用于商用车的制动系统、商用车和用于运行制动系统的方法与流程

1.本发明涉及一种用于商用车的制动系统、一种商用车和一种用于运行制动系统、尤其是用于电子制动系统的方法。


背景技术：

2.为了在制动系统的部件发生故障时实现车辆的制动，存在不同的行车制动冗余概念。在此，冗余主要借助机电组件在操控层面上实现。
3.在当今符合ece r13标准的系统中，备用回路设计为双气动回路并且在一个气动回路发生故障时仍必须实现2-2.6m/s2范围内的辅助制动作用。此类故障可能由例如气动回路的供应管路(例如通向压力容器或电气动模块的供应管路)的缺陷、有缺陷的压力容器、电气动模块和制动缸之间的有缺陷的压缩空气管路或制动缸中有缺陷的膜片造成。出于安全原因，通常设置多回路保护阀，使得尽管发生故障的回路中的压力消失，但在完好的回路中保留一定的安全压力，以该安全压力可实现法律要求的辅助制动作用。
4.然而，在具有sae自动化级别4或更高级别的无人驾驶、高度自动化行驶的车辆中，在供电电路发生故障的情况下也应实现尽可能高的、例如为4m/s2的减速度。然而，这并非始终能通过仅一个完好的气动回路来实现。因此，一种选择是设置另一个气动回路作为附加的退路。然而，这意味着相应的、带有高附加成本的额外耗费，尤其针对制动系统的安装和配管而言是如此。


技术实现要素：

5.本发明基于以下任务：提供消除上述缺点的制动系统、商用车和用于运行该制动系统的方法。本发明提供了一种制动系统、一种商用车和一种方法，该方法以成本有利的方式确保在具有相应高延迟的无人驾驶、高度自动化行驶的车辆的制动中即使在气动回路出现故障的情况下也能安全运行。
6.该任务通过根据权利要求1的制动系统、根据权利要求16的商用车和根据权利要求17的方法来解决。有利的扩展方案包含在从属权利要求中。
7.根据本发明的一个方面，用于商用车的制动系统具有电子制动控制单元、气动的驻车制动回路和至少一个三位三通换向阀，所述气动的驻车制动回路具有至少一个弹簧储能缸和驻车制动阀，所述驻车制动阀构造用于控制在所述驻车制动回路中的驻车制动压力，所述三位三通换向阀布置在驻车制动回路的在驻车制动阀或连接在其间的驻车制动继电器阀和所述弹簧储能缸中的至少一个弹簧储能缸之间的气动管路中。所述三位三通换向阀能够通过所述电子制动控制单元来操控，并且构造用于使在所述三位三通换向阀和所述弹簧储能缸中的至少一个弹簧储能缸之间的气动管路排气到预先确定的压力，以便引起所述弹簧储能缸中的该至少一个弹簧储能缸使配属给该弹簧储能缸的制动器合上/形成制动(in eingriffgelangen)。
8.通过这种制动系统实现了，通过电子制动控制单元的操控，使用本来就存在的驻
车制动回路对商用车的行车制动器在气动制动回路发生故障时进行辅助，使得无需设置额外的气动备用回路。
9.在制动系统的一个有利的构型中，所述三位三通换向阀构造为压力控制阀，其中，预先确定的压力不仅能够降低到固定调设的压力(例如环境压力)，而且能够在相应的边界条件下被调节和维持在合适的其他压力。
10.在制动系统的一个有利的构型中，所述三位三通换向阀由两个两位两通换向阀形成。
11.在制动系统的另一个有利的构型中，所述三位三通换向阀构造成能够由电子制动控制单元如此操控，使得它起abs阀的作用。
12.通过这样的三位三通换向阀，也可以在紧急情况下(例如在行车制动回路发生故障时)维持制动系统的通过集成在制动系统中的abs系统在正常运行中所实现的功能。
13.在制动系统的一个有利的构型中，制动系统具有至少一个行车制动回路，所述至少一个行车制动回路分别具有至少一个行车制动缸，其中，所述至少一个行车制动缸中的一个行车制动缸构造用于使配属给所述弹簧储能器的制动器合上。
14.在此实现了，在行车制动回路发生故障时，通过驻车制动回路来操纵设有用于驻车制动器的弹簧储能缸的制动器，而无需附加的气动安装花费。
