DE102005002699B4

DE102005002699B4 - Bremsventilanordung

Info

Publication number: DE102005002699B4
Application number: DE102005002699A
Authority: DE
Inventors: Carsten Christensen; Martin Raadkjaer Joergensen
Original assignee: Sauer Danfoss ApS
Current assignee: Danfoss Power Solutions ApS
Priority date: 2005-01-19
Filing date: 2005-01-19
Publication date: 2011-02-17
Anticipated expiration: 2025-01-20
Also published as: US7703861B2; US20060158025A1; FR2880854A1; ITTO20060034A1; DE102005002699A1

Abstract

Bremsventilanordnung eines Fahrzeugs, das einen Anhängeranschluss und mindestens einen steuerbaren hydraulischen Verbraucher aufweist, mit einem Bremsventil, wobei das Bremsventil mit mindestens einem den hydraulischen Verbraucher steuernden Steuerventil zu einem mehrere Ventilmodule aufweisenden Ventilblock zusammengesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Bremsventil (27) durch ein elektrisches Signal ansteuerbar ist, wobei das elektrische Signal durch einen Drucksensor (29) erzeugbar ist, der mit einem hydraulischen Bremssystem des Fahrzeugs (1) gekoppelt ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Bremsventilanordnung eines Fahrzeugs, das einen Anhängeranschluß und mindestens einen steuerbaren hydraulischen Verbraucher aufweist, mit einem Bremsventil, wobei das Bremsventil mit mindestens einem den hydraulischen Verbraucher steuernden Steuerventil zu einem mehrere Ventilmodule aufweisenden Ventilblock zusammengesetzt ist.
Ein derartiges Bremsventil ist z. B. aus DE 1 680 623 U bekannt. Für die Betätigung eines hydraulischen Verbrauchers eines Fahrzeugs wird die gleiche Druckquelle verwendet, wie für die Betätigung der Bremsanlage eines Lastanhängers. Die Druckverteilung erfolgt über ein gemeinsames Steuerorgan, das neben den Steuerventilen für den hydraulischen Verbraucher ein Bremsventil aufweist. Zwischen Bremsventil und Bremszylinder ist ein Reduzierventil angeordnet, welches den Druck um einen festgelegten Wert reduziert. Auf welche Art und Weise das Steuerorgan und insbesondere das Bremsventil angesteuert werden, ist nicht offenbart.
Ein weiteres Bremsventil ist beispielsweise aus DE 195 14 733 B4 bekannt. Das Bremsventil dient dazu, einen an ein landwirtschaftliches Nutzfahrzeug, beispielsweise einen Traktor, angehängten Anhänger vom Traktor aus zu bremsen. Die Versorgung des Bremsventils erfolgt dabei über eine Pumpe. Zwischen dem Bremsventil und der Pumpe ist eine Steuereinrichtung angeordnet, über die Hydraulikflüssigkeit entweder dem Bremsventil oder einem sonstigen Verbraucher zugeführt werden kann. Der tatsächliche Aufbau eines derartigen Bremsventils ergibt sich aus der Firmendruckschrift ”Hydraulisches Anhänger-Bremsventil”, Kennziffer 1 987 760 506/11.99 der Bosch Rexroth AG, 71701 Schwieberdingen, Deutschland.
Ein derartiges Bremsventil ist zwar insbesondere bei Anhängern sinnvoll, die ein größeres Gewicht haben. Allerdings ist der Aufwand für ein derartiges zusätzliches Bremsventil nicht unerheblich. Man muß zusätzliche Leitungen, Anschlüsse und Dichtungen vorsehen.
DE 89 14 101 U1 offenbart ein hydraulisches Bremssystem für landwirtschaftliche Anhänger, das bei Betätigung der Bremse des Fahrzeugs, bei Betätigung der Handbremse des Fahrzeugs und bei einer Trennung der hydraulischen Verbindung zwischen Fahrzeug und Anhänger eingreift. Das Ventil zur Betätigung der Hängerbremse ist mit einem Steuerblock verbunden, der von den Hauptzylindern der hydraulischen Bremsen des Fahrzeuges mit Druck beaufschlagt wird. Durch diesen Druck wird das Bremsventil betätigt. Zur Druckversorgung des Bremsventils ist eine Pumpe vorgesehen.
In EP 0 686 775 A1 ist eine elektro-pneumatische Ventileinrichtung offenbart, wobei in einem fünfkammerigen Gehäuse eines 5/2-Wegeventils zwei Längsschieber für eine 3/2-Wegefunktion angeordnet sind, die über zwei Vorsteuerventile unabhängig voneinander vorsteuerbar sind. Die Vorsteuerventile werden magnetisch gegen eine Federkraft betätigt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Aufbau eines Fahrzeugs mit einem derartigen Bremsventil einfach zu gestalten.
Diese Aufgabe wird bei einer Bremsventilanordnung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß das Bremsventil durch ein elektrisches Signal ansteuerbar ist, wobei das elektrische Signal durch einen Drucksensor erzeugbar ist, der mit einem hydraulischen Bremssystem des Fahrzeugs gekoppelt ist.
