WO2021115826A1 - Nutzfahrzeug-bremssystem - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a commercial vehicle braking system which can be used, for example, for a towing vehicle or a trailer or a vehicle combination consisting of a towing vehicle and at least one trailer.
- the commercial vehicle brake system has an electronically controlled brake pressure valve, via which the pneumatic brake pressure can be specified on a pneumatic brake actuator of a vehicle wheel.
- This electronically controlled brake pressure valve is preferably a swivel armature valve.
- PRIOR ART GB 1 719 309.5 discloses a swivel armature valve in which the swivel armature has no actuating plunger which interacts with a valve body of the inlet valve or outlet valve. Instead, the swivel anchor here has a bar-shaped configuration. In a closed operating state, the surface of the bar-like pivot armature comes into contact with a valve seat of the housing with a seal. It is possible for the valve seat to be aligned automatically in order to ensure a good seal between the swivel armature and the valve seat.
- the swivel armature valve can be monostable, so that it assumes a predetermined switching state without being electrically charged.
- This predetermined switching state is also referred to as "fail safe mode” or “fallback mode”.
- the patent application proposes the use of additional coils instead of permanent magnets to ensure that the swivel armature valve is in an assumed operating state.
- the swivel armature valve can have a sensor, in particular a Hall sensor, in order to control or regulate the electrical application to the coil.
- Electrical power can be provided by one or more batteries or one or more electrical generators of the vehicle or trailer.
- Permanent magnets for securing an assumed switching position of the swivel armature valve can be a permanent magnet, which secures a first switching position, weaker than a second permanent magnet, which is responsible for securing another switching position.
- the weaker permanent magnet can be supported by an electromagnet.
- the flexible swivel armature can have a predetermined curvature in the direction of the switching state that represents the fallback mode.
- the flexible pivot anchor may have a laminated portion having multiple layers, wherein one of the layers may be biased to provide the predetermined bend or curvature.
- the patent application with application no. GB 1 904957.6 suggests monitoring the operating state of a swivel armature valve by using a monitoring device on the basis of a signal from strain gauges or transistors reacting to a field or the extent of a change in a current through an electromagnet that applies a bending moment to the swivel armature valve monitor.
- the monitoring device determines when the swivel anchor is jammed.
- the electromagnet can be subjected to a test application with a predetermined profile of the current curve.
- the monitoring can be based on a comparison of the actual current profile through the electromagnet with an expected current profile through the electromagnet. It is also possible to analyze an expected change in the output signal of the strain gauge or to compare an output signal of a transistor responsive to the current field with an expected output signal. An analysis of a disturbance in the pulse width of the modulation pattern of the transistor responding to a field is also proposed.
- Patent application GB 1 719 415.0 discloses a vehicle brake system with wheel-side wheel brake units, a braking torque control unit communicating with a central control unit for controlling an associated brake actuator for applying a braking torque.
- the wheel-side wheel brake units can have diagnostic units. Farther a sensor such as a steering angle sensor and / or a yaw angle sensor can be present.
- the wheel-side wheel brake units can have at least one swivel armature valve, which can be controlled by a relay-based modulator.
- the wheel-side wheel brake units can have a wheel speed sensor, the output signal of which can be used for slip control of the assigned wheel.
- the patent application also discloses a trailer control module with an emergency brake line restriction valve, by means of which the flow of pressurized fluid from a reservoir to a supply line can be controlled in the event of a pressure drop in the service brake line.
- the trailer control module can communicate with a CAN bus.
- the use of swivel armature valves is also proposed here.
- Patent application GB 1 719 344.2 also discloses possible designs of a vehicle braking system and a trailer control module with a swivel armature valve.
- EP 2 567 131 B1 discloses a possible design of a swivel armature valve, here in particular the design of the coil and a magnetic core of the coil for providing a bending moment that acts on the flexible swivel armature and for enabling different sections of the swivel in the magnetic core.
- a flexible material forms a section of the swivel anchor.
- a magnetic flux element extends circumferentially around the permanent magnets and the coil.
- the redundant design of the vehicle braking system may also be desired when using swivel armature valves, which is particularly the case when the swivel armature valve and the electropneumatic brake branch formed with this swivel armature valve implement a braking request that is dependent on an electric brake pedal signal or on an autonomous driving system one of the possible different stages of development can be generated.
- the unpublished European patent application EP 19 177 982.6 suggests that two pneumatic brake branches are present in a pneumatic vehicle brake system, each of which is assigned to a vehicle wheel and is responsible for controlling the Brake pressure with which the brake actuator assigned to the respective vehicle wheel is to be applied.
- Swivel armature valves are arranged in each of the pneumatic brake branches.
- the two pneumatic brake branches are connected to one another via a connecting line with a switchover or emergency valve. In a closed position, the switching valve separates the two brake branches and the associated brake actuators from one another. In contrast, in the open position of the switchover valve, the two brake actuators are connected to one another via the switchover valve.
- the control of the pressure of the brake actuator in this brake branch can first be deactivated via the swivel armature valve of this brake branch. By switching the switchover valve to the open position, the brake actuator of the defective brake branch is then connected to the brake actuator of the functional brake branch. It is then possible for the brake actuators of both brake branches to be controlled via the swivel armature valve of the brake branch that is still functional.
- the switchover valve is preferably designed as a 2/2 valve.
- the invention is based on the object of improving a commercial vehicle brake system with regard to the possibilities of redundant provision of a pneumatic brake pressure for a brake actuator of a vehicle wheel.
- the invention relates to a commercial vehicle brake system in which a first brake pad is used.
- the components used in this first brake path are referred to below as “first” components.
- first components used in this first brake path
- second brake pad is also present, with which “second” components of the second brake pad are then also present.
- first first
- second components of the second brake pad
- a first electronically controlled brake pressure valve is used in the commercial vehicle brake system.
- This first electronically controlled brake pressure valve is preferably a swivel armature valve.
- reference is made in part to the design of the first electronically controlled brake pressure valve as a swivel armature valve, whereby the same should then apply to a different design of the first electronically controlled brake pressure valve, so that this disclosure is not to be restricted to the design of the brake pressure valve as a swivel armature valve.
- a "swivel armature valve" in the context of the present invention is preferably understood to mean a valve which fulfills one, any several or all of the following specifications and conditions:
- the swivel armature valve has a swivel armature which forms the valve body or is coupled to it, the valve body moving relative to a valve seat between a closed and at least one open position.
- the swivel armature can be swiveled into different swivel positions by means of electromagnetic actuation, which correlate with the different valve positions (at least two valve positions).
- the swivel armature and / or the valve body can be held in at least one of the different valve positions by means of the electromagnetic application.
- a bending moment is applied to the pivot armature as a result of the electromagnetic application.
- the pivot armature or a holding device for the same can comprise a flexible element or a flexible section which is resilient with regard to bending with the bending moment generated by the electromagnet. A changed swivel position or
- the operating position of the swivel armature valve corresponds to a changed bending of the swivel armature or the holding device, which has been brought about by actuation by means of the electric magnet.
- a swivel armature valve of this type with a flexible bending element reference is made, for example, to the documents EP 2 756215 B1, EP 2 049 373
- Regulation includes) the swivel armature valve.
- the pivoting armature valve it is also possible for the pivoting armature valve to have a pivoting armature, the pivoting of which does not consist of a deflection due to a bending moment. Rather, in such a swivel armature valve, the swivel armature is by means of a
- the swivel armature can then be swiveled into different operating positions and / or held in these by means of the electromagnets.
- the different operating positions then correspond to different valve positions of the swivel armature valve.
- pivoting anchor of this type also being referred to here as a "tilting anchor”.
- a swivel armature valve can also be referred to as a fast acting brake valve or "fast acting brake valve” (abbreviated to "FABV").
- FABV fast acting brake valve
- a large flow rate and / or a large valve cross-section or overflow cross-section can be provided.
- an overflow cross section or valve cross section of the swivel armature valve in an open operating position of the same corresponds at least to the inner cross section of a supply line which is connected to the supply connection of the swivel armature valve.
- the cross-section or valve cross-section of the swivel armature valve in the open position is preferably at least 0.2 cm 2 if the supply line has an inner diameter of 5 mm.
- the overflow cross-section or valve cross-section is preferably at least 0.3 cm 2 , at least 0.4 cm 2 , at least 0.5 cm 2 , at least 0.6 cm 2 or even at least 0.8 cm 2 .
- the valve body which closes the valve seat, is pivoted between the closed operating position and the open operating position.
- the cross-section in the open operating position corresponds to the outer circumference of a cylinder, which is cut in two non-parallel planes, these planes forming an angle that is the pivot angle of the pivot armature for pivoting between the open operating position and the closed
- the pivot angle (and thus the angle between the aforementioned planes) is preferably in the range from 1 ° to 5 ° or 2 ° to 4 °.
- the valve position is, for example, in the range from 0.5 to 5 mm, in particular 1.0 to 4 mm.
- the swivel armature valve has more than one stable operating position.
- the swivel armature valve can be bi-stable or multi-stable, for example. This can be made possible, for example, by having two or more
- 3222 897 A1 is the case. Furthermore, it is possible for a stable position to be provided by the flexural rigidity of the flexible element or swivel anchor.
- the swivel armature valve can be an electronically controlled pneumatic valve without this having a pneumatic control or pilot control.
- the electronically controlled pneumatic valve can have a single stable operating position, two or more stable operating positions, if this is not acted upon electrically.
- the pneumatic bandwidth for controlling the same can be primarily dependent on the mechatronic design, the size of the actuator and the volume or flow to be controlled.
- the swivel armature valve can be designed as a 2/2-way valve, 3/2-way valve, 3/3-way valve or with any other number of connections and / or switching states. It is also possible that a swivel armature valve can be swiveled into different operating positions with different bending of the swivel armature or of a section or of a holding element, with a change of one
- the electronically controlled brake pressure valve in particular the swivel armature valve, is used to specify a pneumatic brake pressure on a first pneumatic brake actuator of a first vehicle wheel.
- the electronically controlled brake pressure valve can be used to implement the brake request.
- the electronically controlled brake pressure valve can also be used to modulate the brake pressure to ensure an ABS function depending on the slip occurring on the first vehicle wheel, or to control the brake pressure to ensure dynamic driving stability.
- a first switching valve is used.
- the switching valve is arranged between the first brake pressure valve and the first brake actuator. This can be done by integrating the switching valve directly into the connecting line between the electronically controlled brake pressure valve and the brake actuator.
- the switchover valve it is also possible for the switchover valve to be arranged in a branch line which branches off from the connecting line between the electronically controlled brake pressure valve and the brake actuator.
- the switching valve used according to the invention has a first operating position. In the first operating position, the first switching valve blocks a connection between the first brake actuator and a first redundancy line. Thus, the brake pressure in the first brake actuator in the first operating position of the switchover valve cannot be specified or influenced via the redundancy line. If the changeover valve is in the connection line between the first brake actuator and the first brake pressure valve, the changeover valve in the first operating position provides the connection between the brake actuator and the electronically controlled brake pressure valve.
- the first switchover valve has a second operating position. In the second operating position, the first switchover valve connects the first brake actuator to the first redundancy line, so that it is possible to specify or influence the brake pressure in the first brake actuator through the first redundancy line.
- the changeover valve can then shut off this connection line in the second operating position, whereby the brake pressure is then specified in the first brake actuator via the redundancy line .
- the pressure in the first redundancy line can be controlled by an electronically controlled redundancy valve. If the first switchover valve is therefore in the second operating position, the redundancy valve can control the pneumatic brake pressure on the first pneumatic brake actuator.
- the electronically controlled redundancy valve can be designed as desired, for example as a directly electronically controlled solenoid valve or as an electrically controlled pilot valve, which then generates a pilot pressure for controlling another valve.
- the redundancy valve preferably has a blocking division, a ventilation position and a ventilation position.
- the redundancy valve can be designed as a 3/3-way valve. It is also entirely possible for the redundancy valve to consist of a combination of a 2/2-way valve or a shut-off valve with a 3/2-way valve. Any other configurations of the redundancy valve are also encompassed by the invention.
- a corresponding redundant control of a second brake actuator of a second vehicle wheel preferably takes place.
- a second electronically controlled brake pressure valve preferably a swivel armature valve
- the pneumatic brake pressure of the second pneumatic brake actuator of the second vehicle wheel can be specified by means of the second electronically controlled brake pressure valve.
- the second switching valve has a first operating position in which the second switching valve shuts off a second redundancy line. In a second operating position, the second connects Switching valve the second brake actuator with the second redundancy line.
- the pressure in the second redundancy line can then be controlled by a further redundancy valve or by the aforementioned redundancy valve, which is then used in a multifunctional manner.
- This redundancy valve controls the pneumatic brake pressure on the second pneumatic brake actuator when the second switchover valve is in the second operating position.
- the electronically controlled redundancy valve via which the pressure in the first and / or second redundancy line can be controlled, is designed as a swivel armature valve.
- a swivel armature valve has proven to be particularly advantageous in terms of enabling large volume flows for venting and venting the brake actuator and / or for a faster pressure change in the brake actuator and thus good controllability or controllability of the braking force generated on the vehicle wheel.
- the switchover valve it is possible for the switchover valve to directly connect the redundancy line to the associated brake actuator without the interposition of further valves.
- the brake actuator which is connected to the redundancy line, has to be operated without an ABS function.
- the ABS function it is also possible for the ABS function to be provided by the redundancy valve.
- a first electronically controlled ABS valve is arranged upstream of the first brake actuator. This can then provide the ABS function when the redundancy line is used in the second operating position of the switchover valve to specify the brake pressure of the brake actuator.
- the braking performance can also be improved in the event of redundancy, even if the redundancy valve does not provide an integrated ABS function.
- this can increase the operational safety of the utility vehicle equipped with the utility vehicle brake system.
- a second electronically controlled ABS valve can also be pre-assigned to the second brake actuator. This configuration can ensure both redundancy in the event of failure of the first brake pad with the first electronically controlled brake pressure valve and redundancy in the event of failure of the second brake pad in which the second brake pressure valve is located.
- This configuration can ensure both redundancy in the event of failure of the first brake pad with the first electronically controlled brake pressure valve and redundancy in the event of failure of the second brake pad in which the second brake pressure valve is located.
- the ABS valve is arranged upstream of the switchover valve, the ABS valve preferably being arranged upstream of the connection of the switchover valve, which is connected to the redundancy line or a redundancy path.
- the ABS valve is not acted upon when the pneumatic brake pressure at the first pneumatic brake actuator is controlled via the first brake pressure valve, which means that any throttling effects of the ABS valve are also eliminated. Rather, the ABS valve is only effective when the switchover valve assumes the second operating position and the pneumatic brake pressure in the first pneumatic brake actuator is influenced via the first redundancy line.
- the first electronically controlled ABS valve can be arranged between the brake actuator and the switchover valve.
