DE102018123750A1

DE102018123750A1 - Elektropneumatische Anhängersteuerventileinheit für Nordamerika

Info

Publication number: DE102018123750A1
Application number: DE102018123750.2A
Authority: DE
Inventors: Julian van Thiel
Original assignee: Wabco GmbH
Current assignee: ZF CV Systems Hannover GmbH
Priority date: 2018-09-14
Filing date: 2018-09-26
Publication date: 2020-03-19
Also published as: US11338783B2; US11691610B2; US20220250599A1; US20200086843A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektropneumatische Anhängersteuerventileinheit (1) für ein Fahrzeug (200), insbesondere Nutzfahrzeug (201). Sie weist einen Vorratsanschluss (2) zum Anschließen eines Druckluftvorrats (3) für einen Anhänger, einen Bremsdruckanschluss (4), eine Bremsdruck-Vorsteuereinheit (8) zum Aussteuern wenigstens eines ersten Steuerdrucks (p1) und eine Bremsdruck-Hauptventileinheit (10) zum Empfangen des ersten Steuerdrucks (p1) und zum Aussteuern eines Bremsdrucks (pB) an einem Bremsdruckanschluss (4), und einen Anhängerbetriebsdruckanschluss (6) zum Empfangen eines Anhängerbetriebsdrucks (pA) auf. Gemäß der Erfindung ist ein pneumatisch geschaltetes Anhängerschutzventil (12) mit einem Schutzventilsteueranschluss (12.3) vorgesehen, der mit dem Anhängerversorgungsdruckanschluss (6) zum Empfangen des Anhängerbetriebsdrucks (pA) verbunden ist, wobei das Anhängerschutzventil (12) von einer ersten Schaltstellung in eine zweite Schaltstellung schaltet, wenn der Anhängerbetriebsdruck (pA) einen vorbestimmten ersten Schwellwert überschreitet. Die Erfindung betrifft ferner ein entsprechendes Anhängersteuermodul (100), ein Fahrzeug (200) und ein Verfahren.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektropneumatische Anhängersteuerventileinheit für ein Fahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug, aufweisend einen Vorratsanschluss zum Anschließen eines Druckluftvorrats für einen Anhänger, einen Bremsdruckanschluss, eine Bremsdruck-Vorsteuereinheit zum Aussteuern wenigstens eines ersten Steuerdrucks und eine Bremsdruck-Hauptventileinheit zum Empfangen des ersten Steuerdrucks und zum Aussteuern eines Bremsdrucks an einem Bremsdruckanschluss, und einen Anhängerbetriebsdruckanschluss zum Empfangen eines Anhängerbetriebsdrucks. Die Erfindung betrifft ferner ein elektropneumatisches Anhängersteuermodul für ein Fahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug, aufweisend eine Anhängerversorgungseinheit mit einem Anhängerversorgungsdruckanschluss und einer Versorgungs-Vorsteuereinheit sowie einer Versorgungs-Hauptventileinheit, und eine mit der Anhängerversorgungseinheit verbundene elektropneumatische Anhängersteuerventileinheit der vorstehend genannten Art. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Nutzfahrzeug mit einem elektronisch steuerbaren pneumatischen Bremssystem mit einer elektropneumatischen Anhängersteuerventileinheit der vorstehend genannten Art oder einem elektropneumatischen Anhängersteuermodul der vorstehend genannten Art. Schließlich betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Steuern einer elektropneumatischen Anhängersteuerventileinheit der vorstehend genannten Art.
Elektropneumatische Bremssysteme (EBS) sind insbesondere in Europa weit verbreitet und dienen dazu, einen pneumatischen Bremsdruck basierend auf einer elektronischen Bremsanforderung auszusteuern. Bei Nutzfahrzeugen, die dazu vorgesehen sind, einen Anhänger zu ziehen, weist das elektropneumatische Bremssystem entsprechende Anschlüsse auf, um den Anhänger sowohl mit einem Vorratsdruck als auch mit einem Bremsdruck (Steuerdruck) zu versorgen. Über einen sogenannten roten Kupplungskopf wird dabei der Vorratsdruck bereitgestellt, während über den sogenannten gelben Kupplungskopf (bei europäischen Ausführungen) bzw. blauen Kupplungskopf (bei nordamerikanischen Ausführungen) der Steuerdruck bereitgestellt wird. Bei europäischen Varianten ist allgemein der rote Kupplungskopf mit einem Rückschlagventil ausgestattet, sodass bei einem Abziehen der entsprechenden Leitung der für den Anhänger vorgesehene Vorrat im Zugfahrzeug nicht entlüftet wird. Bei nordamerikanischen Varianten ist kein Rückschlagventil vorgesehen, sodass ein zusätzliches Absperren des roten Kupplungskopfes erforderlich ist.
Ferner ist im Allgemeinen ein sogenanntes Anhängerschutzventil (trailer protection valve) vorgesehen, das zum Schutz des Luftvorrats des Zugfahrzeugs dient, wenn der Anhänger unvorhergesehen abgekoppelt wird oder ein starkes Leck hat.
In der Praxis hat sich auch eine Verschaltung der Anhängersteuerventileinheiten, die zum Versorgen des Anhängers mit entsprechenden Drücken vorgesehen sind, und elektropneumatischen Parkbremsmodulen (EPH) als zweckdienlich herausgestellt. Eine solche Einrichtung ist beispielsweise in DE 10 2015 106 150 A1 offenbart. Dort ist eine Parkbremseinrichtung für Kraftfahrzeuge mit wenigstens einer bistabilen Steuerventileinrichtung offenbart, mit wenigstens einem Relaisventil, mit wenigstens einer pneumatischen Bremsvorrichtung und mit wenigstens einem Anhängersteuermodul, wobei mittels der Steuerventileinrichtung das Relaisventil steuerbar ist und wobei mittels des Relaisventils wenigstens die pneumatische Bremsvorrichtung ansteuerbar ist, wobei das Anhängersteuermodul stromabwärts des Relaisventils angeordnet ist und wobei stromaufwärts des Anhängersteuermoduls im zum Anhängersteuermodul führenden Leitungszweig wenigstens ein Select-High-Ventil angeordnet ist.
Eine weitere Parkbremseinrichtung ist in DE 10 2011 101 438 A1 offenbart. Die dortige Parkbremseinrichtung realisiert ein bistabiles Parkbremsventil durch einen verschieblichen, von einer Feder belasteten Kolben mit zwei axialen Kolbenflächen, die zwei Räume abgrenzen. Der erste Raum ist in Abhängigkeit von der Stellung des Kolbens mit Vorratsdruck, Atmosphärendruck oder einem dazwischenliegenden Druck beaufschlagbar, der dem Ausgang des Parkbremsventils zuführbar ist. Der zweite Raum ist durch ein Ventil wahlweise mit Vorratsdruck oder Atmosphärendruck verbindbar. Die Kolbenflächen sind so gewählt, dass der Kolben gegen die Kraft der Feder bewegt wird, wenn die Summe der Drücke in den beiden Räumen einen vorbestimmten Wert überschreitet.
Eine elektropneumatische Bremssteuereinrichtung zum Steuern einer Feststellbremse eines Fahrzeugs mit Betriebsbremse und Feststellbremse ist in EP 1 968 830 A1 offenbart. Die Betriebsbremse weist ein Bremspedal und in Wirkverbindung mit dem Bremspedal stehende druckluftbetätigbare Bremszylinder zur Betätigung von Radbremsen auf, wobei wenigstens ein Bremszylinder als Federspeicherbremszylinder ausgebildet ist und der Federspeicherteil des Federspeicherbremszylinders die Feststellbremse betätigt. Die Bremssteuereinrichtung ist derart ausgebildet, dass bei einem Ausfallen der elektrischen Energieversorgung der Federspeicherteil des Federspeicherbremszylinders durch Betätigen des Bremspedals dauerhaft entlüftbar ist. Die Bremssteuereinrichtung weist auf: eine Druckluftzufuhrleitung, die mit einem Druckluftvorratsbehälter zum Betätigen des Federspeicherteils des Federspeicherbremszylinders verbindbar ist, eine luftmengenverstärkende Ventileinrichtung, deren Einlass mit der Druckluftzufuhrleitung und deren Auslass mit einer Druckluftleitung zum Federspeicherteil des Federspeicherbremszylinders verbindbar ist und die einen pneumatischen Steuereingang zur Zufuhr eines Steuerdrucks zum Steuern des Druckes am Auslass der luftmengenverstärkenden Ventileinrichtung aufweist, ein elektrisch betätigbares Bistabilventil mit einem Einlass, der mit der Druckluftzufuhrleitung und dessen Auslass mit dem Steuereingang der luftmengenverstärkenden Ventileinrichtung verbindbar ist, wobei in einer Parkstellung des Bistabilventils sein Auslass mit einer Entlüftung und in einer Fahrstellung sein Auslass mit einem Einlass verbunden ist, eine elektrische Steuereinheit, mit der das Bistabilventil elektrisch verbunden ist und die das Bistabilventil steuert und ein Rückschlagventil, das in der Druckluftzufuhrleitung zwischen den Einlass der luftmengenverstärkenden Ventileinrichtung und einer Abzweigung in der Druckluftzufuhrleitung zum Bistabilventil angeordnet ist, wobei das Rückschlagventil in Richtung von dieser Abzweigung zur luftmengenverstärkenden Ventileinrichtung offen ist, jedoch in entgegengesetzte Richtung sperrt, und diese Abzweigung direkt mit dem Druckluftvorratsbehälter verbunden ist.
