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Die Erfindung betrifft eine Bremsanlage für wenigstens eine Fahrzeugachse (eines Lastkraftwagens gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Bremsanlage zu schaffen, mittels welcher ein besonders kurzer Bremsweg sowie ein geringer Verschleiß der Bremsen erzielbar ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch Bremsanlage mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweils abhängigen Ansprüchen sowie in der folgenden Beschreibung angegeben.
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Die erfindungsgemäße Bremsanlage für wenigstens eine Fahrzeugachse eines Lastkraftwagens umfasst ein autonomes Bremsmodul, welches wenigstens ein Pilotventil und ein in drei Stellungen betreibbares Ventil aufweist, und welches einen Eingangsanschluss für ein Steuersignal und einen Eingangsanschluss für Druckluft aufweist, sowie wenigstens einen Bremszylinder, mittels welchem ein zugehöriges Fahrzeugrad einzeln bremsbar ist.
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Um dabei eine Bremsanlage zu schaffen, mittels welcher ein besonders kurzer Bremsweg sowie ein geringer Verschleiß der Bremsen erzielbar ist, ist das autonome Bremsmodul direkt an dem Bremszylinder befestigt. Hierdurch kann die Druckluftleitung zwischen dem autonomen Bremsmodul und dem Bremszylinder äußerst kurzgehalten werden, so dass sich ein optimierter Strömungsweg für die Druckluft zwischen dem autonomen Bremsmodul und dem Bremszylinder ergibt. Dies wiederum führt nicht nur zu optimal kurzen Schaltzeiten, sondern reduziert Materialkosten, Montagekosten, und Druckluft. Die kurzen Schaltzeiten ermöglichen insbesondere einen kurzen Bremsweg infolge eines schnell aktivierbaren Bremszylinders sowie einen geringen Verschleiß der Bremsen, insbesondere der Bremsscheiben und Bremsbeläge, durch ein schnelles Öffnen der Bremsen beziehungsweise einer geringen Kontaktzeit der Bremsscheiben und Bremsbeläge.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist zwischen dem autonomen Bremsmodul und dem Bremszylinder eine Dichtung angeordnet. Somit lässt sich das autonome Bremsmodul direkt am Bremszylinder anordnen, gegebenenfalls ohne Zwischenschaltung einer Druckluftleitung.
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Zudem hat es sich als günstig gezeigt, wenn zwischen der Dichtung und dem Membranventil ein Drucksensor angeordnet ist. Hierdurch kann die Bremskraft des Bremszylinders einfach und zuverlässig eingestellt werden.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das in drei Stellungen betreibbare Ventil als Membranventil oder 3/3-Wegeventil ausgebildet ist. derartige Ventile sind besonders betriebssicher.
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Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn das autonome Bremsmodul über eine elektronische Steuerleitung steuerbar ist, wobei dieses außerdem mittels einer Druckluftleitung im Falle eines Stromausfalls steuerbar ist. Hierdurch ergibt sich ein besonders betriebssicheres Bremsmodul.
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Zudem ist es vorteilhaft, wenn zwischen Fahrzeugrahmen/-chassis und Fahrzeugachse eine flexible Verbindung (Leitung 16) angeordnet ist, um entsprechende Relativbewegungen zwischen Fahrzeugrahmen/-chassis und Fahrzeugachse zuverlässig kompensieren zu können.
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Weiterhin ist es günstig, wenn ein zusätzlicher Druckluftspeicher an der zugehörigen Fahrzeugachse angeordnet ist. Hierdurch ergibt sich eine besonders schnelle Schaltung des Bremszylinders und somit ein besonders kurzer Bremsweg.