- the ABS valve can be acted upon both with the pressure that is controlled by the brake pressure valve and with the pressure in the first redundancy line.
- the ABS valve only performs an ABS function when the switchover valve is in the second operating position, while the ABS valve in the first operating position merely passes through the brake pressure controlled by the brake pressure valve.
- the ABS valve it is also possible for the ABS valve to ensure an ABS function both in the first operating position and in the second operating position or to modify the pneumatic brake pressure in some other way.
- the redundancy path can have a main redundancy path line.
- the redundancy valve is then arranged in the main redundancy path line.
- the main redundancy path line then branches off into the first and second redundancy lines which lead to the redundancy connections of the two switching valves.
- This has the advantage that both the pneumatic brake pressure in the first redundancy line and in the second redundancy line can be specified with a single redundancy valve in the main redundancy path line.
- the redundancy valve can then specify the brake pressure on the respective pneumatic brake actuator of a vehicle wheel either via the first redundancy line or via the second redundancy line.
- the electronic control unit has control logic by means of which the two switchover valves can be switched over to the second operating position at the same time.
- the pneumatic brake pressure on the two pneumatic brake actuators is controlled jointly by the redundancy valve.
- the brake pressure output by the redundancy valve can correspond to the brake pressure which is required to produce the required braking force on the vehicle wheel, to which the higher braking force can be produced taking into account the load and the grip conditions. If possible, however, that a brake pressure is controlled that corresponds to the lower maximum transferable braking force of the two vehicle wheels.
- the mentioned brake paths and the first brake actuator and the second brake actuator can be assigned to any vehicle wheels of the towing vehicle, trailer or vehicle train.
- the first vehicle wheel and the second vehicle wheel are vehicle wheels on different sides of a steered axle.
- redundant brake control may be of particular importance to ensure driving stability and steering.
- the invention also proposes that there be control logic in the commercial vehicle brake system which switches the switchover valve into the second operating position when an error is detected.
- the error is in particular an error in the compressed air supply of the electronically controlled brake pressure valve, which can be detected, for example, using a sensor in a compressed air tank or a compressed air supply, or based on detection of a compressor failure.
- the switchover takes place when it is recognized that a data transmission or a transmission of a control signal to the electronically controlled brake pressure valve is faulty, for example based on a plausibility of the transmitted data or the control signal or by comparing redundantly transmitted data or control signals. It is also possible for the switchover to take place when a fault (or even failure) is detected in a control unit assigned to the electronically controlled brake pressure valve.
- the switchover can take place (alternatively or cumulatively) if it is recognized that the electronically controlled brake pressure valve itself is faulty, for example if it jams, which can be recognized in particular on the basis of a changed electrical behavior of the electrical control signal of the solenoid valve of the electronically controlled brake pressure valve .
- the invention certainly includes configurations in which the named components are designed separately, are partially or all designed as modules that can be combined to form a unit, or can be integrated into a common, singular structural unit.
- the switchover valve, the electronically controlled brake pressure valve and an electronic component assigned to the electronically controlled brake pressure valve are arranged in a wheel brake unit close to the wheel.
- a “wheel brake unit” or “wheel brake unit” is used in the context of the present invention, this is preferably less than 1 m or even less than 50 cm from the brake actuator of the vehicle wheel or the vehicle wheel.
- the wheel brake unit can be held on the chassis so that it is connected to the brake actuator via flexible connecting lines or line parts that enable relative movements.
- the wheel brake unit is preferably mounted on a wheel carrier so that it can deflect with the vehicle wheel and / or perform steering movements with the vehicle wheel.
- the redundancy valve via which the pressure in the first redundancy line and / or the pressure in the second redundancy line can be controlled, is also arranged in the wheel brake unit.
- a sensor is also arranged in the wheel brake unit. This sensor can be a sensor for a pressure controlled by the electronically controlled brake pressure valve.
- the senor detects a pressure downstream of the switching valve, which can have the advantage that the brake pressure can be detected by means of the sensor both when it is controlled by the electronically controlled brake pressure valve and when the brake pressure is specified via the redundancy line with the redundancy valve .
- a sensor it is possible for a sensor to be arranged in the wheel brake unit, by means of which a supply pressure of the electronically controlled brake pressure valve can be detected.
- the redundancy of the commercial vehicle brake system according to the invention can be increased if the two electronically controlled brake pressure valves and the brake paths thus formed are each supplied with compressed air from different storage tanks.
- the switching valve of this brake pad can be switched to the second operating position, which then generates a brake pressure via the other brake pad and the one assigned to the other brake pad Reservoir is possible.
- the two electronically controlled brake pressure valves are connected to different data buses, data bus parts or data bus lines, the different data buses, data bus parts or data bus lines then being able to transmit data from the same or different control units. There is thus redundant data transmission.
- different control units are preferably assigned to the different data buses or data bus parts or data bus lines.
- the first electronic control unit which controls the first electronically controlled brake pressure valve, has control logic which, in addition to controlling the first brake pressure valve, also has control logic for controlling the first switching valve.
- the first electronic control unit can also have control logic by means of which it can control the second ABS valve so that this control unit can control the second ABS valve in the event of redundancy in the second brake path. (The same can apply to a second electronic control unit of the second swivel armature valve.)
- the first control unit (and in some cases correspondingly also the second control unit) has control logic for controlling the first ABS valve, so that the control unit is able to control both ABS valves.
- At least one ABS valve can be connected both to the first control unit and to the second control unit.
- the electronically controlled brake pressure valve can convert a braking request into a braking request pressure in a normal operating mode.
- the ABS valve can transmit the brake request pressure with modulation to the brake actuator in order to provide an ABS function.
- the electronically controlled brake pressure valve converts a brake request into a brake request pressure in the normal operating mode, in which case the electronically controlled brake pressure valve can also modulate the brake request pressure in order to ensure the ABS function.
- a braking request that is taken into account by the swivel armature valve (or a control unit and its control logic) for modulating a brake pressure can be, for example, a braking request specified by the driver.
- the braking request can be specified by actuating the brake pedal, which is then detected via an electrical brake pedal sensor, which can also be designed redundantly.
- the driver can specify the braking request via a manually operated lever, switch, etc.
- it can be a manually operated parking brake switch, an auxiliary brake switch, and the like.
- the braking request is a braking request of a partially or fully autonomous driving system.
- the commercial vehicle brake system 1 shows a commercial vehicle brake system 1.
- the commercial vehicle brake system 1 has a first wheel-side wheel brake unit 2a and a second wheel-side wheel brake unit 2b.
- the wheel brake units 2 are shown only schematically by means of dashed boxes.
- the wheel brake units 2 are arranged closely adjacent to the vehicle wheel and are arranged at the end of the respective axle and are mounted with the axle, a wheel carrier, the vehicle wheel or the chassis of the vehicle or some other support.
- the wheel brake unit 2a has a pneumatic brake actuator 3a.
- the pneumatic brake actuator 3a can have a service brake cylinder, a spring brake cylinder or a combination of a service brake cylinder with a parking brake cylinder.
- a brake chamber of the pneumatic brake actuator 3a can alternatively be connected to an electropneumatic brake path 6a and a redundancy path 7 by means of a switchover valve 4a (here a 3/2-way solenoid valve 5a).
- the switchover valve 4a When a control connection 8a of the switchover valve 4 is electrically controlled and acted upon by an electronic control unit 9, the switchover valve 4a is switched to the first operating position (not effective in FIG. 1). In the first operating position, the switchover valve 4a connects the electropneumatic brake path 6a to the brake actuator 3a. If, on the other hand, the control of the control connection 8a of the switchover valve 4a is omitted, the switchover valve 4a takes over as a result of being acted on by a switchover means 10a (here a Return spring 11a) the second operating position (effective in Fig. 1). In the second operating position, the switchover valve 4a connects the pneumatic brake actuator 3a to the redundancy path 7.
- a switchover means 10a here a Return spring 11a
- the electropneumatic brake path 6a has a brake pressure valve 12a which is electronically controlled by the electronic control unit 9.
- the brake pressure valve 12a has a vent connection 13a which is connected to the atmosphere, a supply connection 14a which is connected to a storage container 16 by a supply line 15a and an electrical control connection 17 which is connected to the electronic control unit 9 via a control line 18a .
- a pneumatic connection 19a of the brake pressure valve 12a is connected directly to the switchover valve 4a. In the closed state of the brake pressure valve 12a (effective in FIG. 1), the brake pressure valve 12a closes the connection of the switchover valve 4a via the closure 19a to the vent connection 13a and the supply connection 14a.
- the chamber of the pneumatic brake actuator 3a is closed and the brake pressure in this chamber is maintained.
- the closed state of the brake pressure valve 12a is assumed in particular without energetic loading of the control connection 17 by the electronic control unit 9.
- the brake pressure valve 12a assumes a ventilation state.
- the brake pressure valve 12a connects the switching valve 4a via the connection 19 to the supply connection 14a and thus via the supply line 15a to the reservoir 16.
- the brake pressure valve 12a is switched over for a second control signal from the electronic control unit 9, which acts on the control connection 17a into a vent position.
- the switchover valve 4a In the venting position, the switchover valve 4a is connected to the venting connection 13a via the connection 19a.
- the effect of the second control signal is opposite to the effect of the first control signal.
- the electronic control unit 9 can ventilate or vent the brake actuator 3 or shut off the connection to the chamber of the brake actuator 3a depending on the control signals that are generated by the electronic control unit 9 and act on the electronic control connection 17a.
- the brake pressure valve 12a is preferably designed as a swivel armature valve 20a.
- the swivel armature valve 20a may have an armature which is supported by a flexible element or is held.
- the redundancy path 7 has a redundancy path main line 24 which branches into a first redundancy line 34 and a second redundancy line 35.
- the switching valve 4a connects the brake actuator 3a to the first redundancy line
- the switching valve 4b in the second operating position, connects the brake actuator 3b connects to the second redundancy line 35.
- an electronically controlled redundancy valve 25 is arranged, which is designed here as a swivel armature valve 26 and is also controlled by the control unit 9.
- the commercial vehicle brake system 1 according to FIG. 1 can be operated as follows:
- the pneumatic brake actuators 3a, 3b can be vented or ventilated independently of one another or the brake pressure can be maintained as required (in particular for generating the required braking force, a slip control, a Improvement of the dynamic driving stability, the generation of a parking brake force, the triggering of an emergency braking, the enabling of an autonomous driving under the control of an autonomous control system including the electronic control unit 9 or independently of this).
- the driver can specify a driver brake request with the foot or the hand, which can be converted into an electric driver brake request, which can be sent to the brake pedal unit 21, a switch, a lever, a parking brake lever, an auxiliary brake lever and the like with the foot or the hand electronic control unit 9 is transmitted.
- the electronic control unit 9 can then activate the brake pressure valves 12a, 12b as a function of the electric driver's brake request.
- an electrical Brake request is generated by an autonomous driving system control device 22 and implemented accordingly.
- the redundancy valve 25 is preferably in a blocking division, which is the case in particular without electrical loading of the control connection of the redundancy valve 25 by the control unit 9 for the purpose of reducing the electrical power requirement.
- the switching valves 4a, 4b are reset to the second operating position as a result of the return springs 11a, 11b.
- the redundancy path 7 then controls the pneumatic application to the brake actuators 3a, 3b.
- the pneumatic brake pressure which is generated by the redundancy valve 25 in the redundancy path main line 24 and thus in the redundancy lines 34, 35, reaches the pneumatic brake pressure via the switching valves 4a, 4b (possibly with pressure modulation by the ABS valves 36a, 36b) Brake actuators 3a, 3b.
- the two brake actuators 3a, 3b are acted upon by the same pneumatic brake pressures or these can differ from one another in view of the action of the ABS valves 36a, 36b.
- an error occurs in an electropneumatic brake path 6a [or 6b] (in particular an error in one of the brake pressure valves 12a [or 12b]), which can be detected, for example, by means of a test method
- this electropneumatic brake path 6a [or 6b ] by switching the associated switchover valve 4a [4b] into the second operating position as a result of the elimination of the control signal at the associated control connection 8a [or 8b].
- the pneumatic brake actuator 3a [or 3b] associated with the failing electropneumatic brake path 6a [or 6b] can be controlled by the
- Redundancy path 7 and here the redundancy valve 25 can be controlled, while the other pneumatic brake actuator 3b [or 3a] can still be controlled by the electropneumatic brake path 6b [or 6a] and here the brake pressure valve 12b [or 12a]. (However, it is also possible that, even in the event of failure of only one electropneumatic brake path 6a, 6b, both switchover valves 4a, 4b are switched over are in the second operating position, so that both pneumatic brake actuators 3a, 3b are controlled jointly via the redundancy path 7.)
- ABS valve 36 is optional for the modes of operation explained. Without the use of an ABS valve 36, it is possible to dispense with ensuring an ABS function when the brake pressure is generated via the brake pressure valve 12 and / or via the redundancy valve 25.
- an ABS function can be integrated in the brake pressure valve 12 or the redundancy valve 25 in the normal operating mode and / or in the emergency operating mode.
- the brake pressure valve 12 and / or the redundancy valve 25 can only convert the driver brake request into a brake request pressure, which is then modulated by the ABS valve 36 to ensure the ABS function.
- the braking request cannot only be specified by the driver.
- the braking request taken into account can be specified by an autonomous driving system control device 22.
- FIG. 2 shows a modified embodiment with only one switchover valve 4 a, which is connected to the electropneumatic brake path 6 a and the redundancy path 7.
- a connecting line 28 connects the pneumatic brake actuator 3a to the pneumatic brake actuator 3b.
- the two pneumatic brake actuators 3a, 3b (here one axle of the vehicle) are controlled jointly via the switchover valve 4a, the electropneumatic brake path 6a and the redundancy path 7, so that the brake actuators 3a, 3b both in the normal operating mode and in the emergency operating mode be applied with the same brake pressures (unless an adaptation or modulation by any ABS valves 36 takes place).
- the brake pressure applied to the switchover valve 4 via the redundancy lines 34, 35 are generated by an electronically controlled solenoid valve or electronically piloted valve.
- the electronic control signal for the solenoid valve or pilot valve can be generated by a control unit as a function of the braking request, which is measured by a sensor that detects the depression of the brake pedal, or as a function of the
- Brake request can be generated by an autonomous driving system.
- the brake actuators 2 are each arranged upstream of ABS valves 36.
- the ABS valves 36 enable modulation of the brake pressure supplied to the brake actuators 3 to ensure an ABS function. If only an implementation of the brake request takes place in the brake pressure valves 12 without modulation of the
- the ABS valve 36 can be activated in this case and ensure the ABS function. It is also possible that, when the electropneumatic brake path 6 is functioning properly, the ABS function is ensured by means of the brake pressure valve 12, so that in this case the ABS valve 36 only passes on the pressure controlled by the swivel armature valve 20 to the brake actuator 3. It is possible that when the brake pressure in the redundancy lines 34, 35 is used in the second operating position of the switchover valve 4, a modulation to provide an ABS function is carried out by at least one ABS valve 36.