15.在制动系统的另一个有利的构型中，所述行车制动缸和所述弹簧储能缸集成地构造为组合制动缸。
16.通过组合制动缸，使配属的制动器既可以经由行车制动回路的操控合上也可以经由驻车制动回路的操控合上，使得可以节省安装空间和成本。
17.在制动系统的一个有利的构型中，所述驻车制动回路具有两个弹簧储能缸和唯一的三位三通换向阀，所述制动系统具有至少两个行车制动回路，所述行车制动回路中的一个行车制动回路具有两个行车制动缸，并且所述两个行车制动缸构造用于使配属给所述两个弹簧储能缸的制动器合上，所述三位三通换向阀布置在所述驻车制动阀和所述两个弹簧储能缸之间的气动管路中，并且，所述三位三通换向阀构造用于引起所述两个弹簧储能缸使配属给所述两个弹簧储能缸的制动器合上。
18.在此实现了，在例如作用在设有用于驻车制动器的弹簧储能缸的后轴上的行车制动回路发生故障时，用驻车制动回路来顶替行车制动器在后轴上的制动作用的故障，而无需附加的气动安装花费。
19.通过制动系统的另一个有利的构型，所述驻车制动回路具有两个弹簧储能缸和两个三位三通换向阀，所述两个三位三通换向阀布置在所述驻车制动阀和所述弹簧储能缸中的各一个弹簧储能缸之间的气动管路中，所述制动系统具有至少两个行车制动回路，所述行车制动回路中的一个行车制动回路具有两个行车制动缸，所述两个行车制动缸构造用于使配属给所述两个弹簧储能缸的制动器合上，并且所述两个三位三通换向阀构造用于分别引起所述两个弹簧储能缸使配属给弹簧储能缸的制动器个体化地且彼此独立地合上。
20.通过这个构型可能的是，在紧急情况下也能以不同的方式操控制动回路的制动器，使得尤其是在设置abs控制的情况下还可以实现车轮不会抱死的安全运行。
21.在制动系统的另一个有利的构型中，驻车制动回路具有四个弹簧储能缸和四个三位三通换向阀，所述四个三位三通换向阀布置在所述驻车制动阀和所述弹簧储能缸中的各
一个弹簧储能缸之间的气动管路中，所述制动系统具有至少两个行车制动回路，所述行车制动回路中的两个行车制动回路分别具有两个行车制动缸，所述两个行车制动缸构造用于使配属给所述四个弹簧储能缸的制动器合上，并且所述四个三位三通换向阀构造用于分别引起所述四个弹簧储能缸使配属给相应的弹簧储能缸的制动器个体化地且彼此独立地合上。
22.该构型提高了安全性，因为在行车制动回路发生故障的情况下仍然可以通过三位三通换向阀个体化地且彼此独立地操控多个制动器。
23.在制动系统的另一个有利的构型中，它还具有挂车控制阀和另一个三位三通换向阀，所述挂车控制阀构造用于操控所述商用车的挂车的气动制动器，所述另一个三位三通换向阀布置在驻车制动操纵元件和所述挂车控制阀之间的气动管路中。所述另一个三位三通换向阀能够由所述电子制动控制单元操控，并且构造用于使在所述另一个三位三通换向阀和所述挂车控制阀之间的气动管路排气到预先确定的压力。
24.通过这种配置还存在这种可能性：引起挂车的制动器在其制动回路发生故障时进行制动，而没有增加的气动安装花费。
25.在制动系统的一个有利的构型中，所述另一个三位三通换向阀构造为另一个压力控制阀，其中，预先确定的压力不仅能够降低到固定调设的压力(例如环境压力)，而且能够在相应的边界条件下被调节和维持在合适的压力。
26.在制动系统的另一个有利的构型中，所述另一个压力控制阀构造用于能够由所述电子制动控制单元如此操控，使得它起abs阀的作用。
27.通过这样的另一个压力控制阀，也可以在紧急情况下(例如在挂车的行车制动回路发生故障时)维持制动系统的通过集成在制动系统中的abs系统在正常运行中所实现的功能。
28.在制动系统的另一个有利的构型中，所述制动系统具有空气制备单元和/或电驻车制动器和/或另一个控制单元，并且，用于所述三位三通换向阀的电子制动控制单元的控制元件集成在所述空气制备单元的控制单元中和/或所述电驻车制动器的控制单元中和/或集成在所述另一个控制单元中。