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Zudem vorteilhaft ist es, wenn von einem Druckluftspeicher eine direkte Versorgung des in drei Stellungen betreibbaren Ventils mit Druckluft über ein elektropneumatisches Rückschlagventil vorgesehen mit. Dieses Ventil wird wahlweise elektrisch oder pneumatisch gesteuert, und zwar in Abhängigkeit eines elektrischen oder pneumatischen Signals des Bremswergebers. Grundsätzlich wird das Ventil immer pneumatisch geschaltet, wobei es außerdem elektrisch geschaltet werden kann, um Zeit einzusparen.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:
- 1 einen Schaltplan einer Bremsanlage für ein Nutzfahrzeug;
- 2 einen Schaltplan der Bremsanlage gemäß 1 in einer anders dargestellten Anordnung;
- 3 einen im Wesentlichen analogen Schaltplan der Bremsanlage zu derjenigen gemäß den 1 und 2;
- 4 einen Schaltplan eines der autonomen Bremsmodule beziehungsweise deren Ventile und Sensoren;
- 5 einen Schaltplan einer zu 4 alternativen Ausführungsform der Bremsanlage;
- 6 einen Schaltplan der Bremsanlage mit einem andersartigen 3/3-Wegeventil des autonomen Bremsmoduls;
- 7 einen Schaltplan des zentralen 3/3-Wegeventils, welches in seinen drei Schaltstellungen betätigbar beziehungsweise betreibbar ist;
- 8 einen Schaltplan einer Bremsanlage für eine Vorderachse VA und eine Hinterachse HA; und
- 9 einen Schaltplan einer Bremsanlage, bei welcher der Bremswertgeber nur elektrische Signale erzeugt.
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Sämtliche der im Folgenden beschriebenen Merkmale der unterschiedlichen Ausführungsformen können beliebig miteinander kombiniert werden.
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1 zeigt einen Schaltplan einer Bremsanlage für ein Nutzfahrzeug, wobei vorliegend beispielhaft lediglich die Steuerung jeweiliger Bremszylinder BZ einer Vorderachse VA des Fahrzeugs dargestellt ist. Die Ausgestaltung der Bremsanlage kann jedoch auf jeweilige Bremszylinder BZ einer oder mehrerer Hinterachse(n) übertragen werden.
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Erkennbar ist jeweils ein Bremszylinder BZ pro Fahrzeugseite. Auf beziehungsweise an diesem jeweiligen Bremszylinder BZ sitzt eine jeweilige Ventil- und Sensoreinheit, welche im Weiteren noch näher beschrieben werden wird und im Weiteren als autonomes Bremsmodul ABM bezeichnet wird.
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Über jeweilige Druckluftleitungen 12 werden zwei Druckspeicher V1, V2 mit Druckluft versorgt, welche von diesen aus zu einem Bremswertgeber BWG, beispielsweise einem Fußpedal/Bremspedal oder dergleichen, gelangt. Durch den Bremswertgeber BWG ist ein Ventil 14 mit einer Entlüftung E2 betätigbar. Je nach Betätigung gelangt somit in Abhängigkeit der Steuerung durch den Bremswertgeber BWG Druckluft über jeweilige Leitungen 16 zu den Bremszylindern BZ der Vorderachse VA oder Hinterachse HA. Die beschriebene Druckluftsteuerung der Bremszylinder BZ über die Leitungen 16 stellt dabei eine Rückfalllösung dar, falls das elektronische Signal S des Bremswertgebers BWG an ein elektronisches Bremssteuerungsmodul DBM entfällt, über welches die jeweiligen autonomen Bremsmodule ABM elektronisch gesteuert werden können. Demzufolge werden die jeweiligen Bremsmodule ABM im Normalbetrieb durch jeweilige elektronische Signale S gesteuert und bei deren Ausfall auf pneumatischem Weg über die Druckluftleitungen 16. Das elektronische Bremssteuerungsmodul ABM kann beispielsweise Teil eines Fahrzeugführungsrechner FFR sein.
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Außerdem ist eine Druckluftversorgung dieser autonomen Bremsmodule ABM vorgesehen, welche über eine jeweilige Versorgungsleitung 10, welche zwischen dem Druckluftspeicher V1 oder V2 und dem Bremswertgeber BWG abgezweigt ist, erfolgt. Diese Druckluftleitung 10 dient nicht zur Steuerung der Bremszylinder BZ, sondern zur Betätigung des Kolbens des Bremszylinders BZ zur Erzeugung der Bremskraft.
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Weiterhin umfasst die Bremsanlage pro Bremszylinder BZ einen Drehzahlsensor DZS, welcher die Radumdrehungen misst, und einem Verschleißsensor VS, welcher den Verschleiß jeweiliger Teile der Bremsanlage erfasst. Über diese Sensoren kommen somit jeweilige Signale zum autonomen Bremsmodule ABM, welche Aufschluss geben über den Verschleiß beispielsweise der Bremsbeläge beziehungsweise die Drehzahl der Räder und somit der Geschwindigkeit.