Mit dieser Ausgestaltung erhält man mit relativ geringem baulichen Aufwand die zusätzliche Funktion eines Bremsventils, mit dem der an dem Anhängeranschluß angehängte Anhänger zuverlässig hydraulisch gebremst werden kann. In vielen Traktoren und anderen landwirtschaftlichen Fahrzeugen sind bereits hydraulische Funktionen eingebaut. Selbst der einfachste Traktor hat an seinem hinteren Ende in der Regel eine hydraulische Hebeeinrichtung, die sogenannte ”Ackerschiene”, an der Anbaugeräte befestigt werden können, beispielsweise ein Pflug oder eine Egge. Für die Steuerung dieser hydraulischen Funktion ist bereits ein Steuerventil vorhanden. Wenn man nun das Bremsventil an dieses Steuerventil anflanscht, dann benötigt man zum einen relativ wenig zusätzlichen Bauraum. Im Grunde reicht die Dicke des Steuerventils zusätzlich aus. Für zusätzliche Montagehilfsmittel benötigt man praktisch keinen Bauraum, weil das Bremsventil einfach nur an das Steuerventil angeflanscht wird. Gegebenenfalls sind hier lediglich etwas längere Bolzen erforderlich. Dadurch, daß man das Bremsventil an das Steuerventil (oder an mehrere Steuerventile) anflanscht, kann man mit einer Druckleitung auskommen, die dem Ventilblock zugeführt wird. Darüber hinaus können Hilfsfunktionen in den Ventilblock integriert werden, wie Prioritätsventile oder Druckbegrenzungsventile. Derartige Hilfsfunktionen sind vielfach auch für andere hydraulische Verbraucher erforderlich, so daß man sie für das Bremsventil nicht unbedingt getrennt vorsehen muß.
Das Bremsventil ist durch ein elektrisches Signal ansteuerbar. Die Anhängerbremse kann also als ”brake by wire” ausgeführt sein, d. h. man benötigt lediglich ein elektrisches Signal, um den Anhänger zum Bremsen zu bringen, nicht jedoch ein mechanisches Signal. Dies erleichtert zum einen die Ansteuerung des Bremsventils. Zum anderen ergeben sich, wie weiter unten erläutert wird, eine Reihe von zusätzlichen Möglichkeiten.
Dabei ist das elektrische Signal durch einen Drucksensor erzeugbar, der mit einem hydraulischen Bremssystem des Fahrzeugs gekoppelt ist. Das hydraulische Bremssystem betätigt die Radbremsen des Fahrzeugs, wenn der Fahrer eine entsprechende Betätigungseinrichtung, beispielsweise ein Bremspedal betätigt. Der Druck im hydraulischen System ist ein Maß dafür, wie stark der Fahrer das Fahrzeug bremsen möchte. Dieser Druck kann dementsprechend auch als Maß dafür verwendet werden, wie stark der Anhänger gebremst werden soll. Dementsprechend ist ein druckabhängiges elektrisches Signal in hohem Maße geeignet, für die Steuerung der Anhängerbremse verwendet zu werden.
Hierbei ist besonders bevorzugt, daß am Ausgang des Bremsventils ein Anhänger-Bremsdrucksensor angeordnet ist. Man kann dann die Anhängerbremse in einem geschlossenen Regelkreis so steuern, daß der Bremsdruck im Anhänger mit dem Bremsdruck im Fahrzeug übereinstimmt. Diese Übereinstimmung muß nicht bedeuten, daß die Druckwerte im hydraulischen Bremssystem des Fahrzeugs und im hydraulischen Bremssystem des Anhängers gleich sind. Es reicht beispielsweise aus, wenn die Wirkungen der beiden hydraulischen Drücke gleich sind, so daß der Anhänger in einem ähnlichen Maß verzögert wird wie das Fahrzeug.
Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, daß das elektrische Signal durch eine Vortriebsteuereinrichtung erzeugbar ist. In einigen Fällen sind Traktoren mit einer Art Automatikgetriebe ausgerüstet. Für den Vortrieb wird entweder ein Geschwindigkeits-Steuerpedal oder ein Handhebel, ein sogenannter ”Joystick” verwendet. Wenn das Geschwindigkeits-Steuerpedal durchgetreten oder der Steuerhebel nach vorne geschoben wird, dann beschleunigt das Fahrzeug beispielsweise. Wenn das Geschwindigkeits-Steuerpedal losgelassen oder der Steuerhebel zurückgenommen wird, dann soll das Fahrzeug verzögern. Die letztgenannte Änderung der Stellung des jeweiligen Steuerelements läßt sich nun auch verwenden, um das elektrische Signal zu erzeugen. Wenn das Fahrzeug verzögern soll, ist es sinnvoll, den Anhänger zu bremsen.