29.通过这种配置可以更节省成本地提供安全功能。
30.根据本发明的另一个方面，商用车具有这样的制动系统。
31.根据本发明的另一个方面，提供了一种用于运行制动系统的方法，其具有以下步骤：通过操控所述驻车制动阀和提高在所述驻车制动回路中的压力来释放配属给所述弹簧储能缸的制动器；通过所述电子制动控制单元检测行车制动回路的功能的故障；以及操控所述至少一个三位三通换向阀，以使在所述至少一个三位三通换向阀和所述弹簧储能缸之间的气动管路排气到预先确定的压力，以便使配属给弹簧储能器的制动器合上。
32.通过这种方法实现了，通过电子制动控制单元的操控，使用本来就存在的驻车制动回路对商用车的行车制动器在行车制动回路发生故障的情况下进行辅助。
33.在所述方法的一个有利的构型中，它包括以下步骤：检测所述商用车的车轮的抱死；以及调设在所述三位三通换向阀和所述弹簧储能缸之间的气动管路中的所述预先确定的压力，使得不再检测到所述车轮的抱死。
34.通过这些步骤，可以即使在紧急情况下(例如在行车制动回路发生故障时)也维持
在制动系统的正常运行中由abs系统实现的功能。
35.在所述方法的另一个有利的构型中，它包括以下附加步骤：操控至少一个三位三通换向阀并且使在至少一个三位三通换向阀和所述挂车控制阀之间的气动管路排气到预先确定的压力，以便使挂车的配属给挂车弹簧储能缸的制动器合上。
36.通过这样的方法存在以下可能性：引起挂车在其行车制动回路发生故障的情况下制动，而没有增加的气动安装花费。
附图说明
37.下面参考附图基于实施例来阐释本发明。
38.尤其示出：
39.图1在原理上示出具有根据第一实施方式的制动系统的商用车。
40.图2示出根据第二实施方式的商用车的制动系统。
41.图3示出根据第三实施方式的商用车的制动系统。
42.图4示出根据第四实施方式的商用车的制动系统。
具体实施方式
43.图1在原理上示出具有根据本发明的第一实施方式的制动系统2的商用车1。
44.制动系统2具有压缩机3、空气制备单元4和多个压力容器5、5、5”。制动系统2还具有脚踏制动模块6和压力调节模块7、8。此外，制动系统2具有所谓的三位三通阀9、10、11和行车制动缸12、13、14、15以及弹簧储能缸16、17，它们各配有一个制动器18、19、20、21。弹簧储能缸16、17分别与行车制动缸14、15集成地构造为所谓的组合制动缸。替代地，也可以设置单独的构件。
45.压缩机3提供具有适当压力的压缩空气，该压缩空气在空气制备装置4中被制备，即被过滤和除湿。然后，将压缩空气输送到压力容器5、5'、5”中，以便在那里分别形成压缩空气储备。压力容器5被包含在气动的第一行车制动回路22中，并且压力容器5'被包含在气动的第二行车制动回路23中。压力容器5”形成用于气动的驻车制动回路24和气动的挂车制动回路25的压缩空气储备。在替代的实施方式中，没有设置气动的第一行车制动回路22和气动的第二行车制动回路23，而是设置了至少一个行车制动回路或多于两个的、也可以冗余地实施的行车制动回路。此外，在一个替代的实施方式中，没有设置挂车制动回路25。
46.在气动的驻车制动回路24中，设置有作为驻车制动阀26的驻车制动操纵元件并且设置有驻车制动继电器阀27。为了驻车制动器的制动功能，由驻车制动阀26操纵的驻车制动继电器阀27如此控制驻车制动压力，使得在驻车制动继电器阀27和弹簧储能缸16、17之间的气动管路是无压力的或仅包含低的驻车制动压力。弹簧储能缸16、17具有这样的功能：它们在无压力操控的情况下给相应配属的制动器20、21施加力，以便制动商用车1。如果在驻车制动继电器阀27和弹簧储能缸16、17之间的气动管路中存在充分提高到超过阈值的驻车制动压力(通过驻车制动操纵元件26经由驻车制动继电器阀27来控制驻车制动压力)，则弹簧储能缸16、17释放相应配属的制动器20、21。在替代的实施方式中，没有设置驻车制动继电器阀27，而是通过驻车制动阀26直接控制驻车制动器。