Nachteilig bei herkömmlichen Anordnungen, ist, dass zunächst das Anhängerschutzventil schalten muss, bevor mittels der Bremsdruck-Vorsteuereinheit ein Bremsdruck ausgesteuert werden kann. Anhängerschutzventile werden im Allgemeinen pneumatisch geschaltet, sodass der entsprechende zum Schalten erforderliche Druck zunächst aufgebaut werden muss. Erst dann schaltet das Anhängerschutzventil und ein Bremsdruck kann ausgesteuert werden. Auch um zu erkennen, ob ein Anhänger an den gelben bzw. blauen Kupplungskopf angeschlossen ist, wird im Allgemeinen ein Testimpuls des Bremsdrucks mittels der Bremsdruck-Vorsteuereinheit ausgesteuert und der resultierende Druck am Kupplungskopf gemessen. Wird ein Druck aufgebaut, ist dies ein Indiz dafür, dass ein Anhänger angeschlossen ist. Auch dieser Test kann also erst durchgeführt werden, wenn das Anhängerschutzventil geschaltet hat.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine elektropneumatische Anhängersteuerventileinheit bereitzustellen, die für den nordamerikanischen Raum angepasst ist, bauraumoptimiert und bei der eine rasche Aussteuerung von Bremsdrücken ermöglicht ist.
Die Erfindung löst die Aufgabe bei einer elektropneumatischen Anhängersteuerventileinheit der eingangs genannten Art mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Demnach ist bei der elektropneumatischen Anhängersteuerventileinheit der eingangs genannten Art ein pneumatisch geschaltetes Anhängerschutzventil mit einem Schutzventilsteueranschluss vorgesehen, der mit dem Anhängerbetriebsdruckanschluss zum Empfangen des Anhängerbetriebsdrucks verbunden ist, wobei das Anhängerschutzventil von einer ersten Schaltstellung in eine zweite Schaltstellung schaltet, wenn der Anhängerbetriebsdruck einen vorbestimmten ersten Schwellwert überschreitet. Der Anhängerbetriebsdruck ist vorzugsweise ein Druck, der den Betrieb des Anhängers kennzeichnet. Beispielsweise ist der Anhängerbetriebsdruck ein Anhängerversorgungsdruck oder ein mit diesem äquivalenter Druck. Der Anhängerversorgungsdruck ist derjenige Druck, der aufgebaut wird, um den Anhänger zu versorgen, also der Druck, der am roten Kupplungskopf bereitgestellt wird.
Durch das Schalten des Anhängerschutzventils von der ersten Schaltstellung in die zweite Schaltstellung wird erkannt, dass der Anhängerbetriebsdruck den ersten vorbestimmten Schwellwert überschritten hat. Dies ist dann der Fall, wenn der Druck für den Anhänger aufgebaut werden soll, beispielsweise, wenn der für den Anhänger vorgesehene Vorrat geöffnet bzw. mit dem roten Kupplungskopf verbunden wird. Ist kein Anhänger angeschlossen, steigt der Druck in der Leitung, die zu einem Anhängerversorgungsdruckanschluss (zum roten Kupplungskopf) führt, nicht oder nur geringfügig an und der erste Schwellwert kann so bemessen sein, dass das Anhängerschutzventil nicht schaltet. Der erste vorbestimmte Schwellwert kann beispielsweise so gewählt sein, dass er bei etwa 80 % des Nominaldrucks am Anhängerversorgungsdruckanschluss schaltet. Auf diese Weise kann erkannt werden, dass ein Anhänger an den roten Kupplungskopf (Anhängerversorgungsdruckanschluss) angeschlossen ist.
Vorzugsweise erlaubt das Anhängerschutzventil in der zweiten Schaltstellung die Aussteuerung des Bremsdrucks. Das heißt, in der zweiten Schaltstellung kann ein Bremsdruck an dem Bremsdruckanschluss ausgesteuert werden. Dieser Variante liegt die Erkenntnis zugrunde, dass bei angeschlossenem Anhänger eine Steuerleitung deutlich schneller gefüllt ist als eine Vorratsleitung. Das heißt, der Druck an dem Bremsdruckanschluss steigt bei angeschlossenem Anhänger deutlich schneller an als der Druck an einem Anhängerversorgungsdruckanschluss (roter Kupplungskopf), sodass für den Fall, dass kein Anhänger angeschlossen ist, deutlich weniger Luft in die Umgebung entweicht, bis festgestellt wird, dass kein Anhänger angeschlossen ist, wenn hierzu der Bremsdruckanschluss (gelber bzw. blauer Kupplungskopf) verwendet wird. In dieser Variante kann vorgesehen sein, dass der erste Schwellwert herabgesenkt wird, beispielsweise auf 20%, sodass das Anhängerschutzventil bereits dann schaltet, wenn ein Anhängerbetriebsdruck bereitgestellt wird, ohne dass hierzu zunächst tatsächlich der Druck am Anhängerversorgungsdruckanschluss (rotem Kupplungskopf) ansteigen muss. Sobald demnach fahrzeugseitig der Anhängerbetriebsdruck (beispielsweise der Anhängerversorgungsdruck) bereitgestellt wird, schaltet das Anhängerschutzventil und lässt die Aussteuerung eines Bremsdrucks zu. Wird dann bei Aussteuerung des Bremsdrucks erkannt, dass der Druck an dem Bremsdruckanschluss (gelber bzw. blauer Kupplungskopf) nicht oder nicht in ausreichendem Maße ansteigt, kann basierend hierauf festgestellt werden, dass kein Anhänger angeschlossen ist. Durch die entsprechende Abschaltung des Anhängerversorgungsdrucks lässt sich dann ein Entlüften des für den Anhänger vorgesehenen Druckluftvorrats verhindern.
Besonders bevorzugt ist hierbei, dass das Anhängerschutzventil in der zweiten Schaltstellung eine direkte Aussteuerung des Bremsdrucks oder eine Aussteuerung eines zweiten Steuerdrucks an der Bremsdruck-Hauptventileinheit zum Veranlassen einer Aussteuerung des Bremsdrucks erlaubt. Beide Varianten sind bevorzugt.
Bei einer direkten Aussteuerung des Bremsdrucks ist das Anhängerschutzventil vorzugsweise in einen Pfad zwischen der Bremsdruck-Hauptventileinheit und dem Bremsdruckanschluss angeordnet. Das heißt, sofern das Anhängerschutzventil nicht geschaltet ist, kann kein Bremsdruck ausgesteuert werden. In der oben genannten zweiten Variante, bei der das Anhängerschutzventil in der zweiten Schaltstellung die Aussteuerung eines zweiten Steuerdrucks an der Bremsdruck-Hauptventileinheit zum Veranlassen einer Aussteuerung des Bremsdrucks erlaubt, wird ist das Anhängerschutzventil vorzugsweise der Bremsdruck-Hauptventileinheit, vorzugsweise der Bremsdruck-Vorsteuereinheit, vorgeschaltet oder parallel zu der Bremsdruck-Vorsteuereinheit, angeordnet. Dies erlaubt es, dass bereits ein Bremsdruck mittels der Bremsdruck-Vorsteuereinheit ausgesteuert wird, auch wenn das Anhängerschutzventil noch nicht geschaltet ist.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die elektropneumatische Anhängersteuerventileinheit einen Redundanzanschluss auf, an dem ein Redundanzdruck aussteuerbar ist und der mit dem Anhängerschutzventil derart verbunden ist, dass in der zweiten Schaltstellung des Anhängerschutzventils der Redundanzdruck an die Bremsdruck-Hauptventileinheit durchsteuerbar ist. Auf diese Weise wird der Redundanzanschluss gesperrt, wenn kein Anhängerbetriebsdruck vorliegt bzw. den entsprechenden Schwellwert des Anhängerschutzventils nicht übersteigt. Hierdurch kann der Lufthaushalt des Bremssystems positiv beeinflusst werden.
Bevorzugt ist hierbei, dass die Bremsdruck-Vorsteuereinheit ein elektromagnetisch schaltbares Redundanzventil aufweist und das Anhängerschutzventil mit dem Redundanzventil verbunden ist. Über das elektromagnetisch schaltbare Redundanzventil kann der Redundanzdruck ausgesperrt werden, was im Normalbetrieb bevorzugt ist. Üblicherweise werden Redundanzventile dieser Art dann stromlos geschaltet, wenn ein Fehler vorliegt, sodass der Redundanzdruck durch das Redundanzventil durchsteuerbar ist. Das Redundanzventil ist also zwischen das Anhängerschutzventil und die Bremsdruck-Hauptventileinheit geschaltet, um den Redundanzdruck im Normalbetrieb auszusperren.
