DE10207803B4

DE10207803B4 - Druckregler einer Druckluftversorgungseinrichtung für eine Bremsanlage eines Kraftfahrzeugs und Verfahren zum Befüllen einer Kraftfahrzeug-Bremsanlage mit Druckluft

Info

Publication number: DE10207803B4
Application number: DE2002107803
Authority: DE
Inventors: Eduard Hilberer
Original assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
Current assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
Priority date: 2002-02-25
Filing date: 2002-02-25
Publication date: 2008-11-27
Anticipated expiration: 2022-02-26
Also published as: DE10207803A1

Abstract

Druckregler (5; 39, 45; 34, 39; 49) einer Druckluftversorgungseinrichtung für eine Bremsanlage mit mehreren Kreisen (15, 16, 18, 19) eines Kraftfahrzeugs, der den Kreisen (15, 16, 18, 19) der Bremsanlage vorgeschaltet ist, mit einem Druckmitteleingang, wenigstens einem Druckmittelausgang und einem Vorsteuerventil (34, 45), wobei der Einschaltdruck (PE) und der Abschaltdruck (PA) des Druckreglers (5; 39, 45; 34, 39; 49) durch das Vorsteuerventil (34, 45) steuerbar und/oder regelbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Abschaltdruck (PA) und/oder der Einschaltdruck (PE) von einem Beladungszustand des Kraftfahrzeugs abhängt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Druckregler einer Druckluftversorgungseinrichtung für eine Bremsanlage mit mehreren Kreisen eines Kraftfahrzeugs, der den Kreisen der Bremsanlage vorgeschaltet ist, mit einem Druckmitteleingang, wenigstens einem Druckmittelausgang und einem Vorsteuerventil, wobei der Einschaltdruck und der Abschaltdruck des Druckreglers durch das Vorsteuerventil steuerbar ist. Die Erfindung betrifft ferner eine Druckluftversorgungseinrichtung für Kraftfahrzeug-Bremsanlagen mit mehreren Kreisen mit einer Druckluftquelle und einem den Kreisen der Bremsanlage vorgeschalteten Druckregler, mittels dessen Druckluft den Kreisen der Bremsanlage unterhalb eines vorgebbaren maximalen Druckwertes und oberhalb eines vorgebbaren minimalen Druckwertes zur Verfügung stellbar ist. Schließlich betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Befüllen einer Kraftfahrzeug-Bremsanlage mit mehreren Kreisen mit Druckluft, wobei mittels eines Druckreglers, der den Kreisen der Bremsanlage vorgeschaltet ist, der Luftdruck, der von einer Druckquelle zur Verfügung gestellt wird, zwischen einem vorgebbaren Minimaldruck und einem vorgebbaren Maximaldruck geregelt wird. Entsprechende Druckregler, Druckluftversorgungseinrichtungen und Verfahren zum Befüllen einer Kraftfahrzeug-Bremsanlage sind bspw. aus der DE 198 35 638 A1 der Anmelderin bekannt. Derartige Einrichtungen sind ferner aus der DE 100 47 469 A1 der Anmelderin bekannt. Ferner sind übliche Druckregler, bspw. aus dem Lehrbuch "Die Meisterprüfung im KFZ-Handwerk", Wolf-Peter Böttcher, Vogel-Fachbuch, 1998, bekannt.
Aus der DE 198 35 638 A1 ist eine Druckluftaufbereitungsanlage bzw. eine Druckluftversorgungseinrichtung offenbart, die in einem Gehäuse untergebracht, einen elektromechanischen Druckregler und ein Mehrkreisschutzventil mit wenigstens einem daran angeschlossenen Verbraucherkreis vorsieht. Hierbei ist jeder Verbraucherkreis durch eine zugeordnete Drucksteuereinheit separat verriegelbar. Ein zuverlässiger und kostengünstiger Betrieb wird hierbei dadurch erreicht, dass zwischen wenigstens einer der Drucksteuereinheiten und dem Druckreglerausgang ein Druckbegrenzer angeordnet ist, und dass der Druckbegrenzer im stromlosen Zustand eine Versorgungsbohrung für die wenigstens eine Drucksteuereinheit auf einen vorgegebenen Ausgangsdruck begrenzt.
In DE 39 17 092 A1 ist eine Vorrichtung zur Achslast abhängigen Bremskraftregelung für Bremsanlagen von Fahrzeugen offenbart. Diese weist einen in einem Reglergehäuse verschiebbaren Steuerkolben zur Modulation des eingesteuerten Bremsdrucks entsprechend dem Beladungszustand des Fahrzeugs auf. Der Steuerdruck für den Steuerkolben ist von mindestens einem Federbalg abgelei tet, der zusätzlich zu den mechanischen Schwingfedern den Fahrzeugaufbau gegen die Fahrzeugachsen abstützt.
In DE 1 555 112 A ist eine Druckluft-Bremsanlage für Nutzkraftfahrzeuge mit verschieden hoch belasteten Hinterachsen, z. B. einer höher belasteten Treibachse und mindestens einer niedriger belasteten Schleppachse, offenbart, bei welcher der die Radbremszylinder beaufschlagende Luftdruck lastabhängig gesteuert wird, wobei der Luftdruck im Bremskreis der Schleppachse so gestaltet wird, dass er zumindest bei leeren und nur teilweise beladenem Fahrzeug niedriger ist als der Druck im Bremskreis der Treibachse.
DE 197 37 051 A1 betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung wenigstens einer Komponente einer pneumatischen Bremsanlage eines Fahrzeugs. Wird eine zusätzliche Verzögerung gewünscht, wird der Förderbetrieb des Kompressors eingeschaltet und abschnittsweise eine zusätzliche Bremsleistung erzeugt.