47.第一行车制动回路22中的压缩空气的由压缩机3经由压缩空气制备单元4和压力
容器5提供的压力根据脚踏制动模块6的位态被传送至商用车1的后轴上的制动器20、21的行车制动缸14、15，以便在压力提高时激活分别配属给弹簧储能缸16、17的制动器20、21并且根据压力使制动器20、21合上或者在压力减小时释放所述制动器或者减小制动力。在第二行车制动回路23中，压缩空气的以类似方式由压力容器5'提供的压力根据脚踏制动模块6的位态传送到商用车1的前轴上的制动器18、19的行车制动缸12、13，以便在压力提高时根据压力来激活制动器18、19并且使制动器20、21合上或者在压力减小时释放所述制动器或者减小制动力。在替代的实施方式中，在行车制动回路22、23中分别要么仅设置具有唯一行车制动缸12、13、14、15的唯一制动器18、19、20、21，要么可以设置多于两个的制动器18、19、20、21并且因而设置多于两个的行车制动缸12、13、14、15
48.制动系统2还具有电子制动控制单元28。制动控制单元28与脚踏制动模块6、压力调节模块7、8和三位三通换向阀11连接并且尤其是控制在制动回路中的相应的压力。
49.起abs阀作用的阀是构造为压力控制阀的三位三通换向阀11。在替代的实施方式中，三位三通换向阀11不起abs阀作用或也不构造为压力控制阀，而是构造为纯开/关阀。
50.三位三通换向阀11布置在驻车制动回路24的在驻车制动继电器阀27和弹簧制动缸16、17之间的气动管路中并且能够由电子制动控制单元28操控。在没有驻车制动继电器阀27的替代的实施方式中，三位三通换向阀11布置在驻车制动阀26和弹簧制动缸16、17之间。通过三位三通换向阀11可以使三位三通换向阀11和弹簧储能缸16、17之间的气动管路排气到预先确定的压力，以便引起弹簧储能缸16、17使配属给弹簧储能缸16、17的制动器20、21合上并且施加制动作用。在不构造为压力控制阀的三位三通换向阀11的情况下，预先确定的压力可以是环境压力，或者，尤其是在三位三通换向阀11起abs阀作用时可以是以下压力，该压力尽管防止商用车的车轮抱死，但是仍然实现了足够的制动作用。这样的压力通常以脉动的方式施加。为此，在商用车1中设置用于检测车轮转速的传感器和用于确定车轮的抱死的分析处理单元。在此，由电子制动控制单元28相应地转换关于抱死或未抱死的信号。
51.图2示出了根据第二实施方式的制动系统2。根据第二实施方式的制动系统2与根据第一实施方式的制动系统2的不同之处在于，代替唯一的、布置在驻车制动继电器阀27和弹簧储能缸16、17之间的气动管路中的三位三通换向阀11，设置了布置在驻车制动继电器阀27和弹簧储能缸16、17中的各一个弹簧储能缸之间的两个三位三通换向阀11、11'。三位三通换向阀11'也与电子制动控制单元28连接。通过设置两个三位三通换向阀，可以个体化地且彼此独立地操控两个制动器20、21。
52.图3示出了根据第三实施方式的制动系统2。根据第三实施方式的制动系统2与根据第二实施方式的制动系统2的不同之处在于，在前轴上、即制动器18、19上也设置弹簧储能缸29、30。这些弹簧储能缸29、30与行车制动缸12、13集成地形成组合制动缸，但替代地也可以是单独的部件。在该实施方式中，分别在弹簧储能缸29、30和驻车制动继电器阀27之间在气动管路中布置两个三位三通换向阀11"、11'"，使得总共四个三位三通换向阀11、11'、11"、11'"布置在驻车制动继电器阀27和相应的弹簧储能缸16、17、29、30之间。三位三通换向阀11"、11'"也与制动控制单元28连接并且具有与结合第二实施方式所描述的三位三通换向阀11、11'相同的功能。
