetätigungsmittel sind dabei bevorzugt ausgebildet, um einerseits von dem Schaltventil 60 weg und durch eine bodenseitige Öffnung der Fahrerkabine in die Fahrerkabine des Fahrzeugs hineinzuragen und um andererseits Schwenkbewegungen der hier beispielsweise kippbaren Fahrerkabine gegenüber dem Rahmen des Fahrzeugs folgen zu können. Dies kann beispielsweise durch einen elastischen Stab bewerkstelligt werden, welcher der Kippbewegung der Fahrerkabine folgen kann und sich dabei elastisch verformt. An dem in die Fahrerkabine ragenden Ende des Stabs sind dann bevorzugt Zugbetätigungsmittel wie Zugknöpfe, Zugschlaufen vorgesehen. Das Bedienorgan kann auch drehbar betätigbar ausgebildet sein.
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Über das Bedienorgan 62 des Schaltventils 60 kann der Fahrer die zugespannte Betriebsbremse im durch die Betriebsbremse eingebremsten Stillstand des Fahrzeugs jederzeit arretieren, wegen der Rückschlagventile 35 aber nicht wieder lösen. Nachdem das Druckschwellenventil 58 in der Ventileinrichtung 46 dafür gesorgt hat, dass erst ein die definierte Druckschwelle übersteigender Hinterachsbremsdruck an das Schaltventil 60 weitergeleitet wird, kann dieser Druck dann über das vom Fahrer betätigte Schaltventil 60 über die weitere pneumatische Druckleitung 44 in die Feststellbremsaktuatoren 34 eingesteuert werden, wobei die Abläufe dann wie bei der ersten Variante beschrieben sind.
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Es ist selbstverständlich, dass die Erfindung anstatt bei einer pneumatischen oder elektro-pneumatischen Bremseinrichtung auch bei einer hydraulischen oder elektro-hydraulischen Bremseinrichtung angewendet werden kann.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Bremseinrichtung
- 2
- elektro-pneumatischer Bremskreis
- 4
- Vorderachsbremskreis
- 6
- Hinterachsbremskreis
- 7
- Fußbremsmodul
- 8
- Signalleitung
- 9
- Bremssteuergerät
- 10
- Druckregelmodul
- 11
- Signalleitung
- 12
- Druckregelmodul
- 14
- Versorgungsleitung
- 16
- Druckluftvorrat
- 18
- Betriebsbremszylinder
- 20
- Druckleitung
- 22
- Scheibenbremsen
- 24
- Leitungen
- 26
- Feststellbremswertgeber
- 27
- Signalleitung
- 30
- Steuerleitung
- 32
- Magnetventile
- 34
- Arretiervorrichtung
- 35
- Rückschlagventil
- 36
- elektrischer Kanal
- 38
- Hinterachskanal
- 40
- Vorderachskanal
- 42
- Druckleitungen
- 44
- weitere Druckleitung
- 46
- Ventileinrichtung
- 48
- Signalleitung
- 50
- 2/2-Wege-Magnetventil
- 52
- pneumatische Leitung
- 54
- Drossel
- 56
- Druckluftspeicher
- 58
- Druckschwellenventil
- 60
- Schaltventil
- 62
- Bedienorgan
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 97/32767 A1 [0002]
- EP 2055542 A1 [0004]
- DE 102012002730 A1 [0005]