In DE 40 13 278 A1 ist eine elektronische Bremssteuerung offenbart, die mit elektronischen Mitteln verschiedene reale Druckverläufe pneumatischer Drücke einer Bremsanlage eines Zuges nachbildet, insbesondere den Druck der Hauptluftleitung des Zuges, den Druck in R-Behältern der einzelnen Wagen und den Druck in den einzelnen Bremszylindern. Das Zugmodell ermittelt in einem adaptiven Lernprozess nach Beendigung eines Lösevorganges Werte für das Volumen der Hauptluftleitung und der R-Behälter des Zuges, so dass sich das Zugmodell dem tatsächlich vorhandenen Zug anpasst.
EP 0 830 997 A2 betrifft eine Energieversorgungseinrichtung für Druckluft-Bremsanlagen von Fahrzeugen, an die zwei Betriebsbremskreise und ein Feststellbremskreis angeschlossen sind. Die Betriebsbremskreise sind durch je ein Überströmventil abgesichert, der Feststellbremskreis durch ein Druckbegrenzungsventil. Die genannten Ventile sind von einem elektronischen Steuergerät druckabhängig steuerbar. Bei Stromausfall werden die Betriebsbremskreise bevorrechtigt befüllt. Bei Unterschreiten der Druckschwelle in den Betriebsbremskreisen ist ein Lösen der Feststellbremse verhindert.
Gemäß DE 196 20 851 A1 weist eine Luftaufbereitungsanordnung für Druckluft einen Kompressor, einen Lufttrockner, ein den Kompressor mit Atmosphäre verbindendes Entlüftungsventil und ein Steuerventil, das getrocknete Regenerationsluft in Gegenstromrichtung durch den Lufttrockner strömen lässt, auf. Eine Messeinrichtung misst die durch den Lufttrockner hindurchgeförderte Luftmenge. Eine elektronische Steuerung bestimmt aus dem so ermittelten Luftvolumen den Zeitpunkt für das Regenerieren des Lufttrockners und das Volumen der zum Regenerieren benötigten Regenerationsluft.
In DE 40 08 909 A1 ist ein Drucksteuerventil für druckluftbetätigte Fahrzeugbremsanlagen offenbart, das ein Rückschlagventil aufweist, das sehr einfach gestaltet und leicht montierbar ist, weil es an einer gut zugänglichen Stelle des Drucksteuerventilgehäuses sitzt.
DE 195 01 286 A1 betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung einer Bremsanlage eines Fahrzeugs, wobei ein elektronisches Steuergerät eine Druckanpassung an die dynamische Lastverlagerung in den Bremszylindern wenigstens einer Achse beim Bremsvorgang auf der Basis der erfassten aktuellen Belastung an einer anderen Achse und der statischen Belastung durchführt.
Obwohl ein entsprechend kostengünstiger Betrieb schon durch die Druckluftversorgungseinrichtung gemäß DE 198 35 638 A1 möglich ist, ist es wünschenswert, eine noch größere Energieeinsparung zu erzielen und zudem eine große Lebensdauer der Komponenten der Druckluftversorgungseinrichtung zu ermöglichen.
Es ist demgemäß Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Druckregler, eine Druckluftversorgungseinrichtung und ein Verfahren zum Befüllen einer Kraftfahrzeug-Bremsanlage mit Druckluft anzugeben, mittels der die Bremsanlage energiesparend Druckluft zur Verfügung gestellt wird, wobei zudem eine möglichst lange Lebensdauer der Komponenten der Druckluftversorgungseinrichtung erzielt werden soll.
Gelöst wird diese Aufgabe durch einen Druckregler einer Druckluftversorgungseinrichtung für eine Bremsanlage mit mehreren Kreisen eines Kraftfahrzeugs, der den Kreisen der Bremsanlage vorgeschaltet ist, mit einem Druckmitteleingang, wenigstens einem Druckmittelausgang und einem Vorsteuerventil, wobei der Einschaltdruck und der Abschaltdruck des Druckreglers durch das Vorsteuerventil steuerbar ist, der dadurch weitergebildet ist, dass der Abschaltdruck und/oder der Einschaltdruck von einem Beladungszustand des Kraftfahrzeugs abhängt.
Die Erfindung geht von den Gedanken aus, dass ein Kraftfahrzeug, das nicht voll beladen ist, einen im Vergleich mit einem voll beladenen Fahrzeug geringeren Druck in der Druckluft-Bremsanlage benötigt, um den vorgegebenen Bremsweg einzuhalten. Durch diese Maßnahme ist es möglich, weniger Druck in der Bremsanlage aufzubauen, wodurch insbesondere der Kompressor geschont wird; es können sich auch andere Schaltzyklen ergeben, die zu verringerten Schaltverlusten im Betrieb des Kraftfahrzeugs führen. Diesen Ge danken führt die Erfindung derart aus, dass der Abschaltdruck und/oder der Einschaltdruck des Druckreglers von einem Beladungszustand des Kraftfahrzeugs abhängt, wobei der Abschaltdruck und/oder Einschaltdruck je nach Beladungszustand veränderbar ist. Bei voll beladenem Fahrzeug arbeitet der Druckregler wie bspw. aus der DE 198 35 638 A1 , die im Übrigen vollumfänglich in den Offenbarungsgehalt dieser Anmeldung aufgenommen werden soll, üblich. Bei weniger stark beladenem Fahrzeug kann bspw. der Abschaltdruck verringert werden, so dass weniger Druckluft gefördert werden muss. Es kann auch der Einschaltdruck verringert werden, so dass sich insbesondere die Schaltzyklen vergrößern und der mittlere Druck in der Anlage sich verringert.