53.图4示出了根据第四实施方式的制动系统2。根据第四实施方式的制动系统2与根
据第三实施方式的制动系统2的不同之处在于，在挂车控制阀33和驻车制动阀26之间的挂车制动回路25中设置另一个三位三通换向阀11""。该另一个三位三通换向阀11""也与制动控制单元28连接并且由其操控。
54.该另一个三位三通换向阀11""的功能类似于三位三通换向阀11、11'、11"、11"'的功能。在挂车制动回路25发生故障时，所述另一个三位三通换向阀11""由制动控制单元28如此操控，使得在挂车制动回路25中降低压力，也就是说，使所述另一个三位三通换向阀11""和挂车控制阀33之间的气动管路排气到预先确定的压力，并且由此挂车的挂车弹簧储能缸使配属给它的制动器合上。
55.起另一个abs阀作用的阀也是构造为另一个压力控制阀的另一个三位三通换向阀11""。在替代的实施方式中，所述另一个三位三通换向阀11""不起另一个abs阀的作用或也不构造为另一个压力控制阀。
56.根据图1至图4，制动控制单元28及其用于三位三通换向阀的控制元件作为单独的部件来呈现。在替代的实施方式中，用于三位三通换向阀的控制元件也可以集成到压缩空气制备装置4的控制单元、电驻车制动器的控制单元或另一个控制单元中。
57.在运行中，为了商用车1的行驶而释放驻车制动器。为此，借助驻车制动阀26如此操控驻车制动继电器阀27，使得驻车制动回路25中的压力提高至使弹簧储能缸16、17并且在某些情况下使弹簧储能缸29、30和挂车弹簧储能缸释放相应所属的制动器18、19、20、21。
58.如果通过制动控制单元28检测到行车制动回路22、23和在某些情况下挂车制动回路25的功能的故障，则在通过脚踏制动模块6请求制动时操控对应的一个或多个三位三通换向阀11、11'、11"、11'"，使得在三位三通换向阀11、11'、11"、11'"和弹簧储能缸16、17、29、30之间的气动管路分别被排气到预先确定的压力，以便使分别配属给弹簧储能缸16、17、29、30的制动器12、13、14、15合上。在此，预先确定的压力可根据制动要求进行控制。
59.在某些情况下，检测商用车1的车轮的抱死并且如此调设在三位三通换向阀11、11'、11"、11'"之间的气动管路中的预先确定的压力，使得恰好不再检测到车轮的抱死。
60.如果这样设置，则在挂车制动回路25发生故障时操控在驻车制动阀26和挂车控制阀33之间的三位三通换向阀11""，并且，在三位三通换向阀11""和挂车控制阀33之间的气动管路被排气到预先确定的压力，以便使挂车的配属给挂车弹簧储能缸的制动器合上。这由于挂车控制阀33的出口被控制为无压力或者说被控制到预先确定的压力而发生。
61.在说明书、所附权利要求书和附图中呈现的所有特征单独地和以彼此的任意组合都落在本发明的范畴内。
62.附图标记列表
63.1 商用车
64.2 制动系统
65.3 压缩机
66.4 压缩空气制备单元
67.5、5'、5" 压力容器
68.6 脚踏制动模块
69.7 压力调节模块
70.8 压力调节模块
71.9 abs阀
72.10 abs阀
73.11、11'、11"、11"'、11"" 三位三通换向阀
74.12 行车制动缸
75.13 行车制动缸
76.14 行车制动缸
77.15 行车制动缸
78.16 弹簧储能缸
79.17 弹簧储能缸
80.18 制动器
81.19 制动器
82.20 制动器
83.21 制动器
84.22 第一行车制动回路
85.23 第二行车制动回路
86.24 驻车制动回路
87.25 挂车制动回路
88.26 驻车制动阀
89.27 驻车制动继电器阀
90.28 电子制动控制单元
91.29 弹簧储能缸
92.30 弹簧储能缸
93.31 挂车控制阀