- the ABS valves 36 can be activated via the control unit 9 or any other control unit, provided the control unit is provided with a signal regarding any slip on a vehicle wheel, in particular the measurement signal from a wheel speed sensor.
- FIG. 3 shows a commercial vehicle brake system 1 in which a subsystem which, apart from the differences listed below, is basically designed according to the commercial vehicle brake system 1 according to FIG. 1, is used in the area of a front axle for steered front wheels.
- the commercial vehicle brake system 1 has two storage tanks 16a, 16b, the storage tank 16a being responsible for supplying compressed air to the wheel brake unit 2a and the storage tank 16b being responsible for supplying compressed air to the wheel brake unit 2b.
- a transmission of operating signals and in particular a brake request takes place here in a redundant manner via data bus lines 31a, 31b.
- the data bus lines 31 a, 31 b are each connected to both the wheel brake unit 2a and the wheel brake unit 2b.
- the two data bus lines 31a, 31b are also connected to the Redundancy valve 25 or a control unit assigned to the redundancy valve 25, in order to transmit the braking request to the wheel brake unit 2a, the wheel brake unit 2b and the redundancy valve 25 or the assigned control unit.
- two redundant wheel speed sensors 29a, 30a and 29b, 30b are assigned to each vehicle wheel of the steered wheels of the axle.
- the wheel speed signal of the wheel speed sensor 30a (or a slip determined from it) can be processed by a control unit, which is part of the wheel brake unit 2a or is assigned to it, in order to control the brake pressure valve 12a in the wheel brake unit 2a and in particular to control it so that the brake pressure valve 12 has a ABS function provides.
- the signal can be used to activate the ABS valve 36a by means of the control unit in order to carry out an ABS function.
- the wheel speed signal of the wheel speed sensor 29a (and / or a slip determined from it) can be used to control a pressure through the redundancy valve 25 by the control unit responsible for controlling the redundancy valve 25 sending the wheel speed signal or the slip is taken into account.
- the ABS function can be ensured by the redundancy valve 25 and / or an additional ABS valve 36.
- the redundancy valve 25 is used to generate the pneumatic brake pressure for both sides of the vehicle in the event of redundancy.
- the redundancy valve 25 is supplied with compressed air in a redundant manner in that it is connected both to the storage container 16a and to the storage container 16b.
- Fig. 3 four vehicle wheels are shown on two axles, the corresponding construction elements on the different axles by the addition "-1" for the front, steered axle and “-2" for the rear, non-steered axle are identified.
- the wheel brake units 2a-2 and 2b-2 are also redundantly supplied with compressed air via the storage tanks 16a, 16b and are redundantly connected to the data bus lines 31a, 31b.
- the wheel brake units 2a-2 and 2b-2 are operated with the generation of the pneumatic brake pressures for the two sides of the vehicle in the brake actuators 3a-2 and 3b-2 by means of the brake pressure valves of the two wheel brake units 2a-2 and 2b-2.
- a redundancy path 7-2 is activated here as well.
- the specification of the brake pressure on the failing brake branch does not take place by means of a redundancy valve. Rather, the redundancy connection or the redundancy line of this brake branch is connected to the brake actuator on the other side of the vehicle of this axle via the redundancy path 7-2, which is only shown schematically in FIG. 3. This has the consequence that, in the event of redundancy, the two brake actuators 3a-2 and 3b-2 are acted upon with the same brake pressure that is generated by the brake pressure valve that is then still functional.
- the brake request pressure generated in this way is then modified and modulated by the ABS valves upstream of the brake actuators 3a-2 and 3b-2.
- the remaining, still functional brake pressure module generates a brake pressure that is adapted in a "select high" mode to the vehicle wheel to which the higher braking force can be transmitted or in a "select low” mode is adapted to the vehicle wheel to which the smaller braking force can be transmitted.
- the remaining brake pressure valve carries out a possibly restricted ABS brake pressure modulation, which is adapted to both vehicle wheels or one of the two vehicle wheels, in particular the vehicle wheel with the higher transferable braking force or the vehicle wheel with the smaller transferable braking force.
- wheel brake units 2 can be supplied redundantly with electrical power, in particular from one or more power sources, batteries or accumulators.
- a central control unit 9 is used to control the electronically controlled components of the commercial vehicle brake system 1.
- the connection of the control units mentioned can then take place via a data bus system.
- measurement signals such as a wheel rotation signal or a slip signal of a vehicle wheel or the transmission of a brake request signal from a brake pedal unit 21 or an autonomous driving system control device 22 can be transmitted via the data bus lines 31.
- the data bus lines 31 can be used bidirectionally.
- the control unit 9 it is possible for the control unit 9 to send an operating variable of the wheel brake unit 2 such as a pressure of the sensor 32, 33 or the result of an evaluation of whether the wheel brake unit 2 is functioning properly is transmitted to the data bus system or another control unit.
- the brake actuators 3 and the ABS valves 36 are integrated into the wheel brake units 2.
- the brake actuators 3 and the ABS valves 36 are arranged outside the brake units 2.
- sensors 32, 33 can be used to measure pressure in the pneumatic brake actuators 3a, 3b, in the electropneumatic brake path 6 and / or in the redundancy path 7.
- a sensor 32, 33 is preferably arranged in the line between the switchover valve 4a, 4b and the associated brake actuator 3a, 3b.
- the pressure in the electropneumatic brake path 6a, 6b or the redundancy path 7 can be applied to the sensor 32, 33.
- the pressure signals from the sensors 32, 33 are transmitted to the control unit 9 and, in particular, processed and taken into account in a test method.
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Nutzfahrzeug-Bremssystem (1) mit einem ersten elektronisch gesteuerten Bremsdruckventil (12a), über welches der pneumatische Bremsdruck an einem ersten pneumatischen Bremsaktuator (3a) eines ersten Fahrzeugrades vorgebbar ist. Das Nutzfahrzeug-Bremssystem (1) weist des Weiteren ein erstes Umschaltventil (4a) auf, welches zwischen dem ersten Bremsdruckventil (12a) und dem ersten Bremsaktuator (3a) angeordnet ist. Dat Umschaltventil (4a) verfügt über eine erste Betriebsstellung, in der das erste Umschaltventil (4a) eine Verbindung des ersten Bremsaktuators (3a) mit einer ersten Redundanzleitung (34) absperrt, und eine zweite Betriebsstellung, in der das erste Umschaltventil (4a) den ersten Bremsaktuator (3a) mit der ersten Redundanzleitung (34) verbindet. Erfindungsgemäß ist der Druck in der ersten Redundanzleitung (34) durch ein elektronisch gesteuertes Redundanzventil (25) steuerbar, welches den pneumatischen Bremsdruck an dem ersten pneumatischen Bremsaktuator (3a) steuert, wenn sich das erste Umschaltventil (4a) in der zweiten Betriebsstellung befindet.
Description
NUTZFAHRZEUG-BREMSSYSTEM
TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Nutzfahrzeug-Bremssystem, welches beispielsweise für ein Zugfahrzeug oder einen Anhänger oder einen Fahrzeugzug bestehend aus einem Zugfahrzeug und mindestens einem Anhänger eingesetzt werden kann. Das Nutzfahrzeug-Bremssystem verfügt über ein elektronisch gesteuertes Bremsdruckventil, über welches der pneumatische Bremsdruck an einem pneumatischen Bremsaktuator eines Fahrzeugrads vorgegeben werden kann. Vorzugsweise handelt es sich bei diesem elektronisch gesteuerten Bremsdruckventil um ein Schwenkankerventil.
STAND DER TECHNIK GB 1 719 309.5 offenbart ein Schwenkankerventil, bei dem der Schwenkanker keinen Betäti gungsstößel aufweist, der mit einem Ventilkörper des Einlassventils oder Auslassventils in Wechselwirkung tritt. Stattdessen weist hier der Schwenkanker eine balkenförmige Konfiguration aus. In einem geschlossenen Betriebszustand tritt die Oberfläche des balkenartigen Schwenk ankers unter Abdichtung in Kontakt mit einem Ventilsitz des Gehäuses. Möglich ist, dass eine automatische Ausrichtung des Ventilsitzes erfolgt, um eine gute Abdichtung zwischen dem Schwenkanker und dem Ventilsitz zu gewährleisten. Das Schwenkankerventil kann mono-stabil sein, so dass dieses ohne elektrische Beaufschlagung einen vorbestimmten Schaltzustand einnimmt. Dieser vorbestimmte Schaltzustand wird auch als "fail safe mode" oder als "Rückfall- Modus" bezeichnet. Die Patentanmeldung schlägt die Verwendung zusätzlicher Spulen anstelle von Permanentmagneten vor zur Sicherung eines eingenommenen Betriebszustands des Schwenkankerventils. Das Schwenkankerventil kann einen Sensor aufweisen, insbesondere einen Hall-Sensor, um die elektrische Beaufschlagung der Spule zu steuern oder zu regeln. Elektrische Leistung kann von einer oder mehreren Batterien oder einem oder mehreren elek trischen Generatoren des Fahrzeugs oder Anhängers bereitgestellt werden. Bei Verwendung von
Permanentmagneten zur Sicherung einer eingenommenen Schaltstellung des Schwenk ankerventils kann ein Permanentmagnet, der eine erste Schaltstellung sichert, schwächer sein als ein zweiter Permanentmagnet, der für die Sicherung einer andern Schaltstellung verant wortlich ist. Der schwächere Permanentmagnet kann durch einen Elektromagneten unterstützt sein. Zur Gewährleistung des Rückfall-Modus kann der flexible Schwenkanker eine vorbestimmte Krümmung in Richtung des Schaltzustands, der den Rückfall-Modus darstellt, aufweisen. Der flexible Schwenkanker kann einen laminierten Abschnitt mit mehreren Schichten aufweisen, wobei eine der Schichten vorgespannt sein kann zur Bereitstellung der vorbestimmten Biegung oder Krümmung. Die Patentanmeldung mit der Anmeldungs-Nr. GB 1 904957.6 schlägt vor, den Betriebszustand eines Schwenkankerventils zu überwachen durch Einsatz einer Überwachungseinrichtung auf Basis eines Signals von Dehnungsmessstreifen oder auf ein Feld reagierenden T ransistoren oder dem Ausmaß einer Veränderung eines Stroms durch einen Elektromagneten, der das Schwenk ankerventil mit einem Biegemoment beaufschlagt, zu überwachen. Die Überwachungs- einrichtung ermittelt, wenn der Schwenkanker verklemmt ist. Für die Überwachung kann der Elektromagnet mit einer Test-Beaufschlagung mit einem vorbestimmten Profil des Stromverlaufs beaufschlagt werden. Die Überwachung kann basieren auf einem Vergleich des tatsächlichen Stromverlaufs durch den Elektromagneten mit einem erwarteten Stromverlauf durch den Elektromagneten. Es ist auch möglich, eine erwartete Veränderung in dem Ausgangssignal des Dehnungsmessstreifens zu analysieren oder ein Ausgangssignal eines auf das aktuelle Feld reagierenden Transistors mit einem erwarteten Ausgangssignal zu vergleichen. Auch vorgeschlagen wird eine Analyse einer Störung der Pulsbreite des Modulations-Musters des auf ein Feld reagierenden Transistors.
Eine weitere konstruktive Ausgestaltung eines Schwenkankerventils mit drei Anschlüssen, wobei in einer ersten Ventilstellung der erste Anschluss offen ist, in einer zweiten Ventilstellung der zweite Anschluss offen ist und in einer dritten Ventilstellung der erste Anschluss und der zweite Anschluss geschlossen ist, ist in der Patentanmeldung GB 1 806 527.6 offenbart.
Die Patentanmeldung GB 1 719 415.0 offenbart ein Fahrzeugbremssystem mit radseitigen Radbremseinheiten, wobei eine Bremsmoment-Steuereinheit mit einer zentralen Steuereinheit kommuniziert zur Steuerung eines zugeordneten Bremsaktuators zur Applikation eines Brems moments. Die radseitigen Radbremseinheiten können Diagnoseeinheiten aufweisen. Weiterhin
kann ein Sensor wie beispielsweise ein Lenkwinkelsensor und/oder ein Gierwinkelsensor vorhanden sein. Die radseitigen Radbremseinheiten können zumindest ein Schwenkankerventil aufweisen, welches von einem relaisbasierten Modulator gesteuert sein kann. Weiterhin können die radseitigen Radbremseinheiten einen Radgeschwindigkeitssensor aufweisen, dessen Ausgangssignal für eine Schlupfsteuerung des zugeordneten Rads verwendet werden kann. Des Weiteren offenbart die Patentanmeldung ein Anhängersteuermodul mit einem Notbremsleitung- Beschränkungsventil, mittels dessen eine Steuerung des Flusses von druckbeaufschlagten Fluid von einem Vorratsbehälter zu einer Versorgungsleitung im Fall eines Druckabfalls in der Betriebs bremsleitung möglich ist. Das Anhängesteuermodul kann mit einem CAN-Bus kommunizieren. Auch hier wird die Verwendung von Schwenkankerventilen vorgeschlagen.
Auch die Patentanmeldung GB 1 719 344.2 offenbart mögliche Gestaltungen eines Fahr zeugbremssystems und eines Anhängersteuermoduls mit einem Schwenkankerventil.
EP 2 567 131 B1 offenbart eine mögliche Gestaltung eines Schwenkankerventils, hier insbe sondere die Gestaltung der Spule und eines magnetischen Kerns der Spule für eine Bereitstellung eines Biegemoments, welches auf den flexiblen Schwenkanker wirkt und für eine Ermöglichung einer Erstreckung von unterschiedlichen Abschnitten des Schwenkers in den magnetischen Kern. Hier bildet ein flexibles Material einen Abschnitt des Schwenkankers. Ein magnetisches Flusselement erstreckt sich in Umfangsrichtung um die Permanentmagneten und die Spule.
Weitere mögliche Gestaltungen von Schwenkankerventilen können den Druckschriften EP 1 303 719 B1 und EP 2 756215 B1 entnommen werden.
Auch bei Einsatz von Schwenkankerventilen kann die redundante Ausgestaltung des Fahrzeug bremssystems gewünscht sein, was insbesondere der Fall ist, wenn das Schwenkankerventil und der mit diesem Schwenkankerventil gebildete elektropneumatische Bremszweig eine Brems anforderung umsetzt, die von einem elektrischen Bremspedalsignal abhängig ist oder von einem autonomen Fahrsystem in einer der möglichen unterschiedlichen Entwicklungsstufen erzeugt sein kann.