Wenn das Vorsteuerventil ein mechanisch-pneumatisches Ventil ist, kann eine besonders elegante Lösung gefunden werden, bei der auch bei Ausfall eines elektronischen Steuergeräts eine entsprechende Regelung noch stattfinden kann. Hierzu wird in einer bevorzugten Ausführungsform das Vorsteuerventil mit einem Luftfederbalg des Kraftfahrzeugs über eine Druckleitung verbunden. Der in dem Luftfederbalg herrschende Druck, der insbesondere von dem Beladungszustand des Fahrzeugs abhängt, führt dann zu einer direkten Ankoppelung an den Druckregler, so dass dieser direkt die Beladung als Steuergröße erhält. Vorzugsweise umfasst hierzu das Vorsteuerventil einen Vorspannkolben, auf dessen ersten Wirkfläche ein Druck wirkt, der von dem Beladungszustand des Kraftfahrzeugs abhängt. Die erste Wirkfläche bzw. der Druck, der auf dieser wirkt, arbeitet in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel gegen einen Federdruck, der auf eine zweite Wirkfläche des Vorspannkolbens wirkt. Der Raum, der zu der zweiten Wirkfläche führt, ist vorzugsweise entlüftet.
Wenn das Vorsteuerventil elektro-pneumatisch ausgebildet ist und von einem elektronischen Steuergerät gesteuert wird, kann ein sehr schnelles Schalten des Druckreglers vorgenommen werden. Ferner ist eine gute Anpassbarkeit an elektronische Druckluftversorgungseinrichtungen, wie bspw. dasjenige aus der DE 198 35 638 A1 bzw. das als EAC der Anmelderin bekannte, möglich. Vorzugsweise ist mit dem elektronischen Steuergerät eine Signalleitung verbunden, die ein Signal in Abhängigkeit des Beladungszustands des Kraftfahrzeugs zum Steuergerät führt. Durch diese Maßnahme kann der Druckregler von dem Steuergerät besonders gut in Abhängigkeit des Beladungszustandes des Kraftfahrzeugs gesteuert werden.
Die Erfindung wird ferner durch eine Druckluftversorgungseinrichtung für Kraftfahrzeug-Bremsanlagen mit mehreren Kreisen mit einer Druckluftquelle und einem den Kreisen der Bremsanlage vorgeschalteten Druckregler, mittels dessen Druckluft den Kreisen der Bremsanlage unterhalb eines vorgebbaren maximalen Druckwertes und oberhalb eines vorgebbaren minimalen Druckwertes zur Verfügung stellbar ist, gelöst, die dadurch weitergebildet ist, dass der maximale Druckwert und/oder der minimale Druckwert, insbesondere im Betrieb der Druckluftversorgungseinrichtung, in Abhängigkeit der Beladung des Kraftfahrzeugs einstellbar ist.
Auch hierbei geht die Erfindung von dem Gedanken aus, dass eine Druckluftversorgungseinrichtung dann energiesparend betrieben werden kann und entsprechend schonend für die einzelnen Komponenten, wenn bei nicht voller Beladung ein geringerer Druck in der Kraftfahrzeug-Bremsanlage ausreichend ist, um die geforderte Bremswirkung noch zu erreichen, wobei ein geringerer Druck in der Kraftfahrzeug-Bremsanlage impliziert, dass ein geringerer Druck zur Verfügung gestellt werden muss, was zum einen Energie einspart und zum anderen die druckluftbeaufschlagten Komponenten und insbesondere den Kompressor schont, so dass eine sehr lange Lebensdauer erreichbar ist.
Vorzugsweise ist der Druckregler der Druckluftversorgungseinrichtung wie vorstehend beschrieben, ausgestaltet.
Wenn ein Rückschlagventil am Ausgang oder hinter dem Ausgang des Druckreglers vorgesehen ist, wobei das Rückschlagventil eine Rückströmung von Druckluft in den Druckregler verhindert, kann dieser ungestört von dem Druck in der Bremsanlage arbeiten. Vorzugsweise ist in der Kraftfahrzeug-Bremsanlage in Förderrichtung vor dem Schutzventil, insbesondere Vierkreisschutzventil, ein Drucksensor vorgesehen, mittels dem der Anlagendruck gemessen werden kann, so dass mittels dieses Drucksensors das Erreichen des Abschaltdrucks und des Einschaltdrucks des Druckreglers messbar ist.
Die Erfindung wird ferner durch ein Verfahren zum Befüllen einer Kraftfahrzeug-Bremsanlage mit mehreren Kreisen mit Druckluft gelöst, wobei mittels eines Druckreglers, der den Kreisen der Bremsanlage vorgeschaltet ist, der Luftdruck, der von einer Druckquelle zur Verfügung gestellt wird, zwischen einem vorgebbaren Minimaldruck und einem vorgebbaren Maximaldruck geregelt und/oder gesteuert wird, das dadurch weitergebildet ist, dass der Minimaldruck und/oder der Maximaldruck in Abhängigkeit des Beladungszustands des Kraftfahrzeugs angepasst wird. Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist ein energiesparendes Befüllen einer Kraftfahrzeug-Bremsanlage mit Druckluft ermöglicht. Ferner wird aufgrund der angepassten Minimal- und/oder Maximaldrücke im Schnitt ein geringerer Gegendruck erzeugt, gegen den der Kompressor fördern muss, so dass insbesondere eine deutlich größere Kompressorlebensdauer zu erwarten ist.