In einer bevorzugten Variante sind das Anhängerschutzventil und das Redundanzventil in ein gemeinsames Kombiventil integriert. Hierdurch lässt sich insgesamt ein kompakterer Aufbau erreichen und gegebenenfalls ein Ventil einsparen.
Weiterhin ist bevorzugt, dass die elektropneumatische Anhängersteuerventileinheit einen Bremsdrucksensor zum Erfassen des Bremsdrucks aufweist. Durch Erfassen des Bremsdrucks ist es möglich, rasch zu erkennen, ob ein Anhänger angeschlossen ist oder nicht. Steigt der Bremsdruck am Bremsdruckanschluss in Übereinstimmung mit der Aussteuerung des Bremsdrucks an, ist dies ein Indiz dafür, dass ein Anhänger angeschlossen ist. Bleibt ein Anstieg allerdings aus, ist dies ein Indiz dafür, dass der Bremsdruckanschluss mit der Umgebung verbunden ist und entsprechend kein Anhänger angeschlossen ist.
In einem zweiten Aspekt wird die eingangs genannte Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 8 gelöst, nämlich durch ein elektropneumatisches Anhängersteuermodul für ein Fahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug, mit einer Anhängerversorgungseinheit, die mit der elektropneumatischen Anhängersteuerventileinheit nach einer der vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen einer elektropneumatischen Anhängersteuerventileinheit gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung verbunden ist. Die Anhängerversorgungseinheit weist einen Anhängerversorgungsdruckanschluss und eine Versorgungs-Vorsteuereinheit sowie eine Versorgungs-Hauptventileinheit auf. Über die Anhängerversorgungseinheit wird der Anhänger mit Anhängerversorgungsdruck versorgt. Der Anhängerversorgungsdruckanschluss wird im Allgemeinen als „roter Kupplungskopf“ bezeichnet. Die Anhängerversorgungseinheit steuert den Anhängerbetriebsdruck an dem Anhängerbetriebsdruckanschluss der elektropneumatischen Anhängersteuerventileinheit aus. Der Anhängerbetriebsdruck ist vorzugsweise der Anhängerversorgungsdruck oder ein mit diesem äquivalenter Druck.
Es soll verstanden werden, dass das elektropneumatische Anhängersteuermodul gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung und die elektropneumatische Anhängersteuerventileinheit gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung gleiche oder ähnliche Unteraspekte aufweisen, wie sie insbesondere in den abhängigen Ansprüchen niedergelegt sind. Insofern wird für einzelne Weiterbildungen sowie deren Vorteile auf die obige Beschreibung zum ersten Aspekt der Erfindung verwiesen.
In einer ersten Variante des elektropneumatischen Anhängersteuermoduls ist die Versorgungs-Vorsteuereinheit dazu ausgebildet, einen Versorgungssteuerdruck an der Versorgungs-Hauptventileinheit auszusteuern, und die Versorgungs-Hauptventileinheit ist dazu ausgebildet, basierend auf dem Empfang des Versorgungssteuerdrucks einen Anhängerversorgungsdruck an dem Anhängerversorgungsdruckanschluss auszusteuern. Die Versorgungs-Hauptventileinheit wirkt also volumenverstärkend. Der Versorgungssteuerdruck ist vorzugsweise ein dritter Steuerdruck.
Die Anhängerversorgungseinheit stellt vorzugsweise entweder den Versorgungssteuerdruck oder den Anhängerversorgungsdruck als Anhängerbetriebsdruck an dem Anhängerbetriebsdruckanschluss bereit. Der Versorgungssteuerdruck ist äquivalent zu dem Anhängerversorgungsdruck, sodass beide Drücke, der Versorgungssteuerdruck und der Anhängerversorgungsdruck, gleichrangig zur Ansteuerung des Anhängerschutzventils verwendet werden können. Die Verwendung des Versorgungssteuerdrucks kann eine raschere Reaktionszeit ermöglichen, wobei die Verwendung des Anhängerversorgungsdrucks aufgrund der Volumenverstärkung ein sicheres Schalten des Anhängerschutzventils ermöglicht.
Vorzugsweise weist die Versorgungs-Hauptventileinheit ein pneumatisch steuerbares Versorgungs-Hauptventil mit einem pneumatischen Steueranschluss auf, der über eine Versorgungssteuerdruckleitung mit der Versorgungs-Vorsteuereinheit verbunden ist, wobei der Anhängerbetriebsdruckanschluss mit der Versorgungssteuerdruckleitung verbunden ist. Alternativ dazu ist die Versorgungs-Hauptventileinheit über eine Anhängerversorgungsdruckleitung mit dem Anhängerversorgungsdruckanschluss verbunden, wobei der Anhängerbetriebsdruckanschluss mit der Anhängerversorgungsdruckleitung verbunden ist. In der ersten Variante wird dem Anhängerbetriebsdruckanschluss der Versorgungssteuerdruck bereitgestellt, während in der zweiten Variante dem Anhängerbetriebsdruckanschluss der Anhängerversorgungsdruck bereitgestellt wird.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist das elektropneumatische Anhängersteuermodul mit einer Feststellbremseinheit ausgestattet und auf diese Weise mit einer Feststellbremse integriert. Es umfasst daher eine Feststellbremseinheit mit einem Federspeicheranschluss und einer Feststellbrems-Vorsteuereinheit und eine Feststellbrems-Hauptventileinheit zum Aussteuern des Federspeicherdrucks an dem Federspeicheranschluss. Die Federspeicher und somit der Federspeicheranschluss sollen im Normalbetrieb belüftet sein, sodass die entsprechenden am Federspeicheranschluss angeschlossenen Federspeicherbremsen gelöst sind. Das elektropneumatische Anhängersteuermodul ist vorzugsweise samt der Feststellbremseinheit in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht, sodass das Anhängersteuermodul und die Feststellbremseinheit integriert sind.
Vorzugsweise weist das elektropneumatische Anhängersteuermodul eine elektronische Steuereinheit auf, wenigstens zum Steuern der Bremsdruck-Vorsteuereinheit.
Vorzugsweise steuert die elektronische Steuereinheit aber auch die Versorgungs-Vorsteuereinheit und/oder Feststellbremseinheit.
In einem dritten Aspekt wird die eingangs genannte Aufgabe gelöst durch ein Nutzfahrzeug gemäß Anspruch 15. Das Nutzfahrzeug weist ein elektronisch steuerbares pneumatisches Bremssystem mit einer elektropneumatischen Anhängersteuerventileinheit nach einer der vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen einer elektropneumatischen Anhängersteuerventileinheit gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung oder ein elektropneumatisches Anhängersteuermodul gemäß einer der vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen eines elektropneumatischen Anhängersteuermoduls gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung auf. Für bestimmte Ausführungsformen und deren Vorteile wird auf die obige Beschreibung zum ersten und zweiten Aspekt der Erfindung vollumfänglich verwiesen.
In einem vierten Aspekt der Erfindung wird die eingangs genannte Aufgabe gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 16. Ein solches Verfahren zum Steuern einer elektropneumatischen Anhängersteuerventileinheit gemäß einer der vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen der elektropneumatischen Anhängersteuerventileinheit gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung weist die Schritte auf: Empfangen eines Anhängerbetriebsdrucks an einem Schutzventilsteueranschluss eines Anhängerschutzventils; und Schalten des Anhängerschutzventils von einer ersten Schaltstellung in eine zweite Schaltstellung. Vorzugsweise umfasst das Verfahren auch den Schritt: Aussteuern eines zweiten Steuerdrucks mittels des Anhängerschutzventils in der zweiten Schaltstellung an einer Bremsdruck-Hauptventileinheit zum Aussteuern eines Bremsdrucks an einem Bremsdruckanschluss. Es soll verstanden werden, dass die elektropneumatische Anhängersteuerventileinheit gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung und das Verfahren gemäß dem vierten Aspekt der Erfindung gleiche und ähnliche Unteraspekte haben, wie sie insbesondere in den abhängigen Ansprüchen niedergelegt sind. Insofern wird für weitere Merkmale und deren Vorteile auf die obige Beschreibung zum ersten Aspekt der Erfindung vollumfänglich verwiesen.