Die nicht vorveröffentlichte europäische Patentanmeldung EP 19 177 982.6 schlägt vor, dass in einer pneumatischen Fahrzeugbremsanlage zwei pneumatische Bremszweige vorhanden sind, die jeweils einem Fahrzeugrad zugeordnet sind und zuständig sind für die Steuerung des
Bremsdrucks, mit dem der dem jeweiligen Fahrzeugrad zugeordnete Bremsaktuator beaufschlagt werden soll. In den pneumatischen Bremszweigen sind jeweils Schwenkankerventile angeordnet. Die beiden pneumatischen Bremszweige sind über eine Verbindungsleitung mit einem Umschalt oder Notfallventil miteinander verbunden. In einer geschlossenen Position trennt das Umschaltventil die beiden Bremszweige und die zugeordneten Bremsaktuatoren voneinander. Hingegen werden in der geöffneten Stellung des Umschaltventils die beiden Bremsaktuatoren über das Umschaltventil miteinander verbunden. Kommt es zu einem Ausfall eines Bremszweigs, kann zunächst die Steuerung des Drucks des Bremsaktuators in diesem Bremszweig über das Schwenkankerventil dieses Bremszweigs deaktiviert werden. Durch Umschaltung des Umschaltventils in die geöffnete Stellung wird dann der Bremsaktuator des defekten Bremszweigs mit dem Bremsaktuator des funktionsfähigen Bremszweigs verbunden. Es ist dann möglich, dass eine Steuerung der Bremsaktuatoren beider Bremszweige über das Schwenkankerventil des noch funktionsfähigen Bremszweigs gesteuert wird. Vorzugsweise ist das Umschaltventil als 2/2-Ventil ausgebildet.
AUFGABE DER ERFINDUNG
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Nutzfahrzeug-Bremssystem hinsichtlich der Möglichkeiten einer redundanten Bereitstellung eines pneumatischen Bremsdrucks für einen Bremsaktuator eines Fahrzeugrads zu verbessern.
LOSUNG Die Aufgabe der Erfindung wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des unabhängigen Patent anspruchs gelöst. Weitere bevorzugte erfindungsgemäße Ausgestaltungen sind den abhängigen Patentansprüchen zu entnehmen.
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft ein Nutzfahrzeug-Bremssystem, in welchem ein erster Bremspfad Einsatz findet. Die in diesem ersten Bremspfad eingesetzten Bauelemente werden im Folgenden als "erste" Bauelemente bezeichnet. Möglich ist, dass auch ein entsprechender oder ähnlicher zweiter Bremspfad vorhanden ist, womit dann auch "zweite" Bauelemente des zweiten Bremspfads vorhanden sind. Möglich ist aber durchaus, dass lediglich ein (erster) Bremspfad
vorhanden ist, so dass trotz der Verwendung von "erste" für die Bauelemente in den Patentansprüchen keine entsprechenden "zweiten" Bauelemente vorhanden sein müssen.
In dem Nutzfahrzeug-Bremssystem findet ein erstes elektronisch gesteuertes Bremsdruckventil Einsatz. Vorzugsweise ist dieses erste elektronisch gesteuerte Bremsdruckventil ein Schwenkankerventil. Im Folgenden wird teilweise Bezug genommen auf die Ausgestaltung des ersten elektronisch gesteuerten Bremsdruckventil als Schwenkankerventil, wobei dann das Entsprechende für eine andere Ausgestaltung des ersten elektronisch gesteuerten Bremsdruckventils gelten soll, sodass keine Einschränkung dieser Offenbarung auf die Ausgestaltung des Bremsdruckventils als Schwenkankerventil erfolgen soll. Unter einem "Schwenkankerventil" im Sinne der vorliegenden Erfindung wird vorzugsweise ein Ventil verstanden, welches eine, beliebige mehrere oder sämtliche der folgenden Spezifikationen und Bedingungen erfüllt:
Das Schwenkankerventil weist einen Schwenkanker auf, der den Ventilkörper bildet oder mit diesem gekoppelt ist, wobei sich der Ventilkörper relativ zu einem Ventilsitz zwischen einer geschlossenen und zumindest einer offenen Position bewegt. Der Schwenkanker kann mittels einer elektromagnetischen Betätigung in unterschiedliche Schwenk positionen verschwenkt werden, die mit den unterschiedlichen Ventilstellungen (zumindest zwei Ventilstellungen) korrelieren. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, dass mittels der elektromagnetischen Beaufschlagung der Schwenkanker und/oder der Ventilkörper in zumindest einer der unterschiedlichen Ventilstellungen gehalten werden kann. Möglich ist auch, dass infolge der elektromagnetischen Beaufschlagung der Schwenkanker mit einem Biegemoment beaufschlagt wird. Der Schwenkanker oder eine Halteeinrichtung für denselben kann ein flexibles Element oder einen flexiblen Abschnitt aufweisen, der nachgiebig hinsichtlich einer Biegung mit dem Biegemoment, welches von dem Elektromagneten erzeugt worden ist, ist. Eine veränderte Schwenkposition oder
Betriebsstellung des Schwenkankerventils entspricht einer veränderten Biegung des Schwenkankers oder der Halteeinrichtung, die durch die Betätigung mittels des Elektro magneten herbeigeführt worden ist. Hinsichtlich möglicher beispielhafter Ausführungs formen eines Schwenkankerventils dieses Typs mit einem flexiblen Biegeelement wird beispielsweise Bezug genommen auf die Druckschriften EP 2 756215 B1, EP 2 049 373
B1, EP 2 567 131 B1 und EP 1 303 719 B1 und die Patentanmeldungen mit den
Anmeldungs-Nummern GB 1 719 309.5, GB 1 904 957.6, GB 1 820 137.6, GB 1 806 527.6, GB 1 719415.0 und GB 1 719 344.2. Die Offenbarung dieser Patentanmeldungen wird zum Gegenstand der vorliegenden Offenbarung gemacht, insbesondere hinsichtlich der Gestaltungsmöglichkeiten des Schwenkankerventils und/oder - der Bereitstellung einer unterschiedlichen Zahl von stabilen und/oder instabilen
Ventilstellungen und/oder der Gestaltung des flexiblen Elements, welches mit dem Biegemoment ausgelenkt wird, und/oder der Integration des flexiblen Elements in den Schwenkanker oder dessen Verbindung mit diesem und/oder der Verwendung und der Anordnung sowie Gestaltung von Permanentmagneten zur Gewährleistung mindestens einer stabilen Ventilstellung und/oder der Gestaltung zumindest eines Elektromagneten zur Erzeugung des Biegemoments zum Verschwenken des Schwenkankers und/oder - der Steuerung (wo von im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch eine
Regelung umfasst ist) des Schwenkankerventils.
Allerdings ist auch möglich, dass das Schwenkankerventil einen Schwenkanker aufweist, dessen Verschwenkung nicht in einer Durchbiegung infolge eines Biegemoments besteht. Vielmehr ist bei einem derartigen Schwenkankerventil der Schwenkanker mittels eines
Lagers oder Gelenks gelagert und um dieses verschwenkbar. Der Schwenkanker kann dann mittels der Elektromagneten in unterschiedliche Betriebsstellungen verschwenkt werden und/oder in diesen gehalten werden. Die unterschiedlichen Betriebsstellungen entsprechen dann unterschiedlichen Ventilstellungen des Schwenkankerventils. Hinsichtlich Ausführungsformen dieses Typs wird beispielhaft verwiesen auf die Veröffent lichungen WO 2016/062542 A1 und EP 3 222 897 A1, wobei hier der Schwenkanker dieses Typs auch als "Kippanker" bezeichnet ist. Die Offenbarung dieser Veröffent lichungen wird ebenfalls durch die vorliegende Bezugnahme zum Gegenstand der vor liegenden Patentanmeldung gemacht, insbesondere hinsichtlich der Gestaltung des Schwenkankerventils, der Möglichkeiten zur Bereitstellung unterschiedlicher Ventil stellungen und/oder zu der Steuerung und der elektromagnetischen Betätigung des Schwenkankerventils.
Ein Schwenkankerventil kann auch als schnellwirkendes Bremsventil oder "fast acting brake valve" (abgekürzt "FABV") bezeichnet werden. Ein FABV ermöglicht eine schnelle Bremsbetätigung mit einer schnellen Veränderung der Betriebsstellungen und des Bremsdrucks. Möglich ist beispielsweise eine Veränderung einer Betriebsstellung innerhalb einer Zeitspanne von weniger als 25 ms, weniger als 20 ms, weniger als 10 ms, weniger als 7 ms, weniger als 5 ms, weniger als 3 ms, weniger als 2 ms, oder sogar weniger als 1 ms.
Durch Einsatz eines Schwenkankerventils in einer Öffnungsposition kann eine große Flussrate und/oder ein großer Ventilquerschnitt oder Übertrittsquerschnitt bereitgesellt werden.
Vorzugsweise entspricht ein Übertrittsquerschnitt oder Ventilquerschnitt des Schwenk ankerventils in einer offenen Betriebsstellung desselben zumindest dem inneren Querschnitt einer Versorgungsleitung, die mit dem Versorgungsanschluss des Schwenkankerventils verbunden ist. Vorzugsweise beträgt der Übertrittsquerschnitt oder Ventilquerschnitt des Schwenkankerventils in der geöffneten Stellung zumindest 0,2 cm2, wenn die Versorgungsleitung einen inneren Durchmesser von 5 mm hat.
Vorzugsweise beträgt in der offenen Ventilstellung der Übertrittsquerschnitt oder Ventilquerschnitt zumindest 0,3 cm2, zumindest 0,4 cm2, zumindest 0,5 cm2, zumindest 0,6 cm2 oder sogar zumindest 0,8 cm2. - Infolge der Verschwenkung des Schwenkankers wird der Ventilkörper, der den Ventilsitz schließt, verschwenkt zwischen der geschlossenen Betriebsstellung und der geöffneten Betriebsstellung. Somit entspricht der Übertrittsquerschnitt in der offenen Betriebsstellung dem äußeren Umfang eines Zylinders, der in zwei nicht-parallelen Ebenen geschnitten ist, wobei diese Ebenen einen Winkel bilden, der dem Schwenkwinkel des Schwenkankers für die Verschwenkung zwischen der offenen Betriebsstellung und der geschlossenen
Betriebsstellung entspricht. Vorzugsweise beträgt der Schwenkwinkel (und damit der Winkel zwischen den vorgenannten Ebenen) im Bereich von 1° bis 5° oder 2° bis 4°.
Die (gemittelte) Bewegung des Ventilkörpers, der von dem Schwenkanker ausgebildet wird oder mit diesem gekoppelt ist, zwischen einer Ventilstellung und der benachbarten
Ventilstellung liegt beispielsweise im Bereich von 0,5 bis 5 mm, insbesondere 1,0 bis 4 mm.
Für die Steuerung (wovon auch eine Regelung umfasst ist) eines Schwenkankerventils der hier vorliegenden Art ergibt sich unter Umständen lediglich eine kleine zeitliche Verzögerung der Bewegung der Ventilelemente infolge der Massenträgheit, insbesondere eine Verzögerung oder eine Art Totzeit, die kleiner ist als 4 ms, kleiner ist als 2 ms oder sogar kleiner ist als 1 ms.
Es ist möglich, dass das Schwenkankerventil mehr als eine stabile Betriebstellung aufweist. Das Schwenkankerventil kann beispielsweise bi-stabil oder multi-stabil sein. Dies kann beispielsweise ermöglicht werden dadurch, dass zwei oder mehr
Betriebsstellungen des Schwenkankers oder einer mit dem Schwenkanker verbundenen Komponente durch einen Permanentmagneten gesichert wird (vgl. die Druckschriften EP
2 756 215 B1, EP 2 049 373 B1, EP 2 567 131 B1 und EP 1 303 719 B1 sowie die Patentanmeldungen mit den Anmelde-Nummern GB 1 719309.5, GB 1 904957.6, GB 1 820 137.6, GB 1 806527.6, GB 1 719415.0 und GB 1 719 344.2). Es ist allerdings auch möglich, dass bi-stabile Betriebsstellungen vorhanden sind durch Einsatz eines mechanischen Federelements, welches beispielsweise den Schwenkanker oder ein mit dem Schwenkanker gekoppeltes Ventilelement aus einer instabilen mittleren Gleich gewichtsposition in beide Richtungen in Richtung stabiler Betriebsstellungen beauf- schlagt, wie dies beispielsweise in den Veröffentlichungen WO 2016/062542 A1 oder EP
3222 897 A1 der Fall ist. Des Weiteren ist es möglich, dass eine stabile Stellung durch eine Biegesteifigkeit des flexiblen Elements oder Schwenkankers bereitgestellt wird.
Das Schwenkankerventil kann ein elektronisch gesteuertes pneumatisches Ventil sein, ohne dass dieses über eine pneumatische Ansteuerung oder Vorsteuerung verfügt. Das elektronisch gesteuerte pneumatische Ventil kann eine einzige stabile Betriebsstellung, zwei oder mehr stabile Betriebsstellungen aufweisen, wenn dieses nicht elektrisch beaufschlagt ist.
Für das Schwenkankerventil kann die pneumatische Bandbreite für eine Ansteuerung desselben vorrangig abhängig von der mechatronischen Gestaltung, der Größe des Aktuators und dem zu steuernden Volumen oder Fluss.
Das Schwenkankerventil kann als 2/2-Wegeventil, 3/2-Wegeventil, 3/3-Wegeventil oder mit einer beliebigen anderen Anzahl von Anschlüssen und/oder Schaltzuständen ausgebildet sein. Möglich ist auch, dass ein Schwenkankerventil in unterschiedliche Betriebsstellungen mit unterschiedlicher Biegung des Schwenkankers oder eines Abschnitts oder eines Halteelements verschwenkt werden kann, wobei ein Wechsel einer
Betriebsstellung dann auch möglich ist auf Grundlage der Energie, die in der Biegung des Schenkankers oder eines zugeordneten Abschnitts oder Halteelements gespeichert ist, so dass die Veränderung der Ventilstellung durch Beseitigung der Biegung (zumindest teilweise) erfolgt. Im Rahmen der Erfindung wird das elektronisch gesteuerte Bremsdruckventil, insbesondere das Schwenkankerventil, genutzt, um einen pneumatischen Bremsdruck an einem ersten pneumatischen Bremsaktuator eines ersten Fahrzeugrads vorzugeben. Hierbei kann beispielsweise mittels des elektronisch gesteuerten Bremsdruckventils eine Umsetzung der Bremsanforderung erfolgen. Zusätzlich kann mittels des elektronisch gesteuerten Bremsdruckventils aber auch eine Bremsdruckmodulation erfolgen, um eine ABS-Funktion je nach an dem ersten Fahrzeugrad auftretendem Schlupf zu gewährleisten, oder eine Steuerung des Bremsdruckes für die Gewährleistung der dynamischen Fahrstabilität erfolgen.