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Schließlich sind in 1 jeweilige Entlüftungen E1 der autonomen Bremsmodule ABM erkennbar. Das jeweilige autonome Bremsmodul ABM und der zugehörige Bremszylinder BZ bilden jeweils ein dezentrales Bremsmodul DBM, welches als vormontierte Baueinheit ausgebildet sein kann.
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Festzuhalten bleibt zudem, dass die jeweiligen Druckluftleitungen 10, 12, 16 mit durchgezogenen und die jeweiligen elektrischen Signalleitungen S mit gestrichelten Linien gezeigt sind.
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2 zeigt einen Schaltplan der Bremsanlage gemäß 1 in einer anders dargestellten Anordnung, jedoch mit gleichen Bauteilen und im Wesentlichen gleicher Verschaltung. Mit einer strichpunktierten Linie 18 ist dabei eine Unterteilung der Bremsanlage vorgenommen in oberhalb der Linie 18 angeordnete Teile, welche der jeweiligen Fahrzeugachse zugeordnet sind, und unterhalb der Linie 18 angeordnete Teile, welche dem Fahrzeugrahmen/-chassis zugeordnet sind beziehungsweise sich mit diesem mitbewegen. Erkennbar ist, dass man mit der vorliegenden Bremsanlage vorliegend nur eine flexible Verbindung V (der Druckluftleitungen 10,16 sowie der Signalleitungen S) zwischen Fahrzeugrahmen/- chassis und Fahrzeugachse benötigt, um durch die Federung bedingte Höhenunterschiede zwischen Fahrzeugrahmen/-chassis und Fahrzeugachse auszugleichen. Dies ergibt eine Einsparung an Materialkosten, Montagekosten, Druckluft und insbesondere schnelle Reaktionszeiten des Systems.
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3 zeigt einen im Wesentlichen analogen Schaltplan der Bremsanlage zu derjenigen gemäß den 1 und 2. Zudem ist vorliegend ein Druckluftspeicher V2 auf der zugehörigen Fahrzeugachse, hier der Vorderachse VA, montiert. Dieser Druckluftspeicher V2 wird vom Druckluftspeicher V1 direkt mit Druckluft versorgt. Durch diesen zusätzlichen Druckluftspeicher V2 wird noch einmal die Reaktionszeit bei Bremsen verkürzt. Statt eines langen Strömungsweges für die Druckluft vom Druckluftspeicher V1 strömt die Druckluft aus dem Druckluftspeicher V2 schneller ins autonome Bremsmodul ABM. Durch ein eingebautes Rückschlagventil RV am Eingang des Druckluftspeichers V2 entsteht ein Druckluftpuffer und somit ein sicheres Volumen bei eventueller Beschädigung der Druckluftleitung - beispielsweise wenn ein Schlauch zwischen Chassis und Fahrzeugachse versagt. Insgesamt wird somit vorliegend ein kürzerer Bremsweg erzielt und eine zusätzliche Sicherheit geschaffen.
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4 zeigt einen Schaltplan eines der autonomen Bremsmodule ABM beziehungsweise deren Ventile und Sensoren, wobei das autonome Bremsmodul ABM gemeinsam mit dem zugehörigen Bremszylinder BZ das dezentrale Bremsmodul DBM. Alle zum dezentralen Bremsmodul DBM und zum autonomen Bremsmodul ABM gehörenden Elemente sind hierbei durch eine jeweilige strichpunktierte Linie eingegrenzt.