In einer ersten bevorzugten Variante ist der Anhängerbetriebsdruck ein von einer Versorgungs-Vorsteuereinheit ausgesteuerter Versorgungssteuerdruck. Das heißt, dem Anhängerschutzventil wird in dieser Variante kein Volumendruck, sondern vielmehr ein Steuerdruck zugeführt, nämlich der Steuerdruck, der zum Veranlassen einer Aussteuerung des Anhängerversorgungsdrucks genutzt wird. Hierdurch ist es möglich, das Anhängerschutzventil schneller zu schalten, als wenn wie im Stand der Technik bekannt, der Anhängerversorgungsdruck selbst als Steuerdruckt für das pneumatisch betätigbare Anhängerschutzventil genutzt wird. Steuerleitungen können im Allgemeinen kleinere Querschnitte und damit auch insgesamt kleinere Volumina haben, als Volumendruckleitungen, und sind entsprechend rascher gefüllt, sodass ein Druckanstieg rascher erfolgt. Das Anhängerschutzventil kann stromaufwärts, parallel oder stromabwärts der Bremsdruck-Vorsteuereinheit angeordnet sein.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Verfahren den Schritt: Aussteuern eines Bremsdrucks, unabhängig von einer Stellung des Anhängerschutzventils. Das Anhängerschutzventil ist nach dieser Ausführungsform also nicht in eine Bremsdruckleitung, die von einer Bremsdruck-Hauptventileinheit zu einem Bremsdruckanschluss führt, eingebaut. Vielmehr ist das Anhängerschutzventil in dieser Ausführungsform entweder parallel zu der Bremsdruck-Vorsteuereinheit oder dieser vorgeschaltet angeordnet, und/oder vorzugsweise der Bremsdruck-Hauptventileinheit vorgeschaltet angeordnet. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass auch wenn das Anhängerschutzventil noch nicht geschaltet hat, ein Bremsdruck ausgesteuert werden kann. Beispielsweise ist es möglich und bevorzugt, mittels der Bremsdruck-Vorsteuereinheit einen Druckimpuls zum Prüfen, ob ein Anhänger angeschlossen ist, an dem Bremsdruckanschluss auszusteuern. Mittels eines Drucksensors wird dann erfasst, ob an dem Bremsdruckanschluss ein Druckanstieg ermittelt werden kann oder nicht. Wir kein Druckanstieg ermittelt, ist dies ein Indiz dafür, dass der Bremsdruckanschluss offen und kein Anhänger angeschlossen ist. Ein Druckanstieg im umgekehrten Fall, ist ein Indiz dafür, dass ein Anhänger angeschlossen ist. Gemäß dieser Ausführungsform muss nun nicht gewartet werden bis das Anhängerschutzventil geschaltet hat, um diesen Test durchzuführen.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens weist die elektropneumatische Anhängersteuerventileinheit einen Redundanzanschluss auf, an dem ein Redundanzdruck aussteuerbar ist, wobei der Redundanzanschluss mit dem Anhängerschutzventil derart verbunden ist, dass in der zweiten Schaltstellung des Anhängerschutzventils der Redundanzdruck an die Bremsdruck-Hauptventileinheit durchsteuerbar ist. Das Verfahren kann zudem umfassen: Aussteuern eines Druckimpulses von Redundanzdruck an dem Redundanzanschluss. Durch einen solchen Druckimpuls wird, sofern das Anhängerschutzventil geschaltet hat, ein entsprechender Bremsdruckimpuls an dem Bremsdruckanschluss ausgesteuert, der dann mittels eines Sensors oder dergleichen erfasst werden kann. Das heißt, durch ein solches Verfahren ist es möglich, auf einfache Art und Weise zu prüfen, ob ein Anhänger angeschlossen ist. Wird nach Aussteuerung des Druckimpulses von Redundanzdruck kein entsprechender Druckimpuls von Bremsdruck gemessen, ist dies ein Indiz dafür, dass der gelbe Kupplungskopf eben nicht mit einem Anhänger verbunden ist, sondern mit der Umgebung.
Ausführungsformen der Erfindung werden nun nachfolgend anhand der Zeichnungen beschrieben. Diese sollen die Ausführungsformen nicht notwendigerweise maßstäblich darstellen, vielmehr sind die Zeichnungen, wenn dies zur Erläuterung dienlich ist, in schematisierter und/oder leicht verzerrter Form ausgeführt. Im Hinblick auf Ergänzungen der aus den Zeichnungen unmittelbar erkennbaren Lehren wird auf den einschlägigen Stand der Technik verwiesen. Dabei ist zu berücksichtigen, dass vielfältige Modifikationen und Änderungen betreffend die Form und das Detail einer Ausführungsform vorgenommen werden können, ohne von der allgemeinen Idee der Erfindung abzuweichen. Die in der Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Weiterbildung der Erfindung wesentlich sein. Zudem fallen in den Rahmen der Erfindung alle Kombinationen aus zumindest zwei der in der Beschreibung, den Zeichnungen und/oder den Ansprüchen offenbarten Merkmale. Die allgemeine Idee der Erfindung ist nicht beschränkt auf die exakte Form oder das Detail der im Folgenden gezeigten und beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen oder beschränkt auf einen Gegenstand, der eingeschränkt wäre im Vergleich zu dem in den Ansprüchen beanspruchten Gegenstand. Bei angegebenen Bemessungsbereichen sollen auch innerhalb der genannten Grenzen liegende Werte als Grenzwerte offenbart und beliebig einsetzbar und beanspruchbar sein. Der Einfachheit halber sind nachfolgend für identische oder ähnliche Teile oder Teile mit identischer oder ähnlicher Funktion gleiche Bezugszeichen verwendet.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen sowie anhand der Zeichnungen; diese zeigen in:

1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer elektropneumatischen Anhängersteuerventileinheit;
2 ein zweites Ausführungsbeispiel einer elektropneumatischen Anhängersteuerventileinheit;
3 ein erstes Ausführungsbeispiel eines elektropneumatischen Anhängersteuermoduls;
4 ein zweites Ausführungsbeispiel eines elektropneumatischen Anhängersteuermoduls;
5 ein drittes Ausführungsbeispiel eines elektropneumatischen Anhängersteuermoduls;
6 ein viertes Ausführungsbeispiel eines elektropneumatischen Anhängersteuermoduls; und
7 eine schematische Ansicht eines Nutzfahrzeugs.

In einem ersten Ausführungsbeispiel weist eine elektropneumatische Anhängersteuerventileinheit 1, die in einem Fahrzeug 200, insbesondere einem Nutzfahrzeug 201 (vgl. 7) angeordnet ist und Teil eines elektronisch steuerbaren pneumatischen Bremssystems 206 ist, einen Vorratsanschluss 2 zum Anschließen eines Druckluftvorrats 3 für einen Anhänger 203 auf. Der Druckluftvorrat 3 stellt einen Vorratsdruck pV bereit. Die elektropneumatische Anhängersteuerventileinheit 1 steuert wenigstens einen Bremsdruck pB an einem Bremsdruckanschluss 4 für den Anhänger 203 aus. Der Bremsdruckanschluss 4 wird bei Europäischen Ausführungen auch als „gelber Kupplungskopf“, bei nordamerikanischen Ausführungen als „blauer Kupplungskopf“ bzw. „glad hand blue“ bezeichnet und der Bremsdruck pB ist der Steuerdruck für Betriebsbremsen des Anhängers 203. Neben dem Vorratsanschluss 2 zum Empfangen des Vorratsdrucks pV und dem Bremsdruckanschluss 4 zum Aussteuern des Bremsdrucks pB weist die elektropneumatische Anhängersteuerventileinheit 1 ferner einen Anhängerbetriebsdruckanschluss 6 zum Empfangen eines Anhängerbetriebsdrucks pA auf. Der Anhängerbetriebsdruck pA wird von einer anderen Einheit bereitgestellt und wird weiter unten noch im Detail beschrieben werden.
Ferner weist die elektropneumatische Anhängersteuerventileinheit 1 eine Bremsdruck-Vorsteuereinheit 8 sowie eine Bremsdruck-Hauptventileinheit 10 auf. Die Bremsdruck-Vorsteuereinheit 8 steuert einen ersten Steuerdruck p1 aus, der von der Bremsdruck-Hauptventileinheit 10 empfangen wird, die basierend auf dem ersten Steuerdruck den Bremsdruck pB an dem Bremsdruckanschluss 4 aussteuert.
Als weitere Komponente ist gemäß der Erfindung ein Anhängerschutzventil 12 vorgesehen, welches pneumatisch geschaltet ist. Um das Anhängerschutzventil 12 pneumatisch zu schalten, weist dieses einen Schutzventilsteueranschluss 12.3 auf, der mit dem Anhängerbetriebsdruckanschluss 6 verbunden ist und folglich den Anhängerbetriebsdruck pA empfängt. In der ersten in 1 gezeigten Schaltstellung ist das Anhängerschutzventil 12 geschlossen, und ein erster Anhängerschutzventilanschluss 12.1 und ein zweiter Anhängerschutzventilanschluss 12.2 sind getrennt. Sobald der Anhängerbetriebsdruck pA einen vorbestimmten ersten Schwellwert überschreitet, schaltet das Anhängerschutzventil 12 in die zweite in 1 nicht gezeigte Schaltstellung, in der die ersten und zweiten Anhängerschutzventilanschlüsse 12.1 und 12.2 verbunden sind. Der erste Anhängerschutzventilanschluss 12.1 ist mit einer ersten Redundanzdruckleitung 13 verbunden, die ihrerseits mit einem Redundanzanschluss 14 verbunden ist. An den ersten Redundanzanschluss 14 kann beispielsweise ein pneumatischer Anschluss eines Bremswertgebers angeschlossen werden, um manuell einen Redundanzdruck pR auszusteuern. In bestimmten Ausführungsformen kann an den Redundanzanschluss 14 auch ein Bremsdruck einer weiteren Achse, beispielsweise Vorderachse VA, angeschlossen werden, um auf diese Weise den Anhänger 203 redundant zu bremsen.