Eine besonders einfache Realisierbarkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dann gegeben, wenn vorzugsweise der Beladungszustand über einen Druck in wenigstens einem Luftfederbalg des Kraftfahrzeugs direkt einem Vorsteuerventil des Druckreglers zur Verfügung gestellt wird. Dieses kann entweder über eine pneumatische Leitung geschehen oder wie in einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel dergestalt, dass der Beladungszustand anhand eines gemessenen Drucks in wenigstens einem Luftfederbalg als elektronisches Signal einem elektronischen Steuergerät zur Verfügung gestellt wird, mittels dem das Vorsteuerventil wenigstens mittelbar gesteuert wird.
Wenn der Beladungszustand anhand einer gemessenen Wegdifferenz als elektronisches Signal einem elektronischen Steuergerät zur Verfügung gestellt wird, mittels dem das Vorsteuerventil wenigstens mittelbar gesteuert wird, kann alternativ oder zusätzlich zu der vorstehend genannten Feststellung des Beladungszustands anhand des Drucks in dem Luftfederbalg auf einfache Weise der Beladungszustand festgestellt werden und zur Steuerung des Vorsteuerventils genutzt werden. Durch diese beiden Maßnahmen kann schon vor Fahrtbeginn des Kraftfahrzeugs eine entsprechende Anpassung des Drucks in der Kraftfahrzeug-Bremsanlage durchgeführt werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann während des Betriebs auf sehr elegante Weise der Beladungszustand festgestellt werden. Dieses geschieht dadurch, dass anhand eines gemessenen Schlupfsignals der Beladungszustand als elektronisches Signal einem elektronischen Steuergerät zur Verfügung gestellt wird, mittels dem das Vorsteuerventil wenigstens mittelbar gesteuert wird. Hierbei ist zu berücksichtigen, dass bei voll beladenem Kraftfahrzeug der Schlupf an den Vorder achsen größer ist im Verhältnis zu den Hinterachsen, als bei einem weniger beladenen Fahrzeug.
In einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird ein gesondertes elektronisches Signal einem elektronischen Steuergerät zur Verfügung gestellt, wenn eine Liftachse des Kraftfahrzeugs aufsetzt. Die Liftachse des Kraftfahrzeugs setzt üblicherweise bei einer Beladung von 8 t (Tonnen) bspw. auf. Wenn dieses geschieht, wird ein gesondertes Signal dem Steuergerät zur Verfügung gestellt, damit dieses mitgeteilt bekommt, dass eine weitere Achse zur Bremswirkung beiträgt. In diesem Fall kann eine Kennlinie, in der der Beladungszustand über den einzusteuernden Maximaldruck bzw. Minimaldruck aufgezeichnet ist, einen Sprung bzw. eine Diskontinuität aufweisen.
Die Erfindung wird ferner durch die Verwendung eines Signals, das ein Maß für den Beladungszustand eines Kraftfahrzeugs ist, zur Anpassung eines Abschaltdrucks und/oder eines Einschaltdrucks eines Druckreglers einer Druckluftversorgungseinrichtung für Kraftfahrzeug-Bremsanlagen mit mehreren Kreisen, der den Kreisen der Bremsanlage vorgeschaltet ist, gelöst.
Nachfolgend wird ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, die Erfindung näher erläutert. Bezüglich aller im Text nicht näher beschriebenen erfindungsgemäßen Einzelheiten wird ausdrücklich auf die Zeichnungen verwiesen.
Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung einer Druckluftversorgungseinrichtung und einer entsprechenden Kraftfahrzeug-Bremsanlage,
2 eine schematische Darstellung einer Druckluftversorgungseinrichtung gem. der Erfindung,
3 ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Druckluftversorgungseinrichtung, die allerdings nur teilweise dargestellt ist, gem. der Erfindung,
4 eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Druckluftversorgungseinrichtung und
5 eine schematische Darstellung zur Messung des Beladungszustandes eines Kraftfahrzeugs.
In den folgenden Figuren sind die gleichen Elemente mit denselben Bezugsziffern bezeichnet, so dass von einer erneuten Vorstellung jeweils abgesehen wird.
Die folgenden Figuren zeigen schematisch dargestellt erfindungsgemäße Druckluftversorgungseinrichtungen bzw. erfindungsgemäße Druckregler, wobei teilweise nur die für die Darstellung der Erfindung wesentlichen Merkmale in die Figuren aufgenommen wurden, um die Aufmerksamkeit auf diese Merkmale zu lenken. Der Fachmann wird die weiteren notwendigen Merkmale, sofern diese in den Figuren fehlen, ohne weiteres hinzufügen können.
1 zeigt eine schematische Darstellung einer Druckluftversorgungseinrichtung für Kraftfahrzeug-Bremsanlagen, die mit einer entsprechenden schematisch dargestellten Kraftfahrzeug-Bremsanlage verbunden ist. Ein Kompressor 10 fördert Druckluft über eine Förderleitung 38 in eine Druckluftversorgungseinrichtung, die in diesem Ausführungsbeispiel als dargestellte Elemente einen Druckregler 5, einen Lufttrockner 12, eine Entlüftung 13 und ein Rückschlagventil 14 umfasst. Die Druckluftversorgungseinrichtung 11 kann bspw. gem. der DE 198 35 638 A1 ausgestaltet sein, also elektro-pneumatisch oder rein mechanisch-pneumatisch oder eine Mischung aus beidem. Hierbei können in einem gemeinsamen Gehäuse auch weitere Komponenten enthalten sein wie der Drucksensor 31 und das Vierkreisschutzventil, das in dieser Figur durch vier Abzweigungen zu entsprechenden Kreisen der Druckluftbremsanlage angedeutet ist.