Bevorzugterweise ist das elektrische Signal durch einen Auflaufsensor erzeugbar. Ein Auflaufsensor kann beispielsweise durch einen Kraftsensor gebildet sein, der im Bereich der Kupplung zwischen Fahrzeug und Anhänger angeordnet ist. Wenn das Fahrzeug verzögert, dann wird der Anhänger eine erhöhte Kraft auf das Fahrzeug ausüben, die vom Auflaufsensor erfaßbar ist. In Abhängigkeit von der Größe der Kraft läßt sich dann das Bremsventil so steuern, daß der Anhänger in geeignetem Maß gebremst wird. Im Prinzip bildet man mit einem derartigen Auflaufsensor eine mechanisch arbeitende Auflaufbremse nach.
Vorzugsweise ist das elektrische Signal durch eine Hilfseinrichtung veränderbar. Mit der Hilfseinrichtung läßt sich das Bremssignal an unterschiedliche Anhänger oder an unterschiedliche Betriebszustände des Anhängers anpassen. Beispielsweise benötigt ein voll beladener Anhänger, der dementsprechend eine erhöhte Masse aufweist, eine andere Bremsleistung als ein leerer Anhänger. Würde man einen leeren Anhänger mit der gleichen Bremskraft beaufschlagen, bestünde die Gefahr des Blockierens der Räder und damit die Gefahr eines unkontrollierten Fahrverhaltens. Würde man umgekehrt einen voll beladenen Anhänger mit der gleichen geringen Bremskraft wie einen leeren Anhänger bremsen, dann wäre die erzielbare Verzögerung wahrscheinlich zu gering.
Vorzugsweise weist die Hilfseinrichtung mindestens eines der folgenden Elemente auf:

– eine manuelle Einstelleinrichtung
– einen Anhänger-Beladungssensor
– einen Zuglastsensor
– einen Motor-Belastungssensor
– einen Auflaufsensor.

Während man mit der manuellen Einstelleinrichtung eine Einstellung von Hand vornehmen kann, wirken die übrigen Elemente automatisch. Bei der Einstelleinrichtung kann es sich beispielsweise um ein einfaches Potentiometer handeln, mit dem ein ohmscher Widerstand verstellt werden kann. Ein Anhänger-Beladungssensor kann beispielsweise als Druck- oder Kraftsensor ausgebildet sein, der den Beladungszustand des Anhängers ermittelt. Ein Zuglastsensor gibt Auskunft darüber, welche Kraft erforderlich ist, um den Anhänger in Bewegung zu setzen. Eine ähnliche Information bekommt das Bremsventil auch über den Motor-Belastungssensor. Ein beladener und damit schwerer Anhänger bewirkt eine andere Motorbelastung als ein leichter oder leerer Anhänger. Insbesondere bei Verwendung eines CAN-Busses, der in vielen Fahrzeugen bereits implementiert ist, läßt sich die Information der Motorbelastung leicht in die Steuerung des Bremsventils integrieren.
Vorzugsweise ist der Auflaufsensor mit einer Speichereinrichtung verbunden. Wenn das Fahrzeug zum erstenmal gebremst wird, dann läßt sich aus dem Signal des Auflaufsensors eine Information darüber gewinnen, welche Bremsleistung an sich für den Anhänger notwendig ist. Diese Bremsleistung kann dann in der Speichereinrichtung abgelegt werden. Sie kann bei jedem Bremsvorgang aktualisiert werden. Der Auflaufsensor läßt sich in diesem Fall nicht nur für die abgewandelte Auflaufbremse einsetzen, sondern auch für besser angepaßte Bremsverfahren.
Vorzugsweise weist das Bremsventil einen Ventilantrieb mit einer Steuerdruckerzeugungseinrichtung auf, die mindestens zwei Magnetventile aufweist. Mit Hilfe der Steuerdruckerzeugungseinrichtung ist es auf einfache Weise möglich, die elektrischen Signale so umzusetzen, daß das Bremsventil betätigt werden kann. Man erzeugt also mit den elektrischen Signalen nicht unmittelbar eine auf das Bremsventil wirkende Kraft, beispielsweise über einen Magneten, sondern man betätigt Magnetventile, die ihrerseits einen Pilot- oder Steuerdruck erzeugen. Derartige Magnetventile können relativ klein ausgebildet sein. Sie erfordern dementsprechend auch nur eine geringe elektrische Leistung.
Vorzugsweise weist die Steuerdruckerzeugungseinrichtung drei Magnetventile auf. Hierbei macht man sich die Erkenntnis zunutze, daß das Bremsventil in der Regel einen Druck nur in eine Richtung erzeugen muß. Dies ist der Betätigungsdruck für die Anhängerbremse. Die Bremsen an sich werden üblicherweise durch Federn zurückgestellt. Bei der Zurückstellung wird die Hydraulikflüssigkeit wieder in Richtung auf das Bremsventil verdrängt. Dementsprechend ist für den Rückfluß der hydraulischen Flüssigkeit keine getrennte Steuerung erforderlich. Dementsprechend kann man in der Regel mit drei Magnetventilen auskommen.