Der zweite Anhängerschutzventilanschluss 12.2 ist mit einer zweiten Redundanzdruckleitung 15 verbunden, in die bei geöffnetem Anhängerschutzventil 12, also in der zweiten nicht gezeigten Schaltstellung, der Redundanzdruck pR als zweiter Steuerdruck p2 aussteuerbar ist. Über die zweite Redundanzdruckleitung 15 wird der Redundanzdruck pR bzw. zweite Steuerdruck p2 an der Bremsdruck-Hauptventileinheit 10 bereitgestellt, unter Umgehung der Bremsdruck-Vorsteuereinheit 8.
Genauer gesagt ist die zweite Redundanzdruckleitung 15 mit einem Redundanzventil 16 verbunden, welches hier als 2/2-Wege-Ventil ausgebildet ist und einen ersten Redundanzventilanschluss 16.1 und einen zweiten Redundanzventilanschluss 16.2 aufweist. Der erste Redundanzventilanschluss 16.1 ist mit der zweiten Redundanzdruckleitung 15 verbunden und empfängt den Redundanzdruck pR bzw. den zweiten Steuerdruck p2. Der zweite Redundanzventilanschluss 16.2 ist mit der Bremsdruck-Hauptventileinheit 10 verbunden und stellt an dieser den zweiten Steuerdruck p2 bzw. Redundanzdruck pR bereit.
Das Redundanzventil 16 ist im Normalbetrieb geschlossen, also in der zweiten in 1 nicht gezeigten Schaltstellung. Erst im Redundanzbetrieb, beispielsweise wenn ein Fehler in einer elektronischen Steuereinheit ECU auftritt, wird es stromlos geschaltet und fällt in die in 1 gezeigte offene Schaltstellung. Das Anhängerschutzventil 12 zieht hier eine weitere Sicherungsebene ein und schaltet Redundanzanschluss 14 nur frei, wenn ein Anhänger angeschlossen ist, also Anhängerbetriebsdruck pA bereitgestellt wird. Andernfalls, wenn kein Anhängerbetriebsdruck pA bereitgestellt wird, sperrt das Anhängerschutzventil 12 den Redundanzanschluss 14, sodass der Redundanzdruck pR nicht in die Umgebung entlüftet wird, falls kein Anhänger 203 angeschlossen ist. Hierdurch kann der Luftverbrauch des Bremssystems 206 positiv beeinflusst werden.
Die Bremsdruck-Vorsteuereinheit 8 weist ein Einlassventil 18 und ein Auslassventil 19 auf. Das Einlassventil 18 und das Auslassventil 19 sind jeweils als 2/2-WegeVentile ausgebildet. Das Einlassventil 18 weist einen ersten Einlassventilanschluss 18.1 auf, der mit dem Vorratsanschluss 2 verbunden ist und den Vorratsdruck pV empfängt. Der zweite Einlassventilanschluss 18.2 ist mit einer ersten Steuerleitung 50 verbunden und steuert in diese den ersten Steuerdruck p1 aus. Zum Schalten des Einlassventils 18 von der ersten in 1 gezeigten geschlossenen Schaltstellung in die zweite in 1 nicht gezeigte offene Schaltstellung stellt die elektronische Steuereinheit ECU ein erstes Schaltsignal S1 bereit. Um die erste Steuerleitung 50 zu entlüften, ist das Auslassventil 19 vorgesehen. Auch das Auslassventil 19 ist als 2/2-Wege-Ventil ausgebildet und weist einen ersten Auslassventilanschluss 19.1 sowie einen zweiten Auslassventilanschluss 19.2 auf. Der erste Auslassventilanschluss 19.1 ist mit der ersten Steuerleitung 50 verbunden und der zweite Auslassventilanschluss 19.2 ist mit einer Entlüftung 5 verbunden. Um das Auslassventil 19 von der ersten in 1 gezeigten geschlossenen Schaltstellung in die zweite in 1 nicht gezeigte offene Schaltstellung zu verbringen, stellt die elektronische Steuereinheit ECU ein zweites Schaltsignal S2 bereit.
Die Bremsdruck-Hauptventileinheit 10 weist ein als Hauptventil ausgebildetes Relaisventil 11 auf. Das Relaisventil 11 dient dazu, den ersten Steuerdruck p1 bzw. gegebenenfalls auch den zweiten Steuerdruck p2 bzw. Redundanzdruck pR volumenzuverstärken und an dem Bremsdruckanschluss 4 als Bremsdruck pB bereitzustellen. Dazu weist das Relaisventil 11 einen Relaisventilvorratsanschluss 11.1, einen Relaisventilarbeitsanschluss 11.2, einen Relaisventilentlüftungsanschluss 11.3 und einen Relaisventilsteueranschluss 11.4 auf. Der Relaisventilvorratsanschluss 11.1 ist mit dem Vorratsanschluss 2 verbunden und empfängt den Vorratsdruck pV. Der Relaisventilarbeitsanschluss 11.2 ist mit einer Bremsdruckleitung 52 verbunden, die ihrerseits mit dem Bremsdruckanschluss 4 verbunden ist. Der Relaisventilentlüftungsanschluss 11.3 ist mit der Entlüftung 5 verbunden und der Relaisventilsteueranschluss 11.1 ist mit der ersten Steuerleitung 50 verbunden, um den ersten Steuerdruck p1 zu empfangen.
Das Redundanzventil 16 ist mit seinem zweiten Redundanzventilanschluss 16.2 mit einer dritten Redundanzdruckleitung 53 verbunden, die in die erste Steuerleitung 50 mündet und so auch den zweiten Steuerdruck p2 bzw. Redundanzdruck pR an dem Relaisventilsteueranschluss 11.4 bereitstellen kann. Das Redundanzventil 16 ist stromlos offen in der in 1 gezeigten ersten Schaltstellung. Im Normalbetrieb des Fahrzeugs 200 wird das Redundanzventil 16 geschlossen und um dies zu erreichen, wird ein drittes Schaltsignal S3 von der elektronischen Steuereinheit ECU bereitgestellt.
Soll nun getestet werden, ob ein Anhänger 203 angeschlossen ist, kann mittels der Bremsdruck-Vorsteuereinheit 8, genauer gesagt mittels des Einlassventils 18 ein Impuls erster Steuerdruck p1 an der Bremsdruck-Hauptventileinheit 10 ausgesteuert werden, wodurch ein Impuls Bremsdruck pB an dem Bremsdruckanschluss 4 ausgesteuert wird. Von der Bremsdruckleitung 52 zweigt eine erste Messleitung 54 ab, die mit einem Bremsdrucksensor 30 verbunden ist. Der Bremsdrucksensor 30 erfasst den am Bremsdruckanschluss 4 ausgesteuerten Bremsdruck pB und stellt ein entsprechendes Bremsdrucksignal SpB an der elektronischen Steuereinheit ECU bereit, die dieses Bremsdrucksignal SpB dann beispielsweise über einen Fahrzeug-BUS oder eine direkte Verkabelung an eine übergeordnete Einheit, beispielsweise ein Zentralmodul oder eine Einheit für autonomes Fahren, bereitstellen kann. Erfasst der Bremsdrucksensor 30, dass der Bremsdruck pB einen vorbestimmten zweiten Schwellwert überschreitet, kann erkannt werden, dass ein Anhänger 203 angeschlossen ist. Hierzu ist nach dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel nicht erforderlich, das das Anhängerschutzventil 12 schaltet, da dieses nicht in einen Pfad zwischen Bremsdruck-Hauptventileinheit 10 und Bremsdruckanschluss 4 eingebaut ist, sondern der Bremsdruck-Vorsteuereinheit 8 vorgeschaltet ist, und parallel zum Einlassventil 18.
In einem zweiten Ausführungsbeispiel (2) der elektropneumatischen Anhängersteuerventileinheit 1 sind das Redundanzventil 16 und das Anhängerschutzventil 12 in ein gemeinsames Ventil integriert, nämlich in ein Kombiventil 17. Die weiteren Elemente sind in diesem zweiten Ausführungsbeispiel (2) entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel (1) ausgebildet und werden im Folgenden nicht weiter im Detail erläutert. Stattdessen wird auf die obige Beschreibung Bezug genommen.