Erfindungsgemäß findet ein erstes Umschaltventil Einsatz. Das Umschaltventil ist zwischen dem ersten Bremsdruckventil und dem ersten Bremsaktuator angeordnet. Dies kann dadurch erfolgen, dass das Umschaltventil unmittelbar in die Verbindungsleitung zwischen dem elektronisch gesteuerten Bremsdruckventil und dem Bremsaktuator integriert ist. Ebenfalls möglich ist aber, dass das Umschaltventil in einer Zweigleitung angeordnet ist, die von der Verbindungsleitung zwischen dem elektronisch gesteuerten Bremsdruckventil und dem Bremsaktuator abzweigt.
Das erfindungsgemäß eingesetzte Umschaltventil weist eine erste Betriebsstellung auf. In der ersten Betriebsstellung sperrt das erste Umschaltventil eine Verbindung des ersten Bremsaktuators mit einer ersten Redundanzleitung ab. Somit kann der Bremsdruck in dem ersten Bremsaktuator in der ersten Betriebsstellung des Umschaltventils nicht über die Redundanz leitung vorgegeben oder beeinflusst werden. Befindet sich das Umschaltventil in der Verbin dungsleitung zwischen dem ersten Bremsaktuator und dem ersten Bremsdruckventil, stellt das Umschaltventil in der ersten Betriebsstellung die Verbindung des Bremsaktuators mit dem elektronisch gesteuerten Bremsdruckventil bereit.
Darüber hinaus weist das erste Umschaltventil eine zweite Betriebsstellung auf. In der zweiten Betriebsstellung verbindet das erste Umschaltventil den ersten Bremsaktuator mit der ersten Redundanzleitung, so dass es möglich ist, den Bremsdruck in dem ersten Bremsaktuator durch die erste Redundanzleitung vorzugeben oder zu beeinflussen. Für den Fall, dass das erste Umschaltventil in der Verbindungsleitung zwischen dem ersten Bremsaktuator und dem ersten elektronisch gesteuerten Bremsdruckventil angeordnet ist, kann dann das Umschaltventil in der zweiten Betriebsstellung diese Verbindungsleitung absperren, womit dann die Vorgabe des Bremsdrucks in dem ersten Bremsaktuator über die Redundanzleitung erfolgt.
Erfindungsgemäß ist der Druck in der ersten Redundanzleitung durch ein elektronisch gesteuer- tes Redundanzventil steuerbar. Befindet sich somit das erste Umschaltventil in der zweiten Betriebsstellung, kann das Redundanzventil den pneumatischen Bremsdruck an dem ersten pneumatischen Bremsaktuator steuern. Hierbei kann das elektronisch gesteuerte Redundanz ventil beliebig ausgestaltet sein, beispielsweise als direkt elektronisch gesteuertes Magnetventil oder als elektrisch gesteuertes Vorsteuerventil, welches dann einen Vorsteuerdruck für die Ansteuerung eines anderen Ventils erzeugt. Das Redundanzventil verfügt vorzugsweise über eine Sperrsteilung, eine Belüftungsstellung und eine Entlüftungsstellung. Hierbei kann das Redundanzventil als 3/3-Wegeventil ausgebildet sein. Durchaus möglich ist aber auch, dass das Redundanzventil aus einer Kombination eines 2/2-Wegeventils oder Sperrventils mit einem 3/2- Wegeventil besteht. Auch beliebige andere Ausgestaltungen des Redundanzventils sind von der Erfindung umfasst.
Während durchaus möglich ist, dass lediglich ein (erster) Bremsaktuator über das (ersten) Umschaltventils und die weiteren genannten Maßnahmen redundant angesteuert wird, erfolgt vorzugsweise eine entsprechende redundante Ansteuerung eines zweiten Bremsaktuators eines zweiten Fahrzeugrads. In diesem Fall ist in dem erfindungsgemäßen Nutzfahrzeug-Bremssystem ein zweites elektronisch gesteuertes Bremsdruckventil, vorzugsweise ein Schwenkankerventil, vorhanden. Mittels des zweiten elektronisch gesteuerten Bremsdruckventils ist der pneumatische Bremsdruck des zweiten pneumatischen Bremsaktuators des zweiten Fahrzeugrads vorgebbar. In diesem Fall ist ein zweites Umschaltventil vorhanden. Das zweite Umschaltventil ist dann zwischen dem zweiten elektronisch gesteuerten Bremsdruckventil und dem zweiten Bremsaktuator, nämlich in einer Verbindungsleitung oder einer Zweigleitung, angeordnet. Das zweite Umschaltventil weist eine erste Betriebsstellung auf, in der das zweite Umschaltventil eine zweite Redundanzleitung absperrt. In einer zweiten Betriebsstellung verbindet das zweite
Umschaltventil den zweiten Bremsaktuator mit der zweiten Redundanzleitung. Erfindungsgemäß ist dann der Druck in der zweiten Redundanzleitung durch ein weiteres Redundanzventil oder durch das vorgenannte, dann multifunktional eingesetzte Redundanzventil steuerbar. Dieses Redundanzventil steuert den pneumatischen Bremsdruck an dem zweiten pneumatischen Bremsaktuator, wenn sich das zweite Umschaltventil in der zweiten Betriebsstellung befindet.
Für einen besonderen Vorschlag der Erfindung ist das elektronisch gesteuerte Redundanzventil, über welches der Druck in der ersten und/oder zweiten Redundanzleitung steuerbar ist, als Schwenkankerventil ausgebildet. Der Einsatz eines Schwenkankerventils hat sich insbesondere als vorteilhaft herausgestellt hinsichtlich der Ermöglichung großer Volumenströme zum Be- und Entlüften des Bremsaktuators und/oder für eine schnellere Druckänderung in dem Bremsaktuator und damit eine gute Steuerbarkeit oder Regelbarkeit der an dem Fahrzeugrad erzeugten Brems kraft.
Grundsätzlich möglich ist, dass das Umschaltventil unmittelbar die Redundanzleitung ohne Zwischenschaltung weiterer Ventile mit dem zugeordneten Bremsaktuator verbindet. Nachteilig kann in diesem Fall sein, dass für den Fall, dass das Redundanzventil lediglich einen Bremsdruck aussteuert, der mit einer Bremsanforderung korreliert, der Bremsaktuator, der mit der Redun danzleitung verbunden ist, ohne ABS-Funktion betrieben werden muss. Möglich ist aber auch, dass die ABS-Funktion von dem Redundanzventil bereitgestellt wird. Für einen besonderen Vorschlag der Erfindung ist dem ersten Bremsaktuator ein erstes elektronisch gesteuertes ABS- Ventil vorgeordnet. Dieses kann dann die ABS-Funktion bereitstellen, wenn die Redundanz leitung in der zweiten Betriebsstellung des Umschaltventils genutzt wird, um den Bremsdruck des Bremsaktuators vorzugeben. Hierdurch kann die Bremsperfomance auch im Redundanzfall verbessert werden, selbst wenn das Redundanzventil keine integrierte ABS-Funktion zur Verfügung stellt. Hiermit kann letzten Endes die Betriebssicherheit des mit dem Nutzfahrzeug- Bremssystem ausgestatteten Nutzfahrzeugs erhöht werden.
Auch dem zweiten Bremsaktuator kann ein zweites elektronisch gesteuertes ABS-Ventil vorge ordnet sein. Durch diese Ausgestaltung kann sowohl eine Redundanz bei einem Ausfall des ersten Bremspfads mit dem ersten elektronisch gesteuerten Bremsdruckventils als auch eine Redundanz bei einem Ausfall des zweiten Bremspfads, in welchem das zweite Bremsdruckventil angeordnet ist, gewährleistet werden.
Für den Ort, an welchem das ABS-Ventil dem Bremsaktuator vorgeordnet ist, gibt es im Rahmen der Erfindung unterschiedliche Möglichkeiten:
Für einen Vorschlag ist das ABS-Ventil stromaufwärts des Umschaltventils angeordnet, wobei das ABS-Ventil vorzugsweise dem Anschluss des Umschaltventils vorgeordnet ist, der mit der Redundanzleitung bzw. einem Redundanzpfad verbunden ist. Dies hat zur Folge, dass das ABS- Ventil nicht beaufschlagt wird, wenn eine Steuerung des pneumatischen Bremsdrucks an dem ersten pneumatischen Bremsaktuator über das erste Bremsdruckventil erfolgt, womit auch etwaige Drosselwirkungen des ABS-Ventils entfallen. Vielmehr wird das ABS-Ventil lediglich dann wirksam, wenn das Umschaltventil die zweite Betriebsstellung einnimmt und der pneumatische Bremsdruck in dem ersten pneumatischen Bremsaktuator über die erste Redundanzleitung beeinflusst wird.
Möglich ist aber auch, dass das erste elektronisch gesteuerte ABS-Ventil zwischen dem Bremsaktuator und dem Umschaltventil angeordnet ist. Dies hat zur Folge, dass das ABS-Ventil sowohl mit dem Druck, der von dem Bremsdruckventil ausgesteuert wird, als auch mit dem Druck in der ersten Redundanzleitung beaufschlagt werden kann. Möglich ist in diesem Fall, dass das ABS-Ventil lediglich eine ABS-Funktion durchführt, wenn sich das Umschaltventil in der zweiten Betriebsstellung befindet, während das ABS-Ventil in der ersten Betriebsstellung den von dem Bremsdruckventil ausgesteuerten Bremsdruck lediglich durchleitet. Möglich ist aber auch, dass das ABS-Ventil sowohl in der ersten Betriebsstellung als auch in der zweiten Betriebsstellung eine ABS-Funktion gewährleistet oder anderweitig den pneumatischen Bremsdruck modifiziert.
Für einen weiteren Vorschlag der Erfindung ist ein Redundanzpfad vorhanden. In diesem Fall kann der Redundanzpfad eine Redundanzpfad-Hauptleitung aufweisen. In der Redundanzpfad- Hauptleitung ist dann das Redundanzventil angeordnet. Die Redundanzpfad-Hauptleitung verzweigt dann in die erste und zweite Redundanzleitung die zu den Redundanzanschlüssen der beiden Umschaltventile führen. Dies hat den Vorteil, dass mit einem einzigen Redundanzventil in der Redundanzpfad-Hauptleitung sowohl der pneumatische Bremsdruck in der ersten Redundanzleitung als auch in der zweiten Redundanzleitung vorgegeben werden kann. Je nach Ausfall des jeweiligen Bremszweiges kann dann das Redundanzventil entweder über die erste Redundanzleitung oder über die zweite Redundanzleitung den Bremsdruck an dem jeweiligen pneumatischen Bremsaktuator eines Fahrzeugrades vorgeben.
Für einen weiteren Vorschlag der Erfindung ist eine elektronische Steuereinheit vorhanden. Die elektronische Steuereinheit weist Steuerlogik auf, mittels der die beiden Umschaltventile gleichzeitig in die zweite Betriebsstellung umgeschaltet werden können. In diesem Fall erfolgt die Steuerung des pneumatischen Bremsdrucks an den beiden pneumatischen Bremsaktuatoren gemeinsam durch das Redundanzventil. Für den Fall, dass die vorgenannten ABS-Ventile vorhanden sind, kann dennoch an den jeweiligen Bremsaktuatoren eine spezifische ABS- Funktion gewährleistet werden. In dem Fall kann der von dem Redundanzventil ausgesteuerte Bremsdruck dem Bremsdruck entsprechen, der erforderlich ist, um die erforderliche Bremskraft an dem Fahrzeugrad herbeizuführen, an dem die höhere Bremskraft unter Berücksichtigung der Last und der Haftbedingungen herbeigeführt werden kann. Möglichst aber auch, dass ein Bremsdruck ausgesteuert wird, der der niedrigeren maximal übertragbaren Bremskraft der beiden Fahrzeugräder entspricht.
Im Rahmen der Erfindung können die genannten Bremspfade und der erste Bremsaktuator und der zweite Bremsaktuator beliebigen Fahrzeugrädern des Zugfahrzeugs, Anhängers oder Fahrzeugzugs zugeordnet sein. Für einen Vorschlag der Erfindung sind das erste Fahrzeugrad und das zweite Fahrzeugrad Fahrzeugräder auf unterschiedlichen Seiten einer gelenkten Achse. Für gelenkte Achsen ist unter Umständen eine redundante Bremsansteuerung zur Gewähr leistung der Fahrstabilität und der Lenkung von besonderer Bedeutung.
Die Erfindung schlägt auch vor, dass in dem Nutzfahrzeug-Bremssystem Steuerlogik vorhanden ist, die eine Umschaltung des Umschaltventils in die zweite Betriebsstellung vornimmt, wenn ein Fehler erkannt wird.
Hierbei handelt es sich bei dem Fehler insbesondere um einen Fehler in der Druckluftversorgung des elektronisch gesteuerten Bremsdruckventils, die beispielsweise anhand eines Sensors in einem Druckluftbehälter oder einer Druckluftversorgung erkannt werden kann oder auf Grundlage einer Erkennung eines Ausfalls eines Kompressors erkannt werden kann.
Ebenfalls möglich ist, dass die Umschaltung erfolgt bei Erkennung, dass eine Daten übertragung oder eine Übertragung eines Steuersignals zu dem elektronisch gesteuerten Bremsdruckventil fehlerhaft ist, beispielsweise anhand einer Plausibilität der übertragenen Daten oder des Steuersignals oder durch den Vergleich von redundant übertragenen Daten oder Steuersignalen.
Ebenfalls möglich ist, dass die Umschaltung erfolgt bei Erkennung eines Fehlers (oder sogar des Versagens) einer dem elektronisch gesteuerten Bremsdruckventil zugeordneten Steuereinheit.
Schließlich kann die Umschaltung (alternativ oder kumulativ) erfolgen, wenn erkannt wird, dass das elektronisch gesteuerte Bremsdruckventil selbst fehlerhaft ist, beispielsweise bei einer Verklemmung desselben, die insbesondere auf Grundlage eines veränderten elektrischen Verhaltens des elektrischen Ansteuersignals des Magnetventils des elektronisch gesteuerten Bremsdruckventils erkannt werden kann. Die Erfindung umfasst durchaus Ausgestaltungen, bei welchen die genannten Bauelemente separat ausgebildet sind, teilweise oder sämtlich als Module ausgebildet sind, die zu einer Einheit kombiniert werden können, oder in eine gemeinsame singuläre Baueinheit integriert sein können. Für einen Vorschlag der Erfindung sind das Umschaltventil, das elektronisch gesteuerte Bremsdruckventil und eine dem elektronisch gesteuerten Bremsdruckventil zugeordnete elektronische Baueinheit in einer radnahen Radbremseinheit angeordnet. Sofern im Rahmen der vorliegenden Erfindung von einer "radnahen Radbremseinheit" oder "Radbremseinheit" gesprochen wird, ist diese vorzugsweise weniger als 1 m oder sogar weniger als 50 cm von dem Bremsaktuator des Fahrzeugrads oder dem Fahrzeugrad entfernt. Hierbei kann die Radbremseinheit an dem Chassis gehalten sein, so dass diese über flexible Verbindungsleitungen oder Relativbewegungen ermöglichende Leitungsteile mit dem Bremsaktuator verbunden ist. Vorzugsweise ist aber die Radbremseinheit an einem Radträger montiert, so dass diese mit dem Fahrzeugrad einfedern kann und/oder Lenkbewegungen mit dem Fahrzeugrad ausführen kann.