Über den Drucksensor 31 wird der Anlagendruck P gemessen und in eine Spannung U umgewandelt. Diese Spannung wird dem elektronischen Bremssystem bzw. dem Zentralrechner 29 zur Verfügung gestellt. Die aus der Druckluftversorgungseinrichtung 11 austretende Druckluft wird über eine Leitung, die sich entsprechend in ein Vierkreisschutzventil verzweigt, zu den verschiedenen Kreisen der Bremsanlage zur Verfügung gestellt, wobei der Druckluftbehälter für den Kreis 1 durch die Bezugsziffer 15 dargestellt ist und der Druckluftbehälter für den Kreis 2 durch die Bezugsziffer 16. Kreis 3 ist durch die Bezugsziffer 18 dargestellt. Hierzu ist in der Leitung zu diesem Kreis ein Druckbegrenzer vorgesehen. Für die Leitung zum Kreis 4 ist die Bezugsziffer 19 vorgesehen. Die Kreise 1 und 2 sind üblicherweise die Betriebsbremskreise, wohingegen der Kreis 3 bspw. für Nebenverbraucher vorgesehen sein kann.
Die Druckluft aus den Druckluftbehältern 15 und 16 wird dem elektronischen Bremssystem bzw. einem Achsmodulator oder mehreren Achsmodulatoren 20 zur Verfügung gestellt. Von diesen ausgehend werden die Bremszylinder 24 und 25 mit Druckluft versorgt, um die Bremsen an der Vorderachse 26 bzw. Hinterachse 27 zu betätigen. An der Vorderachse 26 ist ein Drehzahlsensor 22 vorgesehen und an der Hinterachse 27 ist ein Drehzahlsensor 23 vorgesehen, um bspw. den Schlupf in dem Achsmodulator 20 berechnen zu können, um eine entsprechende Antischlupfregelung ASR oder eine Antiblockierregelung (ABS) zu ermöglichen. Der gemessene Schlupf bzw. die gemessenen Drehzahlen können auch über eine entsprechende elektrische Leitung dem Zentralrechner 29 zur Verfügung gestellt werden. Der Achsmodulator 20 umfasst eine Entlüftung, wie dieses üblich ist.
Mittels des Bremspedals wird von dem Fahrer des Kraftfahrzeugs ein Bremswunsch angegeben bzw. das Bremspedal wird entsprechend betätigt. Je nach Betätigungsweg bzw. Betätigungskraft oder der Betätigungsgeschwindigkeit werden die Signale entsprechend in dem Zentralrechner 29 ausgewertet, um entsprechende, dort verarbeitete Signale, sowohl dem Achsmodulator 20 als auch dem Fahrzeugzentralrechner 30 und über diesen der Druckluftversorgungseinrichtung 11 bzw. auch direkt dem Druckregler 5 entsprechende Signale zur Verfügung zu stellen. Hierbei kann eine übliche Bremsung bei einer normalen Betätigung des Bremspedals 28 vorgesehen sein oder eine Notbremsung, wenn das Bremspedal sehr schnell oder sehr stark betätigt wird.
In diesem Ausführungsbeispiel ist es möglich, den Abschaltdruck und/oder den Einschaltdruck beladungsabhängig zu gestalten, wobei als Sensor ein Drucksensor 48 vorgesehen ist, der den Druck in einem Luftfederbalg 47 des Kraftfahrzeugs misst. Je mehr das Fahrzeug beladen ist, umso höher ist der Druck in dem Luftfederbalg 47. Das sensierte Signal wird auch dem elektronischen Bremssystem bzw. dem Zentralrechner 29 zur Verfügung gestellt. Im Übri gen ist es auch möglich, in Umgehung des Fahrzeug-Zentralrechners 30 eine direkte Ansteuerung der Druckluftversorgungseinrichtung von dem Zentralrechner 29 vorzusehen, was allerdings in 1 nicht dargestellt ist.
Der Achsmodulator 20 wandelt einen Eingangsdruck in einen berechneten Ausgangsdruck um, so dass eine entsprechende Druckuntersetzung, also ein Verhältnis Eingangsdruck zu Ausgangsdruck in dem Achsmodulator 20 bzw. Radmodulator 20 vorgesehen ist. Diese Druckuntersetzung ist bei einem leeren Fahrzeug geringer, so dass eine bessere Bremsdosierung gegeben ist und auch eine längere Lebensdauer des Druckmodulators bzw. des Achsmodulators. Dieses liegt darin begründet, dass dieser bei leerem Fahrzeug bzw. bei einem gering beladenen Fahrzeug im Verhältnis zu einem voll beladenen Fahrzeug weniger Druck heruntertakten muss, da der Vorratsdruck schon kleiner ist.
Die Drehzahlsensoren 22 und 23 können auch bspw. direkt mit dem Zentralrechner 29 verbunden sein.
Die Funktionsweise der Druckluftversorgungseinrichtung 11 wird näher anhand der folgenden Figuren erläutert.
In 2 ist schematisch eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Druckluftversorgungseinrichtung dargestellt, bei der ein elektromagnetischer Druckregler Verwendung findet. Die Druckluft wird von einem Kompressor 10 über eine Förderleitung 38 dem Ablassventil 39 des Druckreglers 5 zur Verfügung gestellt. In 2 ist das Ablassventil 39 derart dargestellt, dass Druck durch das Ablassventil in Richtung des Rückschlagventils 14 und weiter in Richtung des Vierkreisschutzventils 32 gefördert wird. Der Anlagendruck wird mittels eines Drucksensors 31 gemessen. Hierzu wird in dem Drucksensor 31 eine Spannung erzeugt, die im Steuergerät 33, das ein elektronisches Steuergerät ist, weiterverarbeitet wird. Über eine Signalleitung 40 wird ein beladungsabhängiges Signal auch dem Steuergerät 33 zur Verfügung gestellt.