Indem die beiden Ventile, das Anhängerschutzventil 12 und das Redundanzventil 16 integriert sind, entfällt auch die zweite Redundanzdruckleitung 15. Stattdessen hat das Kombiventil 17 einen ersten Kombiventilanschluss 17.1, wobei der erste Kombiventilanschluss 17.1 mit dem Redundanzanschluss 14 bzw. der ersten Redundanzdruckleitung 13 verbunden, und der zweite Kombiventilanschluss 17.2 mit der zweiten Steuerleitung 53 verbunden ist.
In dieser Variante ist der erste Schwellwert so ausgelegt, dass bei passivem Magneten, also in einer stromlosen Stellung des Kombiventils 17, dieses ab einem bestimmten Anhängerbetriebsdruck pA (z.B. 50% des Vorratsdrucks pV) das Kombiventil 17 in die in 2 gezeigte Schaltstellung gebracht wird. Solange dieser Schwellwert nicht erreicht ist und/oder bei aktivem Magneten ist das Kombiventil 17 in der in 2 nicht gezeigten Schaltstellung.
Auf diese Weise kann insgesamt ein 2/2-Wege-Ventil gespart werden, wodurch der Bauraum verringert ist. Die Funktionalität ändert sich weiter nicht.
Die elektropneumatische Anhängersteuerventileinheit 1 gemäß einem der ersten beiden Ausführungsbeispiele ist vorzugsweise Teil eines elektropneumatischen Anhängersteuermoduls 100 (vgl. 3 bis 6), von denen im Folgenden mehrere Ausführungsbeispiele beschrieben werden. In einem ersten Ausführungsbeispiel eines elektropneumatischen Anhängersteuermoduls 100 (3) ist die elektropneumatische Anhängersteuerventileinheit 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ( 1) vorgesehen. Der entsprechende Teil in 3 ist mit „trailer control (NA)“ überschrieben. Die einzelnen Elemente sind wiederum mit den gleichen Bezugszeichen wie in 1 bezeichnet, sodass vollumfänglich auf die Beschreibung zu 1 Bezug genommen wird.
Wie sich aus 3 ergibt, weist das elektropneumatische Anhängersteuermodul 100 eine Anhängerversorgungseinheit 102, mit „trailer supply (NA)“ überschrieben, und in diesem Ausführungsbeispiel auch eine Feststellbremseinheit 104, mit EPH überschrieben, auf. Es soll verstanden werden, dass die Feststellbremseinheit 104 nur optional ist, es aber gewisse Vorteile gibt, diese in das elektropneumatische Anhängersteuermodul 100 zu integrieren.
Während die elektropneumatische Anhängersteuerventileinheit 1 dazu vorgesehen ist, den Bremsdruck pB für den Anhänger 203 auszusteuern, also den Steuerdruck, dient die Anhängerversorgungseinheit 102 dazu, einen Anhängerversorgungsdruck pAV an einem Anhängerversorgungsdruckanschluss 20 auszusteuern. Der Anhängerversorgungsdruckanschluss 20 wird auch als „roter Kupplungskopf“ bezeichnet. Der Anhängerversorgungsdruck pAV soll während des Fahrbetriebs permanent aufrecht erhalten bleiben und wird in der Regel eingeschaltet bzw. bereitgestellt, nachdem ein Anhänger angeschlossen wurde.
Um dies zu realisieren, weist die Anhängerversorgungseinheit 102 eine Versorgungsvorsteuereinheit 22 und eine Versorgungshauptventileinheit 24 auf. Die Versorgungsvorsteuereinheit 22 weist ein Vorsteuerventil 32 und ein Halteventil 34 auf. Das Vorsteuerventil 32 ist als Einlassventil ausgebildet und weist einen ersten Vorsteuerventilanschluss 32.1 und einen zweiten Vorsteuerventilanschluss 32.2 auf. Der erste Vorsteuerventilanschluss 32.1 ist mit dem Vorratsanschluss 2 verbunden und empfängt folglich den Vorratsdruck pV. Der zweite Vorsteuerventilanschluss 32.2 ist über eine Versorgungsdrucksteuerleitung 28 mit der Versorgungshauptventileinheit 24, genauer gesagt mit einem pneumatischen Steueranschluss 26.4 eines Versorgungshauptventils 26 verbunden, welches noch beschrieben werden wird. Das Vorsteuerventil 32 lässt sich aufgrund eines vierten Schaltsignals S4 von der elektronischen Steuereinheit ECU schalten, von der geschlossenen in 3 gezeigten Schaltstellung in die offene in 3 nicht gezeigte Schaltstellung, sodass infolge der Aussteuerung des vierten Schaltsignals S4 der Versorgungssteuerdruck pAS in der Versorgungssteuerdruckleitung 28 ausgesteuert wird. Sobald dieser einen zweiten vorbestimmten Schwellwert überschreitet, schaltet das Versorgungshauptventil 26 von der ersten in 3 gezeigten Schaltstellung in die zweite in 3 nicht gezeigte Schaltstellung. Das Versorgungshauptventil 26 ist als pneumatisch schaltbares 3/2-Wege-Ventil ausgebildet und weist neben dem pneumatischen Steueranschluss 26.4 noch einen ersten Versorgungshauptventilanschluss 26.1, einen zweiten Versorgungshauptventilanschluss 26.2 und einen dritten Versorgungshauptventilanschluss 26.3 auf. Der erste Versorgungshauptventilanschluss 26.1 ist mit dem Vorratsanschluss 2 verbunden, der zweite Versorgungshauptventilanschluss 26.2 ist mit der Anhängerversorgungsdruckleitung 21 verbunden und der dritte Versorgungshauptventilanschluss 26.3 ist mit der Entlüftung 5 verbunden. In der ersten in 3 gezeigten Schaltstellung ist der zweite Versorgungshauptventilanschluss 26.2 mit dem dritten Versorgungshauptventilanschluss 26.3 verbunden, sodass die Anhängerversorgungsdruckleitung 21 und in Folge der Anhängerversorgungsdruckanschluss 20 entlüftet werden. Sobald das Versorgungshauptventil 26 in die zweite in 3 nicht gezeigte Schaltstellung schaltet, wird der erste Versorgungshauptventilanschluss 26.1 mit dem zweiten Versorgungshauptventilanschluss 26.2 verbunden, sodass der Vorratsdruck pV durch das Versorgungshauptventil 26 durchgesteuert wird und als Anhängerversorgungsdruck pAV an dem Anhängerversorgungsdruckanschluss 20 bereitgestellt wird.
Das Halteventil 34 ist hier als elektromagnetisch schaltbares 3/2-Wege-Ventil ausgebildet und weist einen ersten Halteventilanschluss 34.1, einen zweiten Halteventilanschluss 34.2 und einen dritten Halteventilanschluss 34.3 auf. Der erste Halteventilanschluss 34.1 ist mit der Entlüftung 5 verbunden. Der zweite Halteventilanschluss 34.2 ist mit der Versorgungssteuerdruckleitung 28 verbunden und der dritte Halteventilanschluss 34.3 ist mit einer dritten Steuerleitung 56 verbunden, die von der Anhängerversorgungsdruckleitung 21 abzweigt. Stromlos ist das Halteventil 34 in der ersten in 3 gezeigten Schaltstellung. Durch Bereitstellung eines fünften Schaltsignals S5 lässt sich das Halteventil 34 in die zweite in 3 nicht gezeigte Schaltstellung verbringen. Während in der ersten Schaltstellung der zweite und dritte Halteventilanschluss 34.2, 34.3 miteinander verbunden sind, sind in der zweiten Schaltstellung der erste und zweite Halteventilanschluss 34.1, 34.2 miteinander verbunden. Sobald also der Anhängerversorgungsdruck pAV mittels des Versorgungshauptventils 26 an dem Anhängerversorgungsdruckanschluss 20 ausgesteuert wird, wird der Anhängerversorgungsdruck pAV über die dritte Steuerleitung 56, den dritten Halteventilanschluss 34.3, den zweiten Halteventilanschluss 34.2 und die Versorgungssteuerdruckleitung 28 rückgeführt und wiederum an dem pneumatischen Steueranschluss 26.4 bereitgestellt, sodass das Versorgungshauptventil 26 in der zweiten in 3 nicht gezeigten Schaltstellung erhalten bleibt. Hierdurch wird eine Selbsthaltung realisiert. Um dann vor dem Abkoppeln des Anhängers 203 den Anhängerversorgungsdruck pAV abzuschalten, muss das Halteventil 34 mittels des fünften Schaltsignals S5 in die zweite in 3 nicht gezeigte Schaltstellung verbracht werden, sodass der pneumatische Steueranschluss 26.4 entlüftet wird, um das Versorgungshauptventil 26 in die erste in 3 gezeigte Schaltstellung rückfallen zu lassen und so den Anhängerversorgungsdruckanschluss 20 zu entlüften.