Vorzugsweise weist das Bremsventil einen Steuerschieber auf, dem ein Kompensationsschieber vorgeschaltet ist. Der Kompensationsschieber läßt sich beispielsweise, wie weiter unten erläutert werden wird, dazu verwenden, in der Neutralstellung des Steuerschiebers einen vorbestimmten Druck aufrecht zu erhalten. In manchen Ländern ist es Vorschrift, daß die Bremse des Anhängers nur dann gelöst werden kann, wenn ein bestimmter Mindestdruck vorliegt. Dieser Druck liegt in Italien beispielsweise in einem Bereich von 8 bis 18 bar. Wenn der Druck unter diese Grenze absinkt, dann muß die Bremse wieder greifen. Ein derartiger Mindestdruck läßt sich mit Hilfe des Kompensationsschiebers auf einfache Weise erreichen.
Hierbei ist bevorzugt, daß der Steuerschieber in zwei entgegengesetzte Richtungen auslenkbar ist, wobei er in Neutralstellung einen Druck im Bereich von 8 bis 18 bar am Ausgang des Bremsventils erzeugt. Damit läßt sich die gewünschte Funktion, wie erwähnt, realisieren. Die Auslenkung des Schiebers in eine Richtung wird dann dazu verwendet, um den Anhänger durch eine ”Betriebsbremse” mit einer Druckerhöhung zu bremsen, vergleichbar mit der Betätigung eines Bremspedals in einem PKW. Die Auslenkung des Steuerschiebers in die andere Richtung wird verwendet, um durch eine Druckabsenkung eine ”Feststellbremse” nachzubilden, vergleichbar mit der Handbremse in einem PKW.
In einer abgewandelten Ausgestaltung ist vorgesehen, daß in der Neutralstellung des Steuerschiebers eine Verbindung vom Ausgangsanschluß zum Tankanschluß eingestellt ist. In diesem Fall sinkt in der Neutralstellung der Druck am Ausgangsanschluß auf 0 ab. Dies ist in anderen Ländern vorgeschrieben, beispielsweise in Frankreich.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Hierin zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines Zugfahrzeugs mit einem Anhänger,
2 eine schematische Darstellung eines Ventilblocks mit einem Bremsventil,
3 eine erste Ausführungsform einer Bremsventilanordnung,
4 eine zweite Ausführungsform einer Bremsventilanordnung,
5 eine Kennlinie einer ersten Ausführungsform,
6 eine Kennlinie einer zweiten Ausführungsform und
7 einen schematischen Schnitt durch ein Bremsventil.
1 zeigt in stark schematisierter Darstellung ein Zugfahrzeug 1, das einen Anhänger 2 zieht. Bei dem Zugfahrzeug 1 kann es sich beispielsweise um einen Traktor oder um eine andere landwirtschaftliche Arbeitsmaschine handeln. In an sich bekannter Weise weist das Zugfahrzeug ein Lenkhandrad 3 auf, das über eine nicht näher dargestellte hydraulische Lenkeinrichtung auf gelenkte Vorderräder 4 wirkt. Ferner weist das Zugfahrzeug einen Frontlader-Mechanismus 5 auf, beispielsweise eine Schaufel 6, die an einem Arm 7 gelenkig befestigt ist. Der Arm 7 ist am Zugfahrzeug 1 angelenkt. Der Arm 7 ist durch einen ersten Hydraulikzylinder 8 gegenüber dem Fahrzeug 1 verschwenkbar. Die Schaufel 6 ist gegenüber dem Arm 7 durch einen zweiten Hydraulikzylinder 9 verschwenkbar.
Zur Ansteuerung des Frontlader-Mechanismus 5 ist ein Ventilblock 10 (2) vorgesehen, der für den ersten Hydraulikzylinder 8 ein erstes Steuerventil 11 und für den zweiten Hydraulikzylinder 9 ein zweites Steuerventil 12 aufweist. Beiden Steuerventilen 11, 12 ist ein gemeinsames Versorgungsmodul 13 vorgeschaltet. Das Versorgungsmodul weist einen Pumpenanschluß P und einen Tankanschluß T auf. Beide Steuerventile 11, 12 weisen jeweils Arbeitsanschlüsse A1, B1 bzw. A2, B2 auf.
Das Zugfahrzeug 1 ist mit einem Motor 14 versehen, beispielsweise einem Dieselmotor. Der Motor 14 treibt nicht nur die Hinterräder 15 an, sondern auch eine Pumpe 16, die den hydraulischen Druck zur Versorgung des Frontlader-Mechanismus 5 und der nicht näher dargestellten Lenkeinheit bereitstellt. Die Pumpe 16 ist mit dem Pumpenanschluß P des Ventilblocks 10 verbunden.