Für einen Vorschlag der Erfindung ist auch das Redundanzventil, über welches der Druck in der ersten Redundanzleitung und/oder der Druck in der zweiten Redundanzleitung steuerbar ist, in der Radbremseinheit angeordnet. Hierdurch ergibt sich eine verringerte Bauteilvielfalt, eine kompakte Einheit in Form der Radbremseinheit, ein verringerter Montageaufwand und eine Reduzierung der außerhalb der Ventileinheiten angeordneten pneumatischen Verbindungs leitungen und der zugeordneten Anschlüsse. Gemäß einem weiteren Vorschlag der Erfindung ist in der Radbremseinheit auch ein Sensor angeordnet. Bei diesem Sensor kann es sich um einen Sensor für einen von dem elektronisch gesteuerten Bremsdruckventil ausgesteuerten Druck handeln. Möglich ist auch, dass der Sensor
einen Druck stromabwärts des Umschaltventils erfasst, was den Vorteil haben kann, dass mittels des Sensors der Bremsdruck sowohl dann erfasst werden kann, wenn dieser von dem elektronisch gesteuerten Bremsdruckventil ausgesteuert wird, als auch dann, wenn der Bremsdruck über die Redundanzleitung mit dem Redundanzventil vorgegeben wird. Alternativ oder kumulativ möglich ist, dass in der Radbremseinheit ein Sensor angeordnet ist, mittels dessen ein Versorgungsdruck des elektronisch gesteuerten Bremsdruckventils erfasst werden kann.
Die Redundanz des erfindungsgemäßen Nutzfahrzeug-Bremssystems kann erhöht werden, wenn die beiden elektronisch gesteuerten Bremsdruckventile und die damit gebildeten Bremspfade jeweils mit unterschiedlichen Vorratsbehältern mit Druckluft versorgt werden. Für den Fall, dass der Vorratsbehälter eines Bremspfads nicht über hinreichenden Druck verfügt, beispielsweise infolge einer Leckage desselben, kann das Umschaltventil dieses Bremspfads in die zweite Betriebsstellung umgeschaltet werden, womit dann noch die Erzeugung eines Bremsdrucks über den anderen Bremspfad und den dem anderen Bremspfad zugeordneten Vorratsbehälter möglich ist. Es ist auch möglich, dass die beiden elektronisch gesteuerten Bremsdruckventile an unterschiedliche Datenbusse, Datenbusteile oder Datenbusstränge angeschlossen sind, wobei die unterschiedlichen Datenbusse, Datenbusteile oder Datenbusstränge dann Daten von derselben oder unterschiedlichen Steuereinheiten übertragen können. Es erfolgt somit eine redundante Datenübertragung. Vorzugsweise sind den unterschiedlichen Datenbussen oder Datenbusteilen oder Datenbussträngen aber unterschiedlichen Steuereinheiten zugeordnet.
Möglich ist im Rahmen der Erfindung, dass die erste elektronische Steuereinheit, die das erste elektronisch gesteuerte Bremsdruckventil steuert, Steuerlogik aufweist, die neben der Steuerung des ersten Bremsdruckventils auch Steuerlogik zur Steuerung des ersten Umschaltventils aufweist. Zusätzlich kann die erste elektronische Steuereinheit auch Steuerlogik aufweisen, mittels welcher diese das zweite ABS-Ventil steuern kann, so dass diese Steuereinheit in einem Redundanzfall in dem zweiten Bremspfad die Steuerung des zweiten ABS-Ventils vornehmen kann. (Das Entsprechende kann für eine zweite elektronische Steuereinheit des zweiten Schwenkankerventils gelten.)
Zusätzlich möglich ist, dass die erste Steuereinheit (und in einigen Fällen entsprechend auch die zweite Steuereinheit) Steuerlogik zur Steuerung des ersten ABS-Ventils aufweist, so dass die Steuereinheit zur Steuerung beider ABS-Ventile in der Lage ist.
Im Rahmen der Erfindung kann mindestens ein ABS-Ventil sowohl mit der ersten Steuereinheit als auch mit der zweiten Steuereinheit verbunden sein.
Möglich ist, dass das elektronisch gesteuerte Bremsdruckventil in einem Normal-Betriebsmodus eine Bremsanforderung in einen Bremsanforderungsdruck umwandelt. In diesem Fall kann das ABS-Ventil den Bremsanforderungsdruck unter Modulation weitergeben an dem Bremsaktuator, um eine ABS-Funktion bereitzustellen. Alternativ möglich ist, dass das elektronisch gesteuerte Bremsdruckventil in dem Normal-Betriebsmodus eine Bremsanforderung in einen Bremsanforderungsdruck umwandelt, wobei in diesem Fall dann auch eine Modulation des Bremsanforderungsdrucks durch das elektronisch gesteuerte Bremsdruckventil erfolgen kann, um die ABS-Funktion zu gewährleisten.
Eine Bremsanforderung, die von dem Schwenkankerventil (bzw. einer Steuereinheit und Steuerlogik desselben) für die Aussteuerung eines Bremsdrucks berücksichtigt wird, kann beispielsweise eine von dem Fahrer vorgegebene Bremsanforderung sein. In diesem Fall kann beispielsweise die Bremsanforderung durch die Betätigung des Bremspedals vorgegeben werden, die dann über einen elektrischen Bremspedalsensor, der auch redundant ausgebildet sein kann, erfasst wird. Ebenfalls möglich ist, dass der Fahrer die Bremsanforderung über einen manuell betätigten Hebel, Schalter u. ä. vorgibt. Beispielsweise kann es sich um einen von Hand betätigten Parkbremsschalter, einen Hilfsbremsschalter u. ä. handeln. Ebenfalls möglich ist im Rahmen der Erfindung, dass die Bremsanforderung eine Bremsanforderung eines teil- oder vollautonomen Fahrsystems ist.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen, der Be- Schreibung und den Zeichnungen.
Die in der Beschreibung genannten Vorteile von Merkmalen und von Kombinationen mehrerer Merkmale sind lediglich beispielhaft und können alternativ oder kumulativ zur Wirkung kommen, ohne dass die Vorteile zwingend von erfindungsgemäßen Ausführungsformen erzielt werden müssen.
Hinsichtlich des Offenbarungsgehalts- nicht des Schutzbereichs - der ursprünglichen Anmel dungsunterlagen gilt Folgendes: Weitere Merkmale sind den Zeichnungen - insbesondere den dargestellten Geometrien und den relativen Abmessungen mehrerer Bauteile zueinander sowie deren relativer Anordnung und Wirkverbindung - zu entnehmen. Die Kombination von Merkmalen unterschiedlicher Ausführungsformen der Erfindung oder von Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche ist ebenfalls abweichend von den gewählten Rückbeziehungen der Patentansprüche möglich und wird hiermit angeregt. Dies betrifft auch solche Merkmale, die in separaten Zeichnungen dargestellt sind oder bei deren Beschreibung genannt werden. Diese Merkmale können auch mit Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche kombiniert werden. Ebenso können in den Patentansprüchen aufgeführte Merkmale für weitere Ausführungsformen der Erfindung entfallen, was aber nicht für die unabhängigen Patentansprüche gilt.
Die in den Patentansprüchen und der Beschreibung genannten Merkmale sind bezüglich ihrer Anzahl so zu verstehen, dass genau diese Anzahl oder eine größere Anzahl als die genannte Anzahl vorhanden ist, ohne dass es einer expliziten Verwendung des Adverbs "mindestens" bedarf. Wenn also beispielsweise von einem Element die Rede ist, ist dies so zu verstehen, dass genau ein Element, zwei Elemente oder mehr Elemente vorhanden sind. Diese Merkmale können durch andere Merkmale ergänzt werden oder die einzigen Merkmale sein, aus denen das jeweili ge Erzeugnis besteht.
Die in den Patentansprüchen enthaltenen Bezugszeichen stellen keine Beschränkung des Um- fangs der durch die Patentansprüche geschützten Gegenstände dar. Sie dienen lediglich dem Zweck, die Patentansprüche leichter verständlich zu machen.
KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
Im Folgenden wird die Erfindung anhand in den Figuren dargestellter bevorzugter Ausführungs beispiele weiter erläutert und beschrieben. Fig. 1 bis 3 zeigen schematisch unterschiedliche Ausführungsbeispiele eines Nutzfahrzeug- Bremssystems.
FIGURENBESCHREIBUNG
In der vorliegenden Anmeldung sind teilweise Bauelemente, die sich hinsichtlich der Gestaltung und/oder Funktion entsprechen oder ähneln, mit denselben Bezugsnummern gekennzeichnet, wobei diese dann durch einen zusätzlichen Buchstaben a, b, ... bei Zuordnung zu unterschiedlichen Fahrzeugseiten oder Fahrzeugrädern und/oder durch den Zusatz "-1" oder 2" bei Zuordnung zu unterschiedlichen Achsen voneinander unterschieden sein können. Auf diese Bauelemente wird dann in der Beschreibung und in den Patentansprüchen mit oder ohne Verwendung des zusätzlichen Buchstabens oder des Zusatzes "-1" oder "-2" Bezug genommen, wobei in diesem Fall ein einzelnes Bauelement oder mehrere oder sämtliche mit der Bezugsnummer gekennzeichneten Bauelemente gemeint sind.
Fig. 1 zeigtein Nutzfahrzeug-Bremssystem 1. Das Nutzfahrzeug-Bremssystem 1 weist eine erste radseitige Radbremseinheit 2a und eine zweite radseitige Radbremseinheit 2b auf. In den Figuren sind die Radbremseinheiten 2 lediglich schematisch mittels gestrichelter Kästen dargestellt. Die Radbremseinheiten 2 sind eng benachbart dem Fahrzeugrad angeordnet und am Ende der jeweiligen Achse angeordnet und mit der Achse, einem Radträger, dem Fahrzeugrad oder dem Chassis des Fahrzeugs oder einer anderen Abstützung montiert.
Im Folgenden werden die Bauelemente und deren Wechselwirkung sowie Funktion auf Grund lage der ersten Radbremseinheit 2a erläutert, wobei dasselbe für die zweite Radbremseinheit 2b gilt. Die Radbremseinheit 2a weist einen pneumatischen Bremsaktuator 3a auf. Der pneumatische Bremsaktuator 3a kann über einen Betriebsbremszylinder, einen Federspeicherbremszylinder oder eine Kombination eines Betriebsbremszylinders mit einem Feststellbremszylinder auf weisen. Eine Bremskammer des pneumatischen Bremsaktuators 3a kann mittels eines Umschaltventils 4a (hier ein 3/2-Wege-Magnetventil 5a) alternativ mit einem elektropneumatischen Bremspfad 6a und einem Redundanzpfad 7 verbunden werden. Wenn ein Steueranschluss 8a des Umschaltventils 4 elektrisch von einer elektronischen Steuereinheit 9 angesteuert und beaufschlagt wird, wird das Umschaltventil 4a umgeschaltet in die erste Betriebsstellung (nicht wirksam in Fig. 1). In der ersten Betriebsstellung verbindet das Umschaltventil 4a den elektropneumatischen Bremspfad 6a mit dem Bremsaktuator 3a. Entfällt hingegen die Ansteuerung des Steueranschlusses 8a des Umschaltventils 4a, nimmt das Umschaltventil 4a infolge der Beaufschlagung durch ein Umschaltmittel 10a (hier eine
Rückstellfeder 11a) die zweite Betriebsstellung ein (wirksam in Fig. 1). In der zweiten Betriebsstellung verbindet das Umschaltventil 4a den pneumatischen Bremsaktuator 3a mit dem Redundanzpfad 7.
Der elektropneumatische Bremspfad 6a verfügt über ein Bremsdruckventil 12a, welches durch die elektronische Steuereinheit 9 elektronisch gesteuert ist. Das Bremsdruckventil 12a weist einen Entlüftungsanschluss 13a, der mit der Atmosphäre verbunden ist, einen Versorgungsanschluss 14a, der durch eine Versorgungsleitung 15a mit einem Vorratsbehälter 16 verbunden ist und einen elektrischen Steueranschluss 17, der über eine Steuerleitung 18a mit der elektronischen Steuereinheit 9 verbunden ist, auf. Ein pneumatischer Anschluss 19a des Bremsdruckventils 12a ist direkt mit dem Umschaltventil 4a verbunden. Im geschlossenen Zustand des Bremsdruckventils 12a (wirksam in Fig. 1) schließt das Bremsdruckventil 12a die Verbindung des Umschaltventils 4a über den Abschluss 19a mit dem Entlüftungsanschluss 13a und dem Versorgungsanschluss 14a. Somit ist in dem geschlossen Zustand des Umschaltventils 4a die Kammer des pneumatischen Bremsaktuators 3a geschlossen und der Bremsdruck in dieser Kammer wird aufrechterhalten. Der geschlossene Zustand des Bremsdruckventils 12a wird insbesondere eingenommen ohne energetische Beaufschlagung des Steueranschlusses 17 durch die elektronische Steuereinheit 9. Für ein erstes Steuersignal der elektronischen Steuereinheit 9, welches den Steueranschluss 12 beaufschlagt, nimmt das Bremsdruckventil 12a einen Belüftungszustand ein. In dem Belüftungszustand verbindet das Bremsdruckventil 12a das Umschaltventil 4a über den Anschluss 19 mit dem Versorgungsanschluss 14a und somit über die Versorgungsleitung 15a mit dem Vorratsbehälter 16. Hingegen wird das Bremsdruckventil 12a für ein zweites Steuersignal der elektronischen Steuereinheit 9, welches den Steueranschluss 17a beaufschlagt, umgeschaltet in eine Entlüftungsstellung. In der Entlüftungsstellung ist das Umschaltventil 4a über den Anschluss 19a mit dem Entlüftungsanschluss 13a verbunden. Die Wirkung des zweiten Steuersignals ist entgegengesetzt zur Wirkung des ersten Steuersignals. Somit kann die elektronische Steuereinheit 9 in dem ersten Schaltzustand des Umschaltventils 4 den Bremsaktuator 3 belüften oder entlüften oder die Verbindung zu der Kammer des Bremsaktuators 3a absperren in Abhängigkeit von den Steuersignalen, die von der elektronischen Steuereinheit 9 erzeugt werden und den elektronischen Steueranschluss 17a beaufschlagen.
Vorzugsweise ist das Bremsdruckventil 12a als Schwenkankerventil 20a ausgebildet. Das Schwenkankerventil 20a kann einen Anker aufweisen, der durch ein flexibles Element abgestützt
oder gehalten ist. Für die Gestaltung und die Ansteuerung des Schwenkankerventils 20a wird verwiesen auf die Ausführungsformen, welche in den oben angeführten Druckschriften und Patentanmeldungen beschrieben und dargestellt sind.