In diesem Ausführungsbeispiel ist der Anhängerbetriebsdruckanschluss 6 mit der Anhängerversorgungsdruckleitung 21 verbunden, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung einer Anhängerbetriebsdruckleitung 7. In diesem Ausführungsbeispiel zweigt die Anhängerbetriebsdruckleitung 7 direkt von der Anhängerversorgungsdruckleitung 21 ab und verbindet diese mit dem Schutzventilsteueranschluss 12.3. Aus diesem Grund wird der Anhängerversorgungsdruck pAV als Anhängerbetriebsdruck pA an dem Schutzventilsteueranschluss 12.3 bereitgestellt. Da das Anhängerschutzventil 12 nicht in einen Pfad zwischen der Bremsdruck-Hauptventileinheit 10 und dem Bremsdruckanschluss 4 eingebaut ist, ist ein besonders rasches Schalten des Anhängerschutzventils 12 nicht erforderlich, sodass der Volumendruck des Anhängerversorgungsdrucks pAV genutzt werden kann.
Die Feststellbremseinheit 104, die optional vorgesehen ist, kann im Grunde wie im Stand der Technik bekannt ausgebildet sein. In diesem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel (und auch in den weiteren Ausführungsbeispielen der 4 bis 6) weist die Feststellbremseinheit 104 eine Feststellbremsvorsteuereinheit 60 und eine Feststellbremshauptventileinheit 62 auf. Die Feststellbremsvorsteuereinheit 60 ist in diesem Ausführungsbeispiel gebildet aus einem Bistabilventil 64 und einem Sperrventil 66. Die Feststellbremshauptventileinheit 62 besteht in diesem Ausführungsbeispiel aus einem EPH-Relaisventil 68. Das Bistabilventil 64 ist als 3/2-Wege-Bistabil ausgebildet und weist einen ersten Bistabilventilanschluss 64.1, einen zweiten Bistabilventilanschluss 64.2 und einen dritten Bistabilventilanschluss 64.3 auf. Der erste Bistabilventilanschluss 64.1 ist mit dem Vorratsanschluss 2 verbunden, der dritte Bistabilventilanschluss 64.3 mit der Entlüftung 5. Der zweite Bistabilventilanschluss 64.2 ist mit einer vierten Steuerleitung 57 verbunden, die ihrerseits mit einem ersten Sperrventilanschluss 66.1 verbunden ist. Das Sperrventil 66 ist als 2/2-Wege-Ventil ausgebildet und weist einen zweiten Sperrventilanschluss 66.2 auf. Der zweite Sperrventilanschluss 66.2 ist mit einer fünften Steuerleitung 58 verbunden, die ihrerseits mit der Feststellbremshauptventileinheit 62, genauer gesagt dem EPH-Relaisventilsteueranschluss 68.4, verbunden ist. Das EPH-Relaisventil 68 weist ferner einen EPH-Relaisventilvorratsanschluss 68.1 auf, der mit dem Vorratsanschluss 2 verbunden ist, einen EPH-Relaisventilarbeitsanschluss 68.2, der mit einer Feststellbremsleitung 70 verbunden ist, die ihrerseits mit einem Federspeicheranschluss 40 verbunden ist, sowie einen EPH-Relaisventilentlüftungsanschluss 38.3, der mit der Entlüftung 5 verbunden ist. Durch Schalten des Bistabilventils 64 lässt sich ein vierter Steuerdruck p4 in die vierte Steuerleitung 57 aussteuern, anschließend über das geöffnete Sperrventil 66 in die fünfte Steuerleitung 58 und an dem EPH-Relaisventilsteueranschluss 68.4 bereitstellen. Das EPH-Relaisventil 68 steuert dann in äquivalenter Weise den Federspeicherbremsdruck pF in die Feststellbremsdruckleitung 70 aus. Von der Feststellbremsdruckleitung 70 zweigt eine dritte Messleitung 72 ab, die mit einem Feststellbremssensor 74 verbunden ist, der ein Feststellbremssignal SF an der elektronischen Steuereinheit ECU bereitstellt. Das Bistabilventil 64 lässt sich durch ein sechstes Schaltsignal schalten, und das Sperrventil 66 lässt sich durch ein siebtes Schaltsignal schalten, um beispielsweise den EPH-Relaisventilsteueranschluss 68.4 zu sperren, um so den Federspeicherdruck pF einzusperren.
Das zweite Ausführungsbeispiel (4) des elektropneumatischen Anhängersteuermoduls 100 basiert auf dem ersten Ausführungsbeispiel (3), und gleiche Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Im Folgenden werden insbesondere die Unterschiede zum ersten Ausführungsbeispiel des elektropneumatischen Anhängersteuermoduls 100 gemäß 3 hervorgehoben.
Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel basiert die elektropneumatische Anhängersteuerventileinheit 1, die in diesem zweiten Ausführungsbeispiel des elektropneumatischen Anhängersteuermoduls 100 zum Einsatz kommt, auf dem zweiten Ausführungsbeispiel der elektropneumatischen Anhängersteuerventileinheit 1 gemäß der oben beschriebenen 2. Insofern sind zunächst das Anhängerschutzventil 12 und das Redundanzventil 16 in einem Kombiventil 17 integriert. Der Anhängerbetriebsdruckanschluss 6 ist wiederum mit der Anhängerversorgungsdruckleitung 21 verbunden, wiederum unter Zwischenschaltung der Anhängerbetriebsdruckleitung 7. Insofern wird auch in diesem Ausführungsbeispiel der Anhängerversorgungsdruck pAV als Anhängerbetriebsdruck pA an dem Schutzventilsteueranschluss 12.3 bereitgestellt. Weitere Unterschiede gibt es zwischen dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel (3 und 4) nicht.
Das dritte Ausführungsbeispiel (5) des elektropneumatischen Anhängersteuermoduls 100 basiert auf dem ersten Ausführungsbeispiel (4) des elektropneumatischen Anhängersteuermoduls 100. Das Anhängerschutzventil 12 und das Redundanzventil 16 sind nicht integriert, sondern als separate Ventile ausgebildet. Ein erster Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel liegt aber darin, dass das Anhängerschutzventil 12 als 3/2-Wege-Ventil ausgebildet ist und einen dritten Anhängerschutzventilanschluss 12.4 aufweist. Dieser dritte Anhängerschutzventilanschluss 12.4 ist optional und in diesem Ausführungsbeispiel mit der Entlüftung 5 verbunden. Er dient dazu, die zweite Redundanzdruckleitung 15 aktiv zu entlüften, über die Entlüftung 5, und nicht nur über den Redundanzanschluss 14.
Ein weiterer Unterschied besteht darin, dass der Anhängerbetriebsdruckanschluss 6 mit der Versorgungssteuerleitung 28 verbunden ist und nicht mit der Anhängerversorgungsdruckleitung 21. Das heißt, als Anhängerbetriebsdruck pA wird nicht der Anhängerversorgungsdruck pAV bereitgestellt, sondern der Versorgungssteuerdruck pAS. Die Reaktionsgeschwindigkeit des Systems kann auf diese Weise erhöht werden. In Übereinstimmung mit dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel ( 3, 4) ist wiederum eine Anhängerbetriebsdruckleitung 7 verwendet, die in diesem Ausführungsbeispiel direkt von der Versorgungssteuerdruckleitung 28 abzweigt und diese mit dem Schutzventilsteueranschluss 12.3 verbindet.
Das vierte Ausführungsbeispiel (6) des elektropneumatischen Anhängersteuermoduls 100 unterscheidet sich von den ersten drei Ausführungsbeispielen insbesondere dadurch, dass das Anhängerschutzventil 12 direkt in die Bremsdruckleitung 52 eingesetzt ist. Insofern ist der erste Anhängerschutzventilanschluss 12.1 mit dem Bremsdruckanschluss 4 verbunden, und der zweite Anhängerschutzventilanschluss 12.2 ist über die Bremsdruckleitung 52 mit dem Relaisventilarbeitsanschluss 11.1 verbunden. Das Anhängerschutzventil 12 ist in die erste geschlossene Schaltstellung, die in 6 gezeigt ist, vorgespannt und schaltet, sobald der Anhängerbetriebsdruck pA den ersten vorbestimmten Schwellwert überschreitet, in die zweite in 6 nicht gezeigte offene Schaltstellung, sodass der Bremsdruck pB durch das Anhängerschutzventil 12 durchgesteuert werden kann. Das Anhängerschutzventil 12 kann also in diesem Ausführungsbeispiel für den Fall, dass kein Anhänger 203 angeschlossen ist, nicht nur die redundante Aussteuerung des Bremsdrucks pB verhindern, sondern auch die Aussteuerung im Normalbetrieb.
Als Anhängerbetriebsdruck pA wird in diesem Ausführungsbeispiel wiederum der Versorgungssteuerdruck pAS bereitgestellt, in dem der Schutzventilsteueranschluss 12.3 über die Anhängerbetriebsdruckleitung 7 mit der Versorgungssteuerdruckleitung 28 verbunden ist. Hier kann also die Reaktionszeit des Anhängerschutzventils 12 beschleunigt werden, sodass der Nachteil, dass ein Bremsdruck pB erst nach dem Schalten des Anhängerschutzventils 12 ausgesteuert werden kann, wenigstens teilweise kompensiert wird.