Das Zugfahrzeug 1 weist eine hydraulische Bremsanlage auf, von der lediglich Bremsbacken 17 dargestellt sind, die auf die Räder 4, 15 wirken. Zur Betätigung der hydraulischen Bremsanlage ist ein Bremspedal 18 vorgesehen, dessen Zusammenwirken mit weiteren Bestandteilen anhand der 3 und 4 erläutert werden wird. Ferner weist das Zugfahrzeug 1 in an sich bekannter Weise ein Geschwindigkeits-Steuerpedal 19 auf, das auch als ”Gaspedal” bezeichnet wird. Durch ein Niedertreten des Geschwindigkeits-Steuerpedals 19 wird das Zugfahrzeug 1 durch den Motor 14 stärker angetrieben. Durch ein Loslassen wird der Vortrieb vermindert. Die Stellung des Geschwindigkeits-Steuerpedals 19 kann über einen Sensor 20 erfaßt werden. Ein weiterer Sensor 21 ist vorgesehen, um die Belastung des Motors 14 zu erfassen. In Abhängigkeit von der konkreten Ausbildung des Zugfahrzeugs 1 sind die beiden letztgenannten Sensoren unter Umständen entbehrlich.
Der Anhänger 2 ist über eine Kupplungseinrichtung 22 mit dem Zugfahrzeug 1 gekoppelt. Die Kupplungseinrichtung 22 weist eine Anhängerkupplung 23 und eine hydraulische Kupplung 24 auf. Die hydraulische Kupplung 24 ermöglicht es, Hydraulikflüssigkeit unter Druck vom Zugfahrzeug 1 zum Anhänger 2 zu übertragen. Diese Hydraulikflüssigkeit soll dann im Anhänger 2 Bremsbacken 25 betätigen, die auf die Anhängerräder 26 wirken.
Um bei einer Betätigung des Bremspedals 18 die Bremsbacken 25 im Anhänger 2 betätigen zu können, ist ein Bremsventil 27 vorgesehen. Das Bremsventil 27 ist an den Ventilblock 10 angeflanscht. Es nimmt daher nur relativ wenig zusätzlichen Bauraum in Anspruch. Auch kann die Versorgung des Bremsventils 27 über das Versorgungsmodul 13 erfolgen, so daß keine zusätzlichen Versorgungsleitungen für das Bremsventil erforderlich sind.
Die Einbindung des Bremsventils 27 in eine Bremsventilanordnung ist beispielhaft in 3 dargestellt.
Wie aus 3 zu erkennen ist, wirkt das Bremspedal 18 auf einen Bremszylinder 28. Bei Niedertreten des Bremspedals 18 entsteht im Bremszylinder 28 ein erhöhter Druck, der über einen Drucksensor 29 erfaßbar ist. Der Drucksensor wandelt den Druck in ein elektrisches Signal um, das über eine Signalleitung 30 einer Steuereinrichtung 31 zugeführt wird. Die Steuereinrichtung 31 ist an einer Steuerdruckerzeugungseinrichtung 32 befestigt, die wiederum an das Bremsventil 27 angeflanscht ist und zwar an eine Stirnseite. Die Steuerdruckerzeugungseinrichtung 32 weist drei Magnetventile 33–35 auf, die eine hydraulische Druckdifferenz über einen Steuerschieber 36 erzeugen, der in einer Bohrung 37 im Gehäuse des Bremsventils 27 angeordnet ist. Der Aufbau einer derartigen Steuerdruckerzeugungseinrichtung 32 und ihre Wirkung auf den Steuerschieber 36 ist beispielsweise durch ein Proportionalventil PVG der Sauer-Danfoss ApS, Nordborg, Dänemark, bekannt. Auf eine nähere Erläuterung wird daher verzichtet. Bei dem Bremsventil 27 kann es sich also um ein relativ einfach aufgebautes Proportionalventil handeln.
In Abhängigkeit von der Stellung des Steuerschiebers 36 in der Bohrung 37 gelangt ein höherer oder niedrigerer Druck zum Ausgang A des Bremsventils 27. Dieser Ausgang A ist mit einem Radbremszylinder 38 verbunden, dessen Stempel letztendlich auf die Bremsbacken 25 der Räder 26 des Anhängers 2 wirken.
An dieser Stelle sei bemerkt, daß anstelle von Bremsbacken 25 natürlich auch andere Bremsmittel verwendet werden können, beispielsweise Bremsklötze von Scheibenbremsen.
Dem Steuerschieber 36 hydraulisch vorgeschaltet ist ein Kompensationsschieber 39, dessen Aufgabe im Zusammenhang mit den 5 bis 7 erläutert wird. Im Grunde kann man einfach ein Standard-Ventilgehäuse eines PVG-Ventils mit einem Drucksteuerschieber und einem Kompensationsschieber ausstatten, wie dies beispielsweise in DE 102 58 517 B3 beschrieben ist, und erhält dann das Bremsventil. Prinzipiell kann man also ein Modul einer herkömmlichen Ventilgruppe nehmen und dieses als Anhänger-Bremsventil verwenden.
Mit Hilfe des Bremsventils 27 und der Steuereinrichtung 31 ist es nun möglich, den Zusammenhang zwischen dem Betätigen des Bremspedals 18 und der daraus folgenden Bremswirkung auf einfache Weise an unterschiedliche Bedürfnisse anzupassen. Hierzu ist im einfachsten Fall ein nur schematisch dargestelltes Potentiometer 40 vorgesehen, das mit der Steuereinrichtung 31 verbunden ist. Mit Hilfe des Potentiometers 40 ist es möglich, das ”Übersetzungsverhältnis” zu verändern, d. h. die Auslenkung X des Schiebers 36 zwischen 0 und beispielsweise 7 mm in Abhängigkeit von der ”Anforderung”, also dem Eintreten des Bremspedals 18, zwischen 0 und 100 zu verändern. Dies ist schematisch durch die Skizze neben dem Potentiometer 40 dargestellt.