Je nach Beladungszustand wird entweder der Abschaltdruck des Druckreglers 5 und/oder der Einschaltdruck des Druckreglers 5 entsprechend durch das Steuergerät 33 über das Vorsteuerventil 34 gesteuert. Ist der Abschaltdruck erreicht, wird das elektromagnetische Stellglied des Vorsteuerventils 34 betätigt, so dass Druckluft aus der Bremsanlage auf die obere Wirkfläche des Schaltkolbens 35 wirkt, so dass der Ventilsitz 36 sich öffnet und eine Entlüftung über die Entlüftung 37 stattfindet. Der Druckregler 5 würde somit abgeschaltet bzw. steuert die Druckluft, die von dem Kompressor gefördert wird, direkt ins Freie ab. Der Druck in der Anlage bleibt im Wesentlichen erhalten, da das Rückschlagventil 14 entsprechend in diesem Fall abdichtet.
Der Anlagendruck selbst wird durch mögliche – auch geringfügige – Leckagen, Schaltverluste und Bremsfunktionen entsprechend geringer bis zum Erreichen eines Einschaltdruckes. Sobald dieser Einschaltdruck erreicht ist, wird die Betätigung des elektromagnetischen Stellgliedes des Vorsteuerventils 34 beendet, so dass dieses in die durch die Feder vorgegebene Stellung zurückgeführt wird. In diesem Fall wird die Wirkfläche des Schaltkolbens 35 entlüftet und damit wird das Ablassventil des Druckreglers 39 wieder in eine geschlossene Stellung bezüglich des Ventilsitzes 36 überführt. In diesem Fall findet wieder eine Förderung der Druckluft in die Bremsanlage statt. 2 ist nicht maßstabsgetreu dargestellt, so dass an dieser Stelle klargestellt werden soll, dass die entsprechenden Wirkflächen entsprechend angepasst sein müssen, um die beschriebene Wirkung zu erzielen.
Gem. der Erfindung wird der Einschaltdruck bzw. der Abschaltdruck des Druckreglers durch den Beladungszustand des Fahrzeugs über eine Signalleitung 40 vorgegeben. Es kann sich hierbei um eine einfache elektrische Leitung handeln, die bspw. eine Spannung dem Steuergerät 33 zur Verfügung stellt oder bspw. auch um eine CAN-Leitung. In Abhängigkeit der Beladung kann eine proportionale Regelung oder Steuerung bzw. eine stufenweise Regelung oder Steuerung stattfinden. Wenn bspw. die Liftachse des Kraftfahrzeugs aufsetzt, kann eine stufenweise Regelung oder Steuerung des Einschaltdrucks und/oder des Abschaltdrucks vorgenommen werden.
In 3 ist eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Druckreglers 5 dargestellt. Diese Ausführungsform stellt einen mechanisch-pneumatischen Druckregler dar, der direkt über den Druck in einem Luftfederbalg 47 dessen Abhängigkeit von dem Beladungszustand des Fahrzeugs ausnutzt, um den Einschaltdruck bzw. den Abschaltdruck des Druckreglers entsprechend anzupassen. Hierzu ist ein Vorspannkolben 42 vorgesehen, auf dessen ersten Wirkfläche 42' der Druck aus bzw. in dem Luftfederbalg 47 wirkt. Je mehr das Fahrzeug beladen ist, umso größer wird die Kraft, die durch die Regelfeder 43 auf den Regelkolben 44 wirkt. Das Vorsteuerventil 45 ist also mechanisch-pneumatisch ausgebildet.
Wenn der entsprechende Abschaltdruck erreicht ist, öffnet das Vorsteuerventil 45 an dem 3/2-Wegeventilsitz 46, so dass der Anlagendruck auf den Kolben 35 wirkt und die entsprechende Entlüftung des Ablassventils 39 des Druckreglers 5 vorgenommen wird. Bei Erreichen des Einschaltdrucks in der Anlage ist der Druck, der von der Anlage ausgehend gegen den Regelkolben 44 wirkt, so klein geworden, dass dieser wieder nach unten gegen den 3/2-Wegeventilsitz 46 drückt und noch weiter sich bewegt, so dass eine Entlüftung des Druckraumes oberhalb des Schaltkolbens 35 statt findet, und zwar über eine Entlüftungsbohrung 44 über die Entlüftung 41. Es handelt sich hierbei somit um ein Druckregler-Vorsteuerventil mit einer Flächenhysterese.
In 4 ist schematisch eine erfindungsgemäße Druckluftversorgungseinrichtung 11 dargestellt, bei der ein Drucksensor 48 vorgesehen ist, um den Druck in dem Luftfederbalg 47 zu messen. Der gemessene Druck wird als Spannung einem elektronischen Steuergerät 33 zur Verfügung gestellt, das den Druckregler 49 entsprechend gem. dem Beladungszustand und dem tatsächlichen Druck in der Anlage, der mittels dem Drucksensor 31 gemessen wird, steuert.
In 5 ist schematisch dargestellt, wie über eine Durchbiegung einer Blattfeder 50 der Beladungszustand eines Fahrzeugs gemessen werden kann. Hierzu wird eine Wegdifferenz 52 der Blattfeder 50 in der belasteten Lage zu der unbelasteten Lage 51 über einen Weg-Spannungswandler 53 gemessen. Die so ermittelte Wegdifferenz 52 wird dann entsprechend einem Steuergerät 33 zur Verfügung gestellt, das wiederum einen entsprechenden Druckregler steuert.