Das Redundanzventil 16 ist folglich nicht mit dem Anhängerschutzventil 12 verbunden; vielmehr ist der erste Redundanzventilanschluss 16.1 direkt mit der ersten Redundanzdruckleitung 13 verbunden, die mit dem Redundanzanschluss 14 verbunden ist.
7 illustriert nun ein Fahrzeug 200, insbesondere ein Nutzfahrzeug 201 mit einem Zugwagen 204 und einem Anhänger 203. Der Zugwagen 204 weist ein elektronisch steuerbares pneumatisches Bremssystem 206 auf. Das Bremssystem 206 verfügt über ein Zentralmodul 208 sowie einen Bremswertgeber 210. Der Bremswertgeber 210 weist einen pneumatischen Ausgang auf, der über eine pneumatische Leitung 212 mit einem Redundanzanschluss 14 eines elektropneumatischen Anhängersteuermoduls 100 verbunden ist, das nach einer der vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen ausgebildet sein kann. Der Bremswertgeber 210 umfasst auch einen elektrischen Ausgang, der über eine elektrische Leitung 214 mit dem Zentralmodul 208 verbunden ist. Das Zentralmodul 208 ist wiederum über einen BUS 216 mit dem elektropneumatischen Anhängersteuermodul 100 verbunden, um an diesem Signale bereitzustellen.
Der Federspeicheranschluss 40 ist mit ersten und zweiten Federspeichern 218, 220 an der Hinterachse HA des Zugwagens 204 angeschlossen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102015106150 A1 [0004]
DE 102011101438 A1 [0005]
EP 1968830 A1 [0006]

Claims

Elektropneumatische Anhängersteuerventileinheit (1) für ein Fahrzeug (200), insbesondere Nutzfahrzeug (201), aufweisend: einen Vorratsanschluss (2) zum Anschließen eines Druckluftvorrats (3) für einen Anhänger (203), einen Bremsdruckanschluss (4), eine Bremsdruck-Vorsteuereinheit (8) zum Aussteuern wenigstens eines ersten Steuerdrucks (p1) und eine Bremsdruck-Hauptventileinheit (10) zum Empfangen des ersten Steuerdrucks (p1) und zum Aussteuern eines Bremsdrucks (pB) an einem Bremsdruckanschluss (4), einen Anhängerbetriebsdruckanschluss (6) zum Empfangen eines Anhängerbetriebsdrucks (pA), und ein pneumatisch geschaltetes Anhängerschutzventil (12) mit einem Schutzventilsteueranschluss (12.3), der mit dem Anhängerbetriebsdruckanschluss (6) zum Empfangen des Anhängerbetriebsdrucks (pA) verbunden ist, wobei das Anhängerschutzventil (12) von einer ersten Schaltstellung in eine zweite Schaltstellung schaltet, wenn der Anhängerbetriebsdruck (pA) einen vorbestimmten ersten Schwellwert überschreitet.
Elektropneumatische Anhängersteuerventileinheit (1) nach Anspruch 1, wobei das Anhängerschutzventil (12) in der zweiten Schaltstellung die Aussteuerung des Bremsdrucks (pB) erlaubt.
Elektropneumatische Anhängersteuerventileinheit (1) nach Anspruch 2, wobei das Anhängerschutzventil (12) in der zweiten Schaltstellung eine direkte Aussteuerung des Bremsdrucks (pB) oder eine Aussteuerung eines zweiten Steuerdrucks (p2) an der Bremsdruck-Hauptventileinheit (10) erlaubt zum Veranlassen einer Aussteuerung des Bremsdrucks (pB).
Elektropneumatische Anhängersteuerventileinheit (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, aufweisend einen Redundanzanschluss (14), an dem ein Redundanzdruck (pR) aussteuerbar ist, und der mit dem Anhängerschutzventil (12) verbunden ist, derart, dass in der zweiten Schaltstellung des Anhängerschutzventils (12) der Redundanzdruck (pR) an die Bremsdruck-Hauptventileinheit (10) durchsteuerbar ist.
Elektropneumatische Anhängersteuerventileinheit (1) nach Anspruch 4, wobei die Bremsdruck-Vorsteuereinheit (8) ein elektromagnetisch schaltbares Redundanzventil (16) aufweist, und das Anhängerschutzventil (12) mit dem Redundanzventil (16) verbunden ist.
Elektropneumatische Anhängersteuerventileinheit (1) nach Anspruch 5, wobei das Anhängerschutzventil (12) und das Redundanzventil (16) in ein gemeinsames Kombiventil (17) integriert sind.
Elektropneumatische Anhängersteuerventileinheit (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, aufweisend einen Bremsdrucksensor (30) zum Erfassen des Bremsdrucks (pB).
Elektropneumatisches Anhängersteuermodul (100) für ein Fahrzeug (200), insbesondere Nutzfahrzeug (201), aufweisend: eine Anhängerversorgungseinheit (102), mit einem Anhängerversorgungsdruckanschluss (20), und einer Versorgungs-Vorsteuereinheit (22) und einer Versorgungs-Hauptventileinheit (24), und eine mit der Anhängerversorgungseinheit (102) verbundene elektropneumatische Anhängersteuerventileinheit (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 7, wobei die Anhängerversorgungseinheit (102) den Anhängerbetriebsdruck (pA) an dem Anhängerbetriebsdruckanschluss (6) aussteuert.
Elektropneumatisches Anhängersteuermodul (100) nach Anspruch 8, wobei die Versorgungs-Vorsteuereinheit (22) dazu ausgebildet ist, einen Versorgungssteuerdruck (pAS) an der Versorgungs-Hauptventileinheit (24) auszusteuern, und die Versorgungs-Hauptventileinheit (24) dazu ausgebildet ist, basierend auf dem Empfang des dritten Steuerdrucks (p3) einen Anhängerversorgungsdruck (pAV) an dem Anhängerversorgungsdruckanschluss (20) auszusteuern.
Elektropneumatisches Anhängersteuermodul (100) nach Anspruch 9, wobei die Anhängerversorgungseinheit (102) den Versorgungssteuerdruck (pAS) oder den Anhängerversorgungsdruck (pAV) als Anhängerbetriebsdruck (pA) an dem Anhängerbetriebsdruckanschluss (6) aussteuert.
Elektropneumatisches Anhängersteuermodul (100) nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei die Versorgungs-Hauptventileinheit (24) ein pneumatisch steuerbares Versorgungs-Hauptventil (26) mit einem pneumatischen Steueranschluss (26.4) aufweist, der über eine Versorgungssteuerdruckleitung (28) mit der Versorgungs-Vorsteuereinheit (22) verbunden ist, wobei der Anhängerbetriebsdruckanschluss (6) mit der Versorgungssteuerdruckleitung (28) verbunden ist.
Elektropneumatisches Anhängersteuermodul (100) nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei die Versorgungs-Hauptventileinheit (24) über eine Anhängerversorgungsdruckleitung (32) mit dem Anhängerversorgungsdruckanschluss (20) verbunden ist, wobei der Anhängerbetriebsdruckanschluss (6) mit der Anhängerversorgungsdruckleitung (32) verbunden ist.
Elektropneumatisches Anhängersteuermodul (100) nach einem der Ansprüche 8 bis 12, ferner aufweisend eine Feststellbremseinheit (104), mit einem Federspeicheranschluss (40), und einer Feststellbrems-Vorsteuereinheit (42) und einer Feststellbrems - Hauptventileinheit (44) zum Aussteuern eines Federspeicherdrucks (pF) an dem Federspeicheranschluss (40).
Elektropneumatisches Anhängersteuermodul (100), ferner aufweisend eine elektronische Steuereinheit (ECU), wenigstens zum Steuern der Bremsdruck-Vorsteuereinheit (8).
Nutzfahrzeug (201) mit einem elektronisch steuerbaren pneumatischen Bremssystem (206) mit einer elektropneumatischen Anhängersteuerventileinheit (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 7 oder einem elektropneumatischen Anhängersteuermodul (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche 8 bis 14.
Verfahren zum Steuern einer elektropneumatischen Anhängersteuerventileinheit (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 7, aufweisend die Schritte: - Empfangen eines Anhängerbetriebsdrucks (pA) an einem Schutzventilsteueranschluss (12.3) eines Anhängerschutzventils (12); und - Schalten des Anhängerschutzventils (12) von einer ersten Schaltstellung in eine zweite Schaltstellung.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei der Anhängerbetriebsdruck (pA) ein von einer Versorgungs-Vorsteuereinheit (22) ausgesteuerter Versorgungssteuerdruck (pAS) ist.
Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, wobei ein Bremsdruck (pB) unabhängig von einer Stellung des Anhängerschutzventils (12) aussteuerbar ist.
Verfahren nach Anspruch einem der Ansprüche 16 bis 18, umfassend die Schritte: - Erfassen des Drucks am Bremsdruckanschluss (4); und - Ermitteln, dass ein Anhänger an den Bremsdruckanschluss (4) angeschlossen ist.