Mit Hilfe der Steuerdruckerzeugungseinrichtung ist es auch möglich, den Zusammenhang zwischen dem Pedaldruck PP im Bremszylinder 28 und dem Bremsdruck BP im Bremszylinder 38 zu verändern, wie dies schematisch in der oberhalb des Bremspedals 27 dargestellten Skizze zu erkennen ist. Wenn der Pedaldruck PP von 0 bis 25 bar steigt, dann steigt der Bremsdruck BP an der unteren Grenze von 0 bis 80 bar und an der oberen Grenze von 0 bis 150 bar. Damit kann man der Tatsache Rechnung tragen, daß bei einem leichten, beispielsweise leeren Anhänger 2 ein geringerer Bremsdruck erforderlich ist als bei einem schweren oder voll beladenen Anhänger 2. Würde man einen leichten Anhänger mit dem vollen Bremsdruck bremsen, besteht die Gefahr, daß die Räder blockieren. Würde man umgekehrt einen schweren Anhänger mit einem zu geringen Bremsdruck bremsen, wäre die Verzögerung ungenügend.
4 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform, bei der gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. Allerdings sind einige zusätzliche Merkmale hinzugekommen, die im folgenden erläutert werden.
Zunächst einmal ist in der Leitung 41 zwischen dem Ausgang A des Bremsventil 27 und dem Bremszylinder 38 ein Bremsdrucksensor 42 vorgesehen, der mit der Steuereinrichtung 31 verbunden ist. Mit Hilfe des Bremsdrucksensors 42 läßt sich also der Druck im Radbremszylinder 38 in Abhängigkeit vom Druck im Bremszylinder 28 regeln. Der Bremsdrucksensor 42 erlaubt also eine Rückkopplung.
Der Sensor 20 am Geschwindigkeits-Steuerpedal 19 könnte ebenfalls mit der Steuereinrichtung 31 verbunden sein. Anstelle des Geschwindigkeits-Steuerpedals 19 läßt sich natürlich auch ein Handhebel verwenden. Der Sensor 20erfaßt eine Situation, bei der der Vortrieb des Zugfahrzeugs 1 vermindert werden soll. Eine derartige Situation läßt sich beispielsweise daran erkennen, daß der Fahrer den Fuß vom ”Gaspedal” nimmt. Wenn der Anhänger 2 eine wesentlich größere Masse als das Fahrzeug 1 aufweist, dann kann es zweckmäßig sein, bereits in dieser Situation die Bremse des Anhängers 2 zu betätigen. Dementsprechend löst der Sensor 20, wenn dies gewünscht ist, bereits die Bremsfunktion des Anhängers 2 aus.
Das ”Übersetzungsverhältnis” zwischen dem Bremspedal 18 und dem Radbremszylinder 38 läßt sich auch über den Sensor 21 verändern, der die Belastung des Motors 14 ermittelt.
Wenn der Motor 14 stark belastet ist, dann deutet dies auf eine hohe Masse des Anhängers 2 hin. Dementsprechend muß der Bremsdruck im Radbremszylinder 38 beim Bremsen auf einen hohen Wert eingestellt werden.
Ein weiterer Sensor 43 ist als Zugkraftsensor ausgebildet und in der Anhängerkupplung 23 angeordnet. Je größer die Masse des Anhängers 2 ist, desto größer ist die Zugkraft, die das Zugfahrzeug 1 beim Anfahren aufbringen muß. Auch der Zugkraftsensor 43 kann also mit der Steuereinrichtung 31 verbunden sein, um den Zusammenhang zwischen der Betätigung des Bremspedals 18 und dem Druck im Radbremszylinder 38 einzustellen.
Auch im Anhänger 2 kann ein Sensor vorgesehen sein, nämlich ein nur schematisch dargestellter Anhänger-Beladungssensor 52, der ebenfalls mit der Steuereinrichtung 31 verbunden ist. Dieser Sensor 52 kann beispielsweise über eine Verformung der Anhängerfederung den Beladungszustand des Anhängers ermitteln.
Schließlich gibt es die Möglichkeit, einen Schubkraftsensor 44 in der Anhängerkupplung 23 zu verwenden, um über die Steuereinrichtung 31 den Radbremszylinder 38 zu steuern. Dieser Schubkraftsensor 44, der auch als ”Auflaufsensor” bezeichnet werden kann, kann auf zwei Arten betrieben werden. Zum einen kann er den Radbremszylinder 38 so ansteuern, daß eine vorbestimmte Auflaufkraft des Anhängers 2 auf das Zugfahrzeug 1 nicht überschritten wird. In diesem Fall bildet der Auflaufsensor 44 im Grunde eine herkömmliche mechanische Auflaufbremse nach. Wenn die voreingestellte Schubkraft, die der Anhänger 2 auf das Zugfahrzeug 1 ausübt, überschritten wird, dann wird der Radbremszylinder 38 so lange mit Hydraulikflüssigkeit unter Druck vom Bremspedal 27 versorgt, bis die Schubkraft in ausreichendem Maße abgesunken ist.