Der Redundanzpfad 7 verfügt über eine Redundanzpfad-Hauptleitung 24, die verzweigt in eine erste Redundanzleitung 34 und eine zweite Redundanzleitung 35. In der zweiten Betriebsstellung verbindet das Umschaltventil 4a den Bremsaktuator 3a mit der ersten Redundanzleitung, während das Umschaltventil 4b in der zweiten Betriebsstellung den Bremsaktuator 3b mit der zweiten Redundanzleitung 35 verbindet. In der Redundanzpfad-Hauptleitung 24 ist ein elektro nisch gesteuertes Redundanzventil 25 angeordnet, welches hier als Schwenkankerventil 26 ausgebildet ist und ebenfalls durch die Steuereinheit 9 angesteuert ist.
Das Entsprechende gilt für die zweite radseitige Radbremseinheit 2b.
Das Nutzfahrzeug-Bremssystem 1 gemäß Fig. 1 kann wie folgt betrieben werden:
In dem Normal-Betriebsmodus (kein Einbruch der elektrischen Leistungsversorgung, keine Beeinträchtigung der Funktion in den elektropneumatischen Bremspfaden 6a, 6b) werden die Steueranschlüsse 8a, 8b der Umschaltventile 4a, 4b elektrisch beaufschlagt, so dass die Umschaltventile 4a, 4b die ersten Betriebsstellungen einnehmen. Somit kann durch Steuerung der Bremsdruckventile 12a, 12b durch die elektronische Steuereinheit 9 eine Entlüftung oder Belüftung der pneumatischen Bremsaktuatoren 3a, 3b unabhängig voneinander oder ein Halten des Bremsdrucks entsprechend dem jeweiligen Bedarf erfolgen (insbesondere für die Erzeugung der erforderlichen Bremskraft, eine Schlupf regelung, eine Verbesserung der dynamischen Fahrstabilität, die Erzeugung einer Park bremskraft, die Auslösung einer Notbremsung, das Ermöglichen eines autonomen Fahrens unter Steuerung durch ein autonomes Steuersystem unter Einschluss der elektronischen Steuereinheit 9 oder unabhängig von dieser). Der Fahrer kann mit dem Fuß oder der Hand eine Fahrer-Bremsanforderung vorgeben, die über die Bremspedal einheit 21, einen Schalter, einen Hebel, einen Parkbremshebel, einen Hilfsbremshebel u. ä. umgewandelt werden kann in eine elektrische Fahrer-Bremsanforderung, die an die elektronische Steuereinheit 9 übertragen wird. Die elektronische Steuereinheit 9 kann dann abhängig von der elektrischen Fahrer-Bremsanforderung die Bremsdruckventile 12a, 12b ansteuern. Alternativ oder zusätzlich möglich ist, dass eine elektrische
Bremsanforderung von einer autonomen Fahrsystem-Steuereinrichtung 22 erzeugt wird und entsprechend umgesetzt wird. In diesem Normal-Betriebsmodus befindet sich das Redundanzventil 25 vorzugsweise in einer Sperrsteilung, was insbesondere der Fall ist ohne elektrische Beaufschlagung des Steueranschlusses des Redundanzventils 25 durch die Steuereinheit 9 zwecks Reduzierung des elektrischen Leistungsbedarfs.
Im Fall eines Fehlers in beiden Bremspfaden 6a, 6b, beispielsweise infolge eines Versagens der Leistungsversorgung der Steueranschlüsse 8a, 8b der Umschaltventile 4a, 4b kommt es zu einer Rückstellung der Umschaltventile 4a, 4b in die zweite Betriebsstellung infolge der Rückstellfedern 11a, 11b. Somit steuert dann der Redundanzpfad 7 die pneumatische Beaufschlagung der Bremsaktuatoren 3a, 3b. Der pneumatische Bremsdruck, der von dem Redundanzventil 25 in der Redundanzpfad- Hauptleitung 24 und damit in den Redundanzleitungen 34, 35 erzeugt wird, gelangt über die Umschaltventile 4a, 4b (ggf. unter Druckmodulation durch die ABS-Ventile 36a, 36b) zu dem pneumatischen Bremsaktuatoren 3a, 3b. In diesem Notfall-Modus werden die beiden Bremsaktuatoren 3a, 3b mit denselben pneumatischen Bremsdrücken beaufschlagt oder diese können angesichts der Wirkung der ABS-Ventile 36a, 36b voneinander abweichen.
Tritt lediglich ein Fehler in einem elektropneumatischen Bremspfad 6a [oder 6b] (insbesondere ein Fehler in einer der Bremsdruckventile 12a [oder 12b]) auf, der beispielsweise mittels eines Testverfahrens detektiert werden kann, so ist es möglich, diesen elektropneumatischen Bremspfad 6a [oder 6b] durch Umschalten des zugeordneten Umschaltventils 4a [4b] in die zweite Betriebsstellung infolge einer Beseitigung des Steuersignals an dem zugeordneten Steueranschluss 8a [oder 8b] zu deaktivieren. In diesem Fall kann der pneumatische Bremsaktuator 3a [oder 3b], der dem versagenden elektropneumatischen Bremspfad 6a [oder 6b] zugeordnet ist, durch den
Redundanzpfad 7 und hier das Redundanzventil 25 gesteuert werden, während der andere pneumatische Bremsaktuator 3b [oder 3a] weiterhin durch den elektropneumatischen Bremspfad 6b [oder 6a] und hier das Bremsdruckventil 12b [oder 12a] gesteuert werden kann. (Es ist allerdings ebenfalls möglich, dass auch in dem Fall des Versagens lediglich eines elektropneumatischen Bremspfads 6a, 6b beide Umschaltventile 4a, 4b umgeschaltet
werden in die zweite Betriebsstellung, so dass beide pneumatischen Bremsaktuatoren 3a, 3b gemeinsam über den Redundanzpfad 7 gesteuert werden.)
Für die erläuterten Betriebsweisen ist der Einsatz des ABS-Ventils 36 optional. Ohne Einsatz eines ABS-Ventils 36 kann auf die Gewährleistung einer ABS-Funktion bei Erzeugung des Bremsdrucks über das Bremsdruckventils 12 und/oder durch das Redundanzventil 25 verzichtet werden.
Möglich ist auch, dass in den Normal-Betriebsmodus und/oder in dem Notfall-Betriebsmodus eine ABS-Funktion in das Bremsdruckventil 12 bzw. das Redundanzventil 25 integriert ist. Bei Einsatz des ABS-Ventils 36 kann das Bremsdruckventil 12 und/oder kann das Redundanzventil 25 lediglich die Fahrer-Bremsanforderung umwandeln in einen Bremsanforderungsdruck, der dann durch das ABS-Ventil 36 moduliert wird zur Gewährleistung der ABS-Funktion.
Die Bremsanforderung kann nicht lediglich von dem Fahrer vorgegeben werden. Alternativ oder zusätzlich möglich ist die Vorgabe einer Bremsanforderung und die Umsetzung auf die erläuterte Weise in dem Normal-Betriebsmodus und/oder Notfall-Betriebsmodus durch ein Bremsassistenz- System, welches in einer Gefahrensituation eine automatische Bremswirkung herbeiführt oder eine vom Fahrer vorgegebene Bremswirkung verändert oder erhöht. Ebenfalls möglich ist, dass die berücksichtigte Bremsanforderung von einer autonomen Fahrsystem-Steuereinrichtung 22 vorgegeben wird.
Fig. 2 zeigt eine modifizierte Ausführungsform mit lediglich einem Umschaltventil 4a, welches mit dem elektropneumatischen Bremspfad 6a und dem Redundanzpfad 7 verbunden ist. Hier verbindet eine Verbindungsleitung 28 den pneumatischen Bremsaktuator 3a mit dem pneumatischen Bremsaktuator 3b. Die beiden pneumatischen Bremsaktuatoren 3a, 3b (hiereiner Achse des Fahrzeugs) werden gemeinsam gesteuert über das Umschaltventil 4a, den elektropneumatischen Bremspfad 6a und den Redundanzpfad 7, so dass die Bremsaktuatoren 3a, 3b sowohl in dem Normal-Betriebsmodus als auch in dem Notfall-Betriebsmodus mit denselben Bremsdrücken beaufschlagt werden (sofern nicht eine Anpassung oder Modulation durch etwaige ABS-Ventile 36 erfolgt).
In dem Redundanzfad 7 kann entsprechend einer Bremsanforderung der Bremspedaleinheit 21 oder der autonomen Fahrsystem-Steuereinrichtung 22 der Bremsdruck, der dem Umschaltventil
4 über die Redundanzleitungen 34, 35 zugeführt wird, erzeugt werden durch ein elektronisch gesteuertes Magnetventil oder elektronisch vorgesteuertes Ventil. In diesem Fall kann das elektronische Steuersignal für das Magnetventil oder Vorsteuerventil erzeugt werden durch eine Steuereinheit in Abhängigkeit der Bremsanforderung, die von einem Sensor, der das Herunterdrücken des Bremspedals erfasst, gemessen wird, oder in Abhängigkeit der
Bremsanforderung von einem autonomen Fahrsystem erzeugt werden.
In den Ausführungsbeispielen gemäß Fig. 1 und 2 sind den Bremsaktuatoren 2 jeweils ABS- Ventile 36 vorgeordnet. Die ABS-Ventile 36 ermöglichen eine Modulation des den Brems aktuatoren 3 zugeführten Bremsdrucks zur Gewährleistung einer ABS-Funktion. Erfolgt in den Bremsdruckventilen 12 lediglich eine Umsetzung der Bremsanforderung ohne Modulation des
Bremsdrucks, kann in diesem Fall das ABS-Ventil 36 aktiviert sein und die ABS-Funktion gewährleisten. Möglich ist auch, dass bei ordnungsgemäßer Funktion des elektropneumatischen Bremspfads 6 die ABS-Funktion mittels des Bremsdruckventils 12 gewährleistet wird, so dass in diesem Fall das ABS-Ventil 36 lediglich den von dem Schwenkankerventil 20 ausgesteuerten Druck an den Bremsaktuator 3 weitergibt. Möglich ist, dass bei Nutzung des Bremsdrucks in den Redundanzleitungen 34, 35 in der zweiten Betriebsstellung des Umschaltventils 4 eine Modulation zur Bereitstellung einer ABS-Funktion durch mindestens ein ABS-Ventil 36 erfolgt. Die Ansteuerung der ABS-Ventile 36 kann über die Steuereinheit 9 oder eine beliebige ander weitige Steuereinheit erfolgen, sofern der Steuereinheit ein Signal hinsichtlich eines etwaigen Schlupfs an einem Fahrzeugrad zur Verfügung gestellt wird, insbesondere das Messsignal eines Raddrehzahlsensors.
Fig. 3 zeigt ein Nutzfahrzeug-Bremssystem 1, bei welchem ein Teilsystem, welches bis auf im Folgenden angeführte Unterschiede grundsätzlich entsprechend dem Nutzfahrzeug-Brems- system 1 gemäß Fig. 1 ausgebildet ist, im Bereich einer Vorderachse für gelenkte Vorderräder eingesetzt ist. Das Nutzfahrzeug-Bremssystem 1 verfügt in diesem Fall über zwei Vorratsbehälter 16a, 16b, wobei der Vorratsbehälter 16a für die Druckluftversorgung der Radbremseinheit 2a zuständig ist und der Vorratsbehälter 16b für die Druckluftversorgung der Radbremseinheit 2b zuständig ist. Eine Übertragung von Betriebssignalen und insbesondere einer Bremsanforderung, beispielsweise der Bremspedaleinheit 21 und/oder der autonomen Fahrsystem-Steuerein- richtung 22, erfolgt hier über Datenbusleitungen 31a, 31b in redundanter Weise. Die Datenbus leitungen 31 a, 31 b sind jeweils sowohl mit der Radbremseinheit 2a als auch mit der Radbrems einheit 2b verbunden. Zusätzlich sind die beiden Datenbusleitungen 31a, 31b auch mit dem
Redundanzventil 25 bzw. einer dem Redundanzventil 25 zugeordneten Steuereinheit verbunden, um an die Radbremseinheit 2a, die Radbremseinheit 2b und das Redundanzventil 25 bzw. die zugeordnete Steuereinheit die Bremsanforderung zu übertragen. Darüber hinaus sind hier jedem Fahrzeugrad der gelenkten Räder der Achse zwei redundante Raddrehzahlsensoren 29a, 30a bzw. 29b, 30b zugeordnet. Hierbei kann das Raddrehzahlsignal des Raddrehzahlsensors 30a (oder ein hieraus ermittelter Schlupf) verarbeitet werden von einer Steuereinheit, die Bestandteil der Radbremseinheit 2a ist oder dieser zugeordnet ist, um in der Radbremseinheit 2a das Bremsdruckventil 12a anzusteuern und insbesondere so anzusteuern, dass das Bremsdruckventil 12 eine ABS-Funktion bereitstellt. Alternativ oder zusätzlich kann das Signal verwendet werden, um mittels der Steuereinheit das ABS-Ventil 36a zur Ausführung einer ABS- Funktion anzusteuern. Wird hingegen das Umschaltventil 4a umgeschaltet in die zweite Betriebsstellung, kann das Raddrehzahlsignal des Raddrehzahlsensors 29a (und/oder ein hieraus ermittelter Schlupf) verwendet werden für die Aussteuerung eines Drucks durch das Redundanzventil 25, indem die für die Ansteuerung des Redundanzventils 25 zuständige Steuereinheit das Raddrehzahlsignal oder den Schlupf berücksichtigt. In diesem Fall kann die ABS-Funktion durch das Redundanzventil 25 und/oder ein zusätzliches ABS-Ventil 36 gewährleistet werden. Das Entsprechende gilt auch für das andere Fahrzeugrad, die zugeordnete Radbremseinheit 2b und die Raddrehzahlsensoren 29b, 30b. Wie in Fig. 3 ersichtlich ist, dient das Redundanzventil 25 der Erzeugung des pneumatischen Bremsdrucks für beide Fahrzeug- seiten im Redundanzfall. Des Weiteren ist in Fig. 3 zu erkennen, dass das Redundanzventil 25 auf redundante Weise mit Druckluft versorgt ist, indem dieses sowohl mit dem Vorratsbehälter 16a als auch mit dem Vorratsbehälter 16b verbunden ist.