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Zentrales Element des autonomen Bremsmoduls ABM ist dabei ein 3/3-Membranventil, welches als 3/3-Wegeventil fungiert, demzufolge in drei Stellungen betreibbar ist und anstelle dessen auch ein anderes 3/3--Wegeventil denkbar ist. Dieses Membranventil M wird angesteuert über zwei Pilotventile PV1 und PV2, welche jeweils als 3/2-Wegeventile ausgebildet sind. Vom Druckluftspeicher V1 erfolgt eine direkte Versorgung des Membranventils M mit Druckluft über ein 2/2-Wegeventil ERV, welches ein elektropneumatisches Rückschlagventil ist. Dieses Ventil ERV wird wahlweise elektrisch oder pneumatisch gesteuert, und zwar in Abhängigkeit eines elektrischen oder pneumatischen Signals des Bremswergebers BWG. Grundsätzlich wird das Ventil ERV immer pneumatisch geschaltet, wobei es außerdem elektrisch geschaltet werden kann, um Zeit einzusparen. Wird demzufolge die Bremse beziehungsweise der Bremswergeber BWG gedrückt, so erfolgt eine Druckbeaufschlagung des Membranventils M.
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Mit anderen Worten ist umfasst das Membranventil M einen Eingangsanschluss für ein elektronisches oder pneumatisches Steuersignal und einen Eingangsanschluss für Druckluft.
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Beim Betätigen des Bremswergebers BWG wird automatisch Druckluft aus dem Druckluftspeicher V1 über das Pilotventil PV2 zum Membranventil M in eine Kammer K2 geleitet, sodass die Membrane M2 gegen den Dichtsitz geschlossen ist und nicht entlüftet.
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Die linke Membrane M1 hingegen ist frei und Luft kann über das Pilotventil PV1 und eine Dichtung D zwischen dem autonomen Bremsmodul ABM und dem Bremszylinder BZ direkt in den Bremszylinder BZ gelangen, um dessen Kolben und somit die Bremse zu betätigen.
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Umgekehrt kann der Bremszylinder BZ entlüftet werden, indem über das Pilotventil PV2 entlüftet wird und demzufolge der Sitz der Membrane M2 auf der rechten Seite des Membranventils M öffnet, wohingegen das Pilotventil PV1 schaltet und eine Kammer K1 mit Druckluft beaufschlagt, so dass die linke Membrane M1 gegen den dortigen Sitz gedrückt wird. Sind beide Membranen M1, M2 auf ihrem Sitz, dann bleibt die Bremskraft quasi konstant, da weder Luft dem Bremszylinder BZ zugeführt noch aus diesem abgeführt wird. Mit anderen Worten: Durch Betätigen des Pilotventils PV2 kann Luft abgeführt werden, durch Betätigen des Pilotventils PV1 kann ebenfalls der Durchfluss von Luft gesteuert werden.
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Die Dichtung D dient dazu, dass das autonomen Bremsmoduls ABM direkt am Bremszylinder BZ befestigt werden kann. Vorzugsweise ist somit die Leitung zwischen dem autonomen und dem Bremszylinder BZ minimal kurz, um die Schaltzeit zu minimieren und einen optimal kurzen Bremsweg zu erreichen. In der Dichtung D ist beispielsweise ein RFID-Transponder T verbaut, über welchen sich die Dichtung D identifizieren lässt und welcher Informationen über das autonome Bremsmodul ABM oder andere Komponenten enthält.
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Eine Druckmessung zwischen der Dichtung D und dem Membranventil M findet anhand des Sensors DS statt. Ist der Druck zu hoch, ist die Bremskraft des Bremszylinders BZ zu hoch. Ist der Druck zu niedrig, ist die Bremskraft des Bremszylinders BZ zu niedrig.
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5 zeigt den Schaltplan einer zu 4 alternativen Bremsanlage, und zwar insbesondere hinsichtlich des Membranventils M. Hierbei ist in 5 ein 3/3-Wegeventil W dargestellt, wobei die mittlere Schaltstellung diejenige ist, bei der weder Druckluft dem Bremszylinder BZ zugeführt noch aus diesem abgeführt werden kann. Die linke Schaltstellung ist zum Abführen von Druckluft vorgesehen, die rechte Schaltstellung zum Zuführen von Druckluft. Die Pilotventile PV1 und PV2 sind identisch zur Ausführungsform gemäß 4.
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Im Gegensatz zur Ausführungsform gemäß 2 ist vorliegend kein elektropneumatisches Rückschlagventil ERV vorgesehen, sondern vielmehr ein 3/2-Wegeventil 20, welches über ein Pilotventil PV gesteuert wird. Die beiden Ventile bilden hierbei eine Ventileinheit VE für die Versorgung der jeweiligen dezentralen Bremseinheit DBM mit Druckluft. Über die Leitung L und deren Abzweigungen A sind demzufolge weitere dezentrale Bremseinheiten DBM versorgbar.