In einer alternativen Ausgestaltung ist der Auflaufsensor mit einer Speichereinrichtung 45 verbunden, die wiederum mit der Steuereinrichtung 31 verbunden ist. Der Auflaufsensor 44 ermittelt bei jeder Bremsung die vom Anhänger 2 auf das Zugfahrzeug 1 ausgeübte Schubkraft und leitet daraus die Masse des Anhängers 2 ab. Beim nächsten Bremsvorgang wird dann der Schieber 36 des Bremsventils 27 in Abhängigkeit von der zuvor ermittelten Masse des Anhängers 2 betätigt und steuert damit den Druck im Radbremszylinder 38. Auch bei einem Beschleunigungsvorgang könnte man einen Wert für die Anhängerbelastung ermitteln und speichern und dann beim nächsten Bremsvorgang verwenden.
Von besonderem Vorteil ist, daß man das Bremsventil 27 einfach durch Austausch des Schiebers 36 an unterschiedliche Aufgabenstellungen anpassen kann. Dies soll beispielhaft anhand der 5 und 6 erläutert werden. In beiden Figuren ist der Bremsdruck BP am Ausgang A des Bremsventils 27 über der Verschiebung X des Schiebers 36 aufgetragen. Diese Verschiebung beträgt hier maximal 7 mm.
In einigen Ländern, beispielsweise in Frankreich, verlangen die Vorschriften, daß man in der Neutralstellung des Schiebers 36 keinen Druck am Ausgang A haben soll. Natürlich betrifft dies nicht nur exakt die Neutralstellung, sondern auch einen kleinen Bereich neben der Neutralstellung, der beispielsweise bis zu einer Auslenkung X von 0,8 mm reicht.
Um dieses Verhalten zu erzeugen, verwendet man einen Drucksteuerungsschieber, so daß man einen Druck am Ausgang A erhält, der von der Auslenkung des Schiebers 36 abhängt. Wenn man beispielsweise eine Ausgestaltung eines Bremsventils 27 verwendet, wie es in 7 dargestellt ist, dann muß man hierzu lediglich eine Nut 46 auf dem Schieber 36 so lang machen, daß es in der Neutralstellung eine Verbindung zwischen dem Arbeitsanschluß A und dem Tankanschluß T gibt.
Aus 7 ist ersichtlich, daß man für das Bremsventil 27 ein herkömmliches Proportionalventil PVG der Sauer-Danfoss ApS, Nordborg, Dänemark, verwenden kann. Da lediglich ein Arbeitsanschluß A erforderlich ist, kann man den zweiten Arbeitsanschluß durch einen Stopfen 47 mit Dichtung 48 (oder auf andere Weise) verschließen. Im übrigen entspricht das Bremsventil 27 einem Ventil, wie es in DE 102 58 517 B3 beschrieben ist. Auf diese Beschreibung wird ausdrücklich bezug genommen.
Wenn man, wie erwähnt, die Nut 46 so verlängert hat, daß es in der Neutralstellung eine Verbindung vom Arbeitsanschluß A zum Tank T gibt, dann erreicht man, daß in der Neutralstellung ein Druckaufbau aufgrund einer Leckage oder etwas anderem im Abschnitt Pk, also in einem Abschnitt zwischen dem Kompensationsschieber 39 und dem Steuerschieber 36, nicht vorkommen kann. Die Nut 46 muß dann so angepaßt werden, daß sie ungefähr bei den angegebenen 0,8 mm schließt, wobei die Öffnungsnut 49 dann vergrößert wird, bis sich ein im Bremsventil 27 befindliches Überströmventil (nicht näher dargestellt) bei der angegebenen Grenze von etwa 150 bar öffnet.
In anderen Ländern verlangen die Vorschriften, daß in der Neutralstellung, also beispielsweise zwischen 0 und 0,8 mm Auslenkung des Steuerschiebers 36, ein Druck zwischen 8 und 18 bar herrscht. Nur bei Vorhandensein dieses Druckes sind die Bremsen im Anhänger 2 gelöst. Eine Erläuterung hierfür ist beispielsweise in DE 198 55 679 A1 gegeben. Derartige Vorschriften bestehen beispielsweise in Italien. Wenn der Druck unterhalb dieses Minimumdrucks absinkt, dann soll der Anhänger 2 wieder gebremst werden.