In Fig. 3 sind vier Fahrzeugräder an zwei Achsen dargestellt, wobei die entsprechenden Bau elemente an den unterschiedlichen Achsen durch den Zusatz "-1" für die vordere, gelenkte Achse und "-2" für die hintere, nicht gelenkte Achse gekennzeichnet sind. Auch die Radbremseinheiten 2a-2 und 2b-2 sind in redundanterWeise über die Vorratsbehälter 16a, 16b mit Druckluft versorgt und in redundanterWeise an die Datenbusleitungen 31a, 31b angeschlossen. In einem Normal- Betriebsmodus erfolgt der Betrieb der Radbremseinheiten 2a-2 und 2b-2 mit Erzeugung der pneumatischen Bremsdrücke für die beiden Fahrzeugseiten in den Bremsaktuatoren 3a-2 und 3b-2 mittels der Bremsdruckventile der beiden Radbremseinheiten 2a-2 und 2b-2. Kommt es hier zu einem Fehler und einer Umschaltung der Umschaltventile der Radbremseinheiten 2a-2 und 2b-2, wird auch hier ein Redundanzpfad 7-2 aktiviert. Für die hintere Achse erfolgt in dem Redundanzfall allerdings nicht die Vorgabe des Bremsdrucks an dem versagenden Bremszweig
mittels eines Redundanzventils. Vielmehr wird über den Redundanzpfad 7-2 der Redundanzanschluss bzw. die Redundanzleitung dieses Bremszweiges verbunden mit dem Bremsaktuator der anderen Fahrzeugseite dieser Achse, was in Fig. 3 lediglich schematisch dargestellt ist. Dies hat zur Folge, dass im Redundanzfall die beiden Bremsaktuatoren 3a-2 und 3b-2 mit demselben Bremsdruck beaufschlagt werden, der erzeugt wird von dem dann noch funktionsfähigen Bremsdruckventil. Möglich ist, dass der so erzeugte Bremsanforderungsdruck dann durch den Bremsaktuatoren 3a-2 und 3b-2 vorgeordneten ABS-Ventile modifiziert und moduliert wird. Möglich ist aber auch, dass das verbleibende, noch funktionsfähige Bremsdruckmodul einen Bremsdruck erzeugt, der in einem Modus "select high" angepasst ist an das Fahrzeugrad, an welchem die höhere Bremskraft übertragbar ist oder in einem Modus "select low" angepasst ist an das Fahrzeugrad, an welchem die kleinere Bremskraft übertragbar ist. Ebenfalls möglich ist, dass das verbleibende Bremsdruckventil eine unter Umständen eingeschränkte ABS-Bremsdruckmodulation durchführt, die an beide Fahrzeugräder oder eines der beiden Fahrzeugräder, insbesondere das Fahrzeugrad mit der höheren übertragbaren Bremskraft oder das Fahrzeugrad mit der kleineren übertragbaren Bremskraft, angepasst ist.
Möglich ist auch, dass die Radbremseinheiten 2 in redundanter Weise mit elektrischer Leistung, insbesondere von einer oder mehreren Leistungsquellen, Batterien oder Akkumulatoren, versorgt werden.
In Fig. 1 und 2 findet eine zentrale Steuereinheit 9 für die Ansteuerung der elektronisch gesteuerten Komponenten des Nutzfahrzeugs-Bremssystems 1 Einsatz. Möglich ist aber auch, dass mehrere verteilte und miteinander vernetzte Steuereinheiten Einsatz finden, wobei vorzugs weise jeweils eine Steuereinheit den Radbremseinheiten 2a, 2b zugeordnet ist oder in diese integriert ist und eine weitere Steuereinheit dem Redundanzventil 25 zugeordnet ist oder mit diesem eine Baueinheit bildet. Die Verbindung der genannten Steuereinheiten kann dann über ein Datenbussystem erfolgen.
Über die Datenbusleitungen 31 kann beispielsweise eine Übertragung von Messsignalen wie beispielsweise eines Raddrehsignals oder eines Schlupfsignals eines Fahrzeugrads oder die Übertragung eines Bremsanforderungssignals von einer Bremspedaleinheit 21 oder einer autonomen Fahrsystem-Steuereinrichtung 22 erfolgen. Möglich ist auch, dass die Datenbus- leitungen 31 bidirektional genutzt werden. So ist beispielsweise möglich, dass von der Steuereinheit 9 über die Datenbusleitungen 31 eine Betriebsgröße der Radbremseinheit 2 wie
ein Druck des Sensors 32, 33 oder das Ergebnis einer Auswertung, ob die Radbremseinheit 2 ordnungsgemäß funktioniert, an das Datenbussystem oder eine andere Steuereinheit übertragen wird.
Für die dargestellten Ausführungsbeispiele in den Figuren 1 und 2 sind die Bremsaktuatoren 3 und die ABS-Ventile 36 (sofern vorhanden) in die Radbremseinheiten 2 integriert. Möglich ist aber auch, dass die Bremsaktuatoren 3 und die ABS-Ventile 36 (sofern vorhanden) außerhalb der Bremseinheiten 2 angeordnet sind.
In dem erfindungsgemäßen Nutzfahrzeug-Bremssystem 1 können Sensoren 32, 33 zur Messung Drucks in den pneumatischen Bremsaktuatoren 3a, 3b, in dem elektropneumatischen Bremspfad 6 und/oder in dem Redundanzpfad 7 verwendet werden. Vorzugsweise ist ein Sensor 32, 33 in der Leitung zwischen dem Umschaltventil 4a, 4b und dem zugeordneten Bremsaktuator 3a, 3b angeordnet. Abhängig von der Betriebsstellung des Umschaltventils 4a, 4b kann der Sensor 32, 33 mit dem Druck in dem elektropneumatischen Bremspfad 6a, 6b oder dem Redundanzpfad 7 beaufschlagt werden. Die Drucksignale der Sensoren 32, 33 werden an die Steuereinheit 9 übertragen und insbesondere verarbeitet und in einem Testverfahren berücksichtigt.
BEZUGSZEICHENLISTE
Nutzfahrzeug-Bremssystem
Radbremseinheit
Bremsaktuator
Umschaltventil
3/2-Wege-Magnetventil elektropneumatischer Bremspfad
Redundanzpfad
Steueranschluss
Steuereinheit
Umschaltmittel
Rückstellfeder
Bremsdruckventil
Entlüftungsanschluss
Versorgungsanschluss
Versorgungsleitung
Vorratsbehälter
Steueranschluss
Steuerleitung
Anschluss
Schwe n ka n ke rve nti I
Bremspedaleinheit autonome Fahrsystem-Steuereinrichtung
Bremspedal-Steuerleitung
Redundanzpfad-Hauptleitung
Redundanzventil
Schwe n ka n ke rve nti I
Verbindungsleitung
Raddrehzahlsensor
Raddrehzahlsensor
Datenbusleitung
Sensor
Sensor
erste Redundanzleitung zweite Redundanzleitung ABS-Ventil
Claims
1. Nutzfahrzeug-Bremssystem (1) mit a) einem ersten elektronisch gesteuerten Bremsdruckventil (12a), über welches der pneumatische Bremsdruck an einem ersten pneumatischen Bremsaktuator (3a) eines ersten Fahrzeugrades vorgebbar ist, und b) einem ersten Umschaltventil (4a), welches ba) zwischen dem ersten Bremsdruckventil (12a) und dem ersten Bremsaktuator (3a) angeordnet ist, bb) eine erste Betriebsstellung aufweist, in der das erste Umschaltventil (4a) eine Verbindung des ersten Bremsaktuators (3a) mit einer ersten Redundanzleitung (34) absperrt, und bc) eine zweite Betriebsstellung aufweist, in der das erste Umschaltventil (4a) den ersten Bremsaktuator (3a) mit der ersten Redundanzleitung (34) verbindet, c) wobei der Druck in der ersten Redundanzleitung (34) durch ein elektronisch gesteuertes Redundanzventil (25) steuerbar ist, welches den pneumatischen Bremsdruck an dem ersten pneumatischen Bremsaktuator (3a) steuert, wenn sich das erste Umschaltventil (4a) in der zweiten Betriebsstellung befindet.
2. Nutzfahrzeug-Bremssystem (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass a) ein zweites elektronisch gesteuertes Bremsdruckventil (12b) vorhanden ist, über welches der pneumatische Bremsdruck an einem zweiten pneumatischen Bremsaktuator (2b) eines zweiten Fahrzeugrades vorgebbar ist, b) ein zweites Umschaltventil (4b) vorhanden ist, welches ba) zwischen dem zweiten Bremsdruckventil (12b) und dem zweiten Bremsaktuator (3b) angeordnet ist, bb) eine erste Betriebsstellung aufweist, in der das zweite Umschaltventil (4b) eine zweite Redundanzleitung (35) absperrt, und bc) eine zweite Betriebsstellung aufweist, in der das zweite Umschaltventil (4b) den zweiten Bremsaktuator (3b) mit der zweiten Redundanzleitung (34, 35) verbindet, c) wobei der Druck in der zweitem Redundanzleitung (35) durch ein oder das elektronisch gesteuertes Redundanzventil (25) steuerbar ist, welches den pneumatischen Bremsdruck an dem zweiten pneumatischen Bremsaktuator (3b) steuert, wenn sich das zweite Umschaltventil (4b) in der zweiten Betriebsstellung befindet.
3. Nutzfahrzeug-Bremssystem (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das elektronisch gesteuerte Redundanzventil (25), über welches der Druck in der ersten und/oder zweiten Redundanzleitung (34, 35) steuerbar ist, als Schwenkankerventil (26) ausgebildet ist.
4. Nutzfahrzeug-Bremssystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass a) dem ersten Bremsaktuator (3a) ein erstes elektronisch gesteuertes ABS-Ventil (36a) vorgeordnet ist und/oder b) dem zweiten Bremsaktuator (3b) ein zweites elektronisch gesteuertes ABS-Ventil (36b) vorgeordnet ist.
5. Nutzfahrzeug-Bremssystem (1) nach Anspruch 2 oder einem der Ansprüche 3 und 4 in Rückbeziehung auf Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Redundanzpfad (7) vor handen ist, der eine Redundanzpfad-Hauptleitung (24) aufweist, in der das Redundanzventil (25) angeordnet ist und die in die erste und zweite Redundanzleitung (34, 35) verzweigt.
6. Nutzfahrzeug-Bremssystem (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuereinheit (9) mit Steuerlogik vorhanden ist, über welche beide Umschaltventile (4a, 4b) gleichzeitig in die zweite Betriebsstellung umschaltbar sind, so dass der pneumatische Brems druck an beiden pneumatischen Bremsaktuatoren (3a, 3b) gemeinsam durch das Redundanz ventil (25) gesteuert wird.
7. Nutzfahrzeug-Bremssystem (1) nach Anspruch 2 oder einem der Ansprüche 3 bis 6 in Rückbeziehung auf Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Fahrzeugrad und das zweite Fahrzeugrad Fahrzeugräder auf unterschiedlichen Fahrzeugseiten einer gelenkten Achse sind.
8. Nutzfahrzeug-Bremssystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Steuerlogik vorhanden ist, welche eine Umschaltung eines Umschalt ventils (4a, 4b) in die zweite Betriebsstellung vornimmt, wenn erkannt wird, dass a) eine Druckluftversorgung eines Bremsdruckventils (12), b) eine Datenübertragung oder eine Übertragung eines Steuersignals zu dem Bremsdruck ventil (12), c) eine dem Bremsdruckventil (12) zugeordnete Steuereinheit (9) und/oder d) das Bremsdruckventil (12) selbst
fehlerhaft ist.
9. Nutzfahrzeug-Bremssystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Umschaltventil (4), das Bremsdruckventil (12) und eine dem Bremsdruckventil (12) zugeordnete elektronische Steuereinheit (9) in einer Radbremseinheit (2) angeordnet sind.
10. Nutzfahrzeug-Bremssystem (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Redundanzventil (25), über welches der Druck in der ersten Redundanzleitung (34) und/oder der Druck in der zweiten Redundanzleitung (35) steuerbar ist, ebenfalls in der Radbremseinheit (2) angeordnet ist
11. Nutzfahrzeug-Bremssystem (1) nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass in der Radbremseinheit (2) auch a) ein Sensor (32, 33) für einen von dem Bremsdruckventil (12) ausgesteuerten Druck oder für einen Druck stromabwärts des Umschaltventils (4) und/oder b) ein Sensor für einen Versorgungsdruck des Bremsdruckventils (12) angeordnet sind/ist.
12. Nutzfahrzeug-Bremssystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Bremsdruckventile (12a, 12b) aus unterschiedlichen Vorratsbehältern (16a, 16b) mit Druckluft versorgt werden.
13. Nutzfahrzeug-Bremssystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Bremsdruckventile (12a, 12b) an unterschiedliche Datenbus leitungen (31a, 31b) angeschlossen sind.
14. Nutzfahrzeug-Bremssystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass a) die das erste Bremsdruckventil (12a) steuernde erste elektronische Steuereinheit (9a) Steuerlogik zur Steuerung des ersten Bremsdruckventils (12a) und/oder Steuerlogik zur Steuerung des zweiten Bremsdruckventils (12b) und/oder Steuerlogik zur Steuerung des ersten Umschaltventils (4a) und/oder Steuerlogik zur Steuerung des zweiten Umschaltventils (4b) und/oder Steuerlogik zur Steuerung des Redundanzventils (25) aufweist aufweist und/oder
b) die das zweite Bremsdruckventil (12a) steuernde zweite elektronische Steuereinheit (9b) Steuerlogik zur Steuerung des ersten Bremsdruckventils (12a) und/oder Steuerlogik zur Steuerung des zweiten Bremsdruckventils (12b) und/oder Steuerlogik zur Steuerung des ersten Umschaltventils (4a) und/oder Steuerlogik zur Steuerung des zweiten Umschaltventils (4b) und/oder Steuerlogik zur Steuerung des Redundanzventils (25) aufweist.
15. Nutzfahrzeug-Bremssystem (1) nach Anspruch 4 oder einem der Ansprüche 5 bis 14 in Rückbeziehung auf Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass a) ein Bremsdruckventil (12) in einem Normal-Betriebsmodus eine Bremsanforderung in einen Bremsanforderungsdruck umwandelt und das ABS-Ventil (36) den Bremsan forderungsdruck unter Modulation weitergibt an den Bremsaktuator (3) oder b) ein Bremsdruckventil (12) in einem Normal-Betriebsmodus eine Bremsanforderung in einen Bremsanforderungsdruck umwandelt und eine Modulation des Bremsan forderungsdruck zur Gewährleistung einer ABS-Funktion vornimmt.
16. Nutzfahrzeug-Bremssystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine von dem Bremsdruckventil (12) und/oder von dem Redundanzventil (25) für die Aussteuerung eines Bremsdrucks berücksichtigte Bremsanforderung a) eine von dem Fahrer vorgegebene Bremsanforderung ist und/oder b) eine Bremsanforderung einer autonomen Fahrsystem-Steuereinrichtung (22) ist.
17. Nutzfahrzeug-Bremssystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bremsdruckventil (12) als Schwenkankerventil (20) ausgebildet ist.
18. Nutzfahrzeug-Bremssystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Umschaltventil (4) ein 3/2-Wege-Magnetventil (5) ist.
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