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Der Vorteil hierbei ist, dass das Ventil 20 mit der Entlüftung E3 schneller funktioniert, da auch das Ventil 20 sehr schnell entlüftet werden kann.
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Außerdem kann vorliegend ein Autopilot AP eingesetzt werden, sodass kein Bremswertgeber BWG erforderlich ist.
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6 zeigt anhand des dortigen Schaltplans einen ähnlichen Aufbau der Bremsanlage mit einem andersartigen 3/3-Wegeventil 22, welches vorliegend zwei einander gegenüberliegenden Kolben K1 und K2 ausgebildet ist.
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Die beiden Kolben K1 und K2 sind über jeweilige Dichtungen D1 und D2 beziehungsweise D3 und D4 gegen die zugehörigen Zylinder Z1 und Z2 abgedichtet, wobei hinter jedem Kolben K1 und K2 ein entsprechender Zylinderraum KK1 beziehungsweise KK2 gebildet ist, der mit Druckluft über die jeweilige Leitung SK1 beziehungsweise SK2 beaufschlagt werden kann. Hierdurch wird der jeweilige Kolben K1 oder K2 auf seinen Dichtsitz S1 beziehungsweise S2 gedrückt, und zwar in Abhängigkeit der Schaltstellung der Pilotventile PV1 beziehungsweise PV2.
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Ist das Pilotventil PV1 nicht geschaltet und befindet sich demzufolge der Kolben K1 nicht in seinem Dichtsitz S1 wie dargestellt), so kann Druckluft aus der Leitung 10 über den Anschluss 10 und über Anschluss E2 zum Anschluss E3, und von dort aus zum Bremszylinder BZ, gelangen. Ist hingegen das Pilotventil PV1 geschaltet und befindet sich demzufolge der Kolben K1 in seinem Dichtsitz S1, so kann kein Überströmen von Druckluft vom Anschluss E2 zum Anschluss E3 erfolgen.
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Ist das Pilotventil PV2 geschaltet und befindet sich demzufolge der Kolben K2 (wie gezeigt) in seinem Dichtsitz S2, so kann kein Überströmen von Druckluft vom Anschluss E3 zum Anschluss E1 erfolgen. Somit wird die sich im Bremszylinder BZ befindende Druckluft gehalten, das heißt, der dortige Bremsdruck wird zumindest aufrechterhalten. Ist hingegen das Pilotventil PV2 geschaltet und befindet sich demzufolge der Kolben K2 außerhalb seines Dichtsitzes S2, so erfolgt ein Überströmen von Druckluft vom Anschluss E3 zum Anschluss E1. Mithin wird die Druckluft aus dem Bremszylinder BZ entlassen und über E1 entlüftet.
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Die Ausgestaltung des Schaltventils entspricht im Wesentlichen dem Stand der Technik gemäß
DE 10 2015 115 082 B4 , deren Inhalt hiermit ausdrücklich als mitumfasst gilt. Funktional ergibt sich hierdurch jedoch eine identische Wirkungsweise wie beim Membranventil M oder beim 3/3-Wegeventil gemäß den vorherigen Figuren. Aus die Anordnung der übrigen Bauelemente ist im Wesentlich identisch.
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7 zeigt das zentrale 3/3-Wegeventil, welches in seinen drei Schaltstellungen betätigbar beziehungsweise betreibbar ist, nämlich Entlüften, Belüften und Halten.
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8 zeigt den Schaltplan einer Bremsanlage, die nicht nur für die Vorderachse VA, sondern auch für eine Hinterachse HA, dargestellt ist. Demzufolge sind vorliegend beispielhaft vier Bremszylinder BZ mit jeweiligen autonomen Bremsmodulen ABM vorgesehen, welche entsprechend verschaltet sind.
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9 zeigt schließlich den Schaltplan einer Bremsanlage, bei welcher der Bremswertgeber BWG nur elektrische Signale, jedoch keine pneumatischen Signale, erzeugt. Sollte es zu einem Ausfall dieses Systems kommen erfolgt die Bremsung über eine redundante Signalleitung 24.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102015115082 B4 [0040]