Bei einer derartigen Ausgestaltung läßt sich das Bremsventil 27 mit einer geringfügigen Modifikation verwenden. Auch hier wird der Steuerschieber 36 wieder als Drucksteuerungsschieber ausgebildet. In diesem Fall ist aber eine Verbindung zwischen dem Anschluß A und dem Pumpenanschluß P erforderlich. Hierzu wird beispielsweise eine Nut 49 auf dem Steuerschieber 36 so lang ausgebildet, daß sich eine derartige Verbindung in der Neutralstellung ergibt. Wenn gleichzeitig eine angepaßte Feder 50 in Verbindung mit dem Kompensationsschieber 39 verwendet wird, dann wird der Druck in der Neutralstellung des Steuerschiebers 36 beispielsweise bei 12 bar eingestellt werden können. Genauer gesagt regelt der Kompensationsschieber selbst diesen Wert.
Wenn man bei einer derartigen Ausgestaltung eine ”Handbrems”-Funktion realisieren möchte, ist dies ebenfalls auf einfache Weise möglich. In diesem Fall muß man lediglich den Steuerschieber 36 in die entgegengesetzte Richtung betätigen können. Mit dieser entgegengesetzten Betätigungsrichtung läßt sich eine Verbindung zwischen dem Ausgang A und Tank T etablieren. Man benötigt also keine weiteren Komponenten. Wenn man ein Signal von der Handbremse (oder einer anderen Feststellbremse) erhält, dann wird das elektrische Signal an die Steuereinrichtung 31 des Bremsventils 27 weitergeleitet, das dann den Steuerschieber 36 in 7 nach links auslenkt. Allerdings ist es in dieser Ausgestaltung erforderlich, daß die Steuerdruckerzeugungseinrichtung 32 vier Magnetventile aufweist, um die Auslenkung des Steuerschiebers 36 in beide Richtungen zu ermöglichen. Um in diesem Fall eine Entlastung zum Tank T zu schaffen, kann ein gestrichelt eingezeichneter Hilfskanal 51 vorgesehen sein.
Das Bremsventil 27 kann in seinen Abmessungen an andere Proportionalventile, beispielsweise die Ventile PVG der Sauer-Danfoss ApS, Nordborg, Dänemark, angepaßt sein, so daß durch das Anflanschen des Bremsventils 27 an dem Ventilblock 10 keine überstehenden Elemente entstehen.
Da man in den meisten Fällen nur einen Arbeitsanschluß A benötigt, weil die Bremsen federbelastet sind, ist es möglich, ein Gehäuse so auszubilden, daß nur ein Arbeitsanschluß A vorgesehen ist. Selbstverständlich ist es aber auch möglich, ein Gehäuse mit zwei Arbeitsanschlüssen zu verwenden und einen Arbeitsanschluß zu blockieren.
Da die Betätigung des Steuerschiebers 36 nur in eine Richtung erforderlich ist, kann die Steuerdruckerzeugungseinrichtung 32 mit drei Magnetventilen 33–35 auskommen.

Claims

Bremsventilanordnung eines Fahrzeugs, das einen Anhängeranschluss und mindestens einen steuerbaren hydraulischen Verbraucher aufweist, mit einem Bremsventil, wobei das Bremsventil mit mindestens einem den hydraulischen Verbraucher steuernden Steuerventil zu einem mehrere Ventilmodule aufweisenden Ventilblock zusammengesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Bremsventil (27) durch ein elektrisches Signal ansteuerbar ist, wobei das elektrische Signal durch einen Drucksensor (29) erzeugbar ist, der mit einem hydraulischen Bremssystem des Fahrzeugs (1) gekoppelt ist.
Bremsventilanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Ausgang (A) des Bremsventils (27) ein Anhänger-Bremsdrucksensor (42) angeordnet ist.
Bremsventilanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrische Signal durch eine Vortriebsteuereinrichtung (19, 20) erzeugbar ist.
Bremsventilanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrische Signal durch einen Auflaufsensor (44) erzeugbar ist.
Bremsventilanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrische Signal durch eine Hilfseinrichtung (40, 21, 43, 44, 45, 52) veränderbar ist.
Bremsventilanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfseinrichtung (40, 21, 43, 44, 45, 52) mindestens eines der folgenden Elemente aufweist: – manuelle Einstelleinrichtung (40) – Anhänger-Beladungssensor (52) – Zuglastsensor (43) – Motor-Belastungssensor (21) – Auflaufsensor (44).
Bremsventilanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Auflaufsensor (44) mit einer Speichereinrichtung (45) verbunden ist.
Bremsventilanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Bremsventil (27) einen Ventilantrieb mit einer Steuerdruckerzeugungseinrichtung (32) aufweist, die mindestens zwei Magnetventile (33–35) aufweist.
Bremsventilanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerdruckerzeugungseinrichtung drei Magnetventile (33–35) aufweist.
Bremsventilanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Bremsventil (27) einen Steuerschieber (36) aufweist, dem ein Kompensationsschieber (39) vorgeschaltet ist.
Bremsventilanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerschieber (36) in zwei entgegengesetzte Richtungen auslenkbar ist, wobei er in Neutralstellung einen Druck im Bereich von 8 bis 18 bar am Ausgang (A) des Bremsventils (27) erzeugt.
Bremsventilanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß in der Neutralstellung des Steuerschiebers (36) eine Verbindung vom Ausgangsanschluß (A) zum Tankanschluß (T) eingestellt ist.