Ein Diagramm kann die erfindungsgemäßen Vorteile deutlich machen. Auf der Ordinate sei der Anlagendruck P aufgezeichnet und auf der Abszisse die Zeit t. Es ist der Abschaltdruck des Druckreglers bei voller Beladung PAvoll und der Einschaltdruck des Druckreglers bei voller Beladung PEvoll gestrichelt dargestellt, sowie ein mittlerer Druck zwischen diesen beiden Druckwerten. Es ist ferner ein Abschaltdruck des Druckreglers PAleer bei einem leeren Fahrzeug sowie ein Einschaltdruck des Druckreglers PEleer bei einem leeren Kraftfahrzeug dargestellt. Bei teilweise beladenem Fahrzeug ergeben sich Ein- und Abschaltdrücke, die dazwischen liegen. Die Variation der Ein- und/oder Abschaltdrücke kann linear sein oder eine andere Funktion sein, die nicht linear ist. Zur Regelung wird zunächst einmal die Kraftfahrzeug-Bremsanlage mit Druckluft versehen, und zwar zu Anfang der Zeitdarstellung. Hierbei handelt es sich noch um ein volles Fahrzeug. Entsprechend der Bremseinwirkung bzw. der Verluste durch entsprechende Schaltungen des Druckreglers kommt eine Art Zick-Zack-Kurve zustande. Nach einem Entladen des Kraftfahrzeugs ist der Abschaltdruck und der Einschaltdruck des Druckreglers deutlich reduziert. Auch der Schaltzyklus ist ein klein wenig verlängert. Zwischen den beiden mittleren Druckwerten existiert eine Differenz Δp (Delta P). Um diese Druckdifferenz muss der Kompressor weniger Gegendruck aufbauen, so dass der Wirkungsgrad bis zu 20% verbessert werden kann. Zudem erhöht sich die Lebensdauer des Kompressors und der weiteren Komponenten der Druckluftversorgungseinrichtung erheblich, da diese mit weniger Druckluft beaufschlagt werden. Auch die Luftfederung benötigt weniger Druck. Ferner ist der Druck für die geforderte Bremswirkung bei einem leeren Fahrzeug geringer. Der Schaltzyklus vergrößert sich ein klein wenig bei leerem Fahrzeug, da der Mengenstrom des Verbrauchs im Wesentlichen konstant ist, aber die Bremsanlage bei einem geringeren Druck arbeitet.
Wird hingegen der Abschaltdruck konstant gehalten und nur der Einschaltdruck in Abhängigkeit des Beladungszustandes des Fahrzeugs variiert, ergibt sich zwar nur eine geringere Druckdifferenz Δp (Delta P), also diesbezüglich eine etwas geringere Wirkungsgradverbesserung, gleichwohl vergrößern sich aber die Schaltzyklen des Druckreglers erheblich, so dass die Schaltverluste deutlich verringert werden können, wodurch wieder der Wirkungsgrad deutlich verbessert wird. Die Zykluszeit kann sich bis zu einem Faktor von 2–3 verlängern, so dass bei üblichen Schaltverlusten von 2–2,5 ltr. bei 12 bar 30 Normliter (auf 1 bar bezogen) pro Schaltvorgang, der nicht durchgeführt werden muss, gespart werden können. Auch in diesem Ausführungsbeispiel erhöht sich die Lebensdauer bspw. des Kompressors durch den kleineren Gegendruck, der im Mittel vorliegt.
Die ausschließliche Anpassung des Abschaltdruckes in Abhängigkeit der Beladung des Kraftfahrzeugs führt allerdings zu einem geringeren mittleren Gegendruck, so dass auch hierdurch die Lebensdauer wesentlicher Komponenten der Druckluftversorgungseinrichtung erhöht wird. Ein typischer konstanter Einschaltdruck kann bspw. bei 11 bar liegen und ein typischer konstanter Abschaltdruck bei voller Beladung bei 12,5 bar und bei leerem Fahrzeug bei 11,8 bar. Hierzu kann bspw. der Balgdruck eines Luftfederbalgs als zu sensierende Größe dienen, die bei 6 bar dem leeren Fahrzeug entspricht und bei 10,5 bar bspw. dem voll beladenen Fahrzeug.

5: Druckregler
10: Kompressor
11: Druckluftversorgungseinrichtung
12: Lufttrockner
13: Entlüftung
14: Rückschlagventil
15: Druckluftbehälter Kreis 1
16: Druckluftbehälter Kreis 2
17: Druckbegrenzer
18: zum Kreis 3
19: zum Kreis 4
20: elektronisches Bremssystem/Achsmodulator
21: Entlüftung
22: Drehzahlsensor
23: Drehzahlsensor
24: Bremszylinder
25: Bremszylinder
26: Vorderachse
27: Hinterachse
28: Bremspedal
29: elektronisches Bremssystem/Zentralrechner
30: Fahrzeugzentralrechner
31: Drucksensor
32: Vierkreisschutzventil
33: Steuergerät (ECU)
34: Vorsteuerventil
35: Schaltkolben
36: Ventilsitz
37: Entlüftung
38: Förderleitung
39: Ablaßventil des Druckreglers
40: Signalleitung
41: Entlüftung
42: Vorspannkolben
42': Wirkfläche
43: Regelfeder
44: Regelkolben
45: Vorsteuerventil
46: 3/2-Wegeventilsitz
47: Luftfederbalg
48: Drucksensor
49: Druckregler
50: Blattfeder
51: unbelastete Lage
52: Wegdifferenz
53: Weg-Spannungswandler
P: Anlagendruck
t: Zeit
PAvoll: Abschaltdruck bei voller Beladung
PEvoll: Einschaltdruck bei voller Beladung
PAleer: Abschaltdruck bei leerem Kraftfahrzeug
PAleer: Einschaltdruck bei leerem Kraftfahrzeug

Claims

Druckregler (5; 39, 45; 34, 39; 49) einer Druckluftversorgungseinrichtung für eine Bremsanlage mit mehreren Kreisen (15, 16, 18, 19) eines Kraftfahrzeugs, der den Kreisen (15, 16, 18, 19) der Bremsanlage vorgeschaltet ist, mit einem Druckmitteleingang, wenigstens einem Druckmittelausgang und einem Vorsteuerventil (34, 45), wobei der Einschaltdruck (PE) und der Abschaltdruck (PA) des Druckreglers (5; 39, 45; 34, 39; 49) durch das Vorsteuerventil (34, 45) steuerbar und/oder regelbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Abschaltdruck (PA) und/oder der Einschaltdruck (PE) von einem Beladungszustand des Kraftfahrzeugs abhängt.
Druckregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorsteuerventil (34, 45) ein mechanisch-pneumatisches Ventil (45) ist.
Druckregler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorsteuerventil (34, 45) mit einem Luftfederbalg (47) des Kraftfahrzeugs über eine Druckleitung verbunden ist.
Druckregler nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorsteuerventil (34, 45) einen Vorspannkolben (42) umfasst, auf dessen ersten Wirkfläche (42') ein Druck wirkt, der von dem Beladungszustand des Kraftfahrzeugs abhängt.
Druckregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorsteuerventil (34, 45) elektro-pneumatisch ausgebildet ist und von einem elektronischen Steuergerät (33) gesteuert wird.
Druckregler nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem elektronischen Steuergerät (33) eine Signalleitung (40) verbunden ist, die ein Signal in Abhängigkeit des Beladungszustands des Kraftfahrzeugs zum Steuergerät (33) führt.
Druckluftversorgungseinrichtung (11) für Kraftfahrzeug-Bremsanlagen mit mehreren Kreisen (15, 16, 18, 19) mit einer Druckquelle (10) und einem den Kreisen (15, 16, 18, 19) der Bremsanlage vorgeschalteten Druckregler (5; 39, 45; 34, 39; 49), mittels dessen Druckluft den Kreisen (15, 16, 18, 19) der Bremsanlage unterhalb eines vorgebbaren maximalen Druckwertes (PA) und oberhalb eines vorgebbaren minimalen Druckwertes (PE) zur Verfügung stellbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der maximale Druckwert (PA) und/oder der minimale Druckwert (PE) in Abhängigkeit der Beladung des Kraftfahrzeugs einstellbar ist.
Druckluftversorgungseinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckregler (5; 39, 45; 34, 39; 49) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 ausgestaltet ist.
Druckluftversorgungseinrichtung nach Anspruch 7 und/oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Rückschlagventil (14) am Ausgang oder hinter dem Ausgang des Druckreglers (5; 39, 45; 34, 39; 49) vorgesehen ist, wobei das Rückschlagventil (14) eine Rückströmung von Druckluft in den Druckregler verhindert.
Druckluftversorgungseinrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass in der Kraftfahrzeug-Bremsanlage in Förderrichtung vor dem Schutzventil (32) ein Drucksensor (31) vorgesehen ist.
Druckluftversorgungseinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Schutzventil (32) ein Vierkreisschutzventil ist.
Druckluftversorgungseinrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der maximale Druckwert (PA) und/oder der minimale Druckwert (PE) im Betrieb der Druckluftversorgungseinrichtung (11) einstellbar ist.
Verfahren zum Befüllen einer Kraftfahrzeug-Bremsanlage mit mehreren Kreisen (15, 16, 18, 19) mit Druckluft, wobei mittels eines Druckreglers (5; 39, 45; 34, 39; 49), der den Kreisen (15, 16, 18, 19) der Bremsanlage vorgeschaltet ist, der Luftdruck, der von einer Druckquelle (10) zur Verfügung gestellt wird, zwischen einem vorgebbaren Minimaldruck (PE) und einem vorgebbaren Maximaldruck (PA) geregelt und/oder gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Minimaldruck (PE) und/oder der Maximaldruck (PA) in Abhängigkeit des Beladungszustands des Kraftfahrzeugs angepasst wird.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Beladungszustand über einen Druck in wenigstens einem Luftfederbalg (47) des Kraftfahrzeugs direkt einem Vorsteuerventil (45) des Druckreglers zur Verfügung gestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 13 und/oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Beladungszustand anhand eines gemessenen Drucks in wenigstens einem Luftfederbalg (47) als elektronisches Signal einem elektronischen Steuergerät (33) zur Verfügung gestellt wird, mittels dem das Vorsteuerventil (34) wenigstens mittelbar gesteuert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Beladungszustand anhand einer gemessenen Wegdifferenz (52) als elektronisches Signal einem elektronischen Steuergerät (33) zur Verfügung gestellt wird, mittels dem das Vorsteuerventil (34) wenigstens mittelbar gesteuert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Beladungszustand anhand eines gemessenen Schlupfsignals als elektronisches Signal einem elektronischen Steuergerät (33) zur Verfügung gestellt wird, mittels dem das Vorsteuerventil (34) wenigstens mittelbar gesteuert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass ein gesondertes elektronisches Signal einem elektronischen Steuergerät (33) zur Verfügung gestellt wird, wenn eine Liftachse des Kraftfahrzeugs aufsetzt.
Verwendung eines Signals, das ein Maß für den Beladungszustand eines Kraftfahrzeugs ist, zur Anpassung eines Abschaltdrucks (PA) und/oder eines Einschaltdrucks (PE) eines Druckreglers einer Druckluftversorgungseinrichtung für Kraftfahrzeug-Bremsanlagen mit mehreren Kreisen (15, 16, 18, 19), der den Kreisen (15, 16, 18, 19) der Bremsanlage vorgeschaltet ist.