具有自保持的安全阀的电动气动阀设施的制作方法

本发明涉及一种用于对商用车辆的电动气动制动系统的驻车制动功能进行操纵的电动气动阀设施，该电动气动阀设施具有先导控制单元，该先导控制单元依赖于电子驻车制动信号调控出先导控制压力，并且该电动气动阀设施还具有主阀单元，该主阀单元适应性调整成接收先导控制压力并且在至少一个弹簧储能器联接端处调控出泊车制动压力。本发明还涉及一种电动气动制动系统、一种用于控制车辆的泊车制动功能的方法以及一种车辆。

背景技术：

1、用于操纵驻车制动功能的电动气动阀设施在欧洲和美国均得到使用。电动气动制动系统的驻车制动功能通常使用所谓的弹簧储能制动缸，该弹簧储能制动缸由于弹簧力而压紧并且在进气状态下打开。在行驶期间，这些弹簧储能制动缸应是进气的并且因此是释放的，而在车辆的泊车状态下应被放气并且因此被压紧。

2、弹簧储能制动缸可以与行车制动缸组合，从而弹簧储能制动器和行车制动器作用在相同的制动活塞上。通过适当的设计措施可以通过行车制动器和弹簧储能制动器的制动力加和来避免制动活塞的机械过载。如果在压紧驻车制动器时要操纵行车制动器，则同时给弹簧储能制动缸进气，以便避免制动力的加和。这种功能通常被称为防复激功能。

3、由于法律规定，电动气动驻车制动器必须确保在故障情况下停留在当时的切换位置中。在美国，如果驻车制动器的储备压力低于预限定的边界值，则还需要自动且持久地启用驻车制动器。在气动系统中，为了实现这些功能，驾驶室中使用了所谓的推拉阀，驾驶员可以经由该推拉阀手动引起弹簧储能制动缸的进气或放气。当推拉阀被压入时，建立气动连接，从而使牵引车的弹簧储能制动缸进气并且因此被释放。然而如果驾驶员拉出推拉阀，弹簧储能制动缸就被放气且压紧。此外，当储备压力低于边界值时，推拉阀适应性调整成自动弹出。

4、由于相应的车辆的驾驶员已经习惯了这种功能，因此也应该为电动气动实现的驻车制动功能实现相应的行为。此外，对实现泊车制动功能的相应的阀、通常设置在后桥上的弹簧储能制动缸以及驾驶室敷设气动管道的耗费相对较高。因此需要进行简化。此外，存在改进驻车制动功能的安全性的需求。此外期望的是，在发生电故障的情况下也可以气动释放驻车制动器。

技术实现思路

1、该任务在根据本发明的第一方面中在开头提到的类型的电动气动阀设施中通过权利要求1的特征来解决。电动气动阀设施的特征在于，具有：用于接收行车制动压力的行车制动器联接端；能气动切换的自保持的安全阀，该安全阀接在先导控制单元之前；用于接收安全控制压力的安全阀控制联接端；以及用于接收由安全阀调控出的压力或由其导出的压力的安全阀保持回路。通过接收安全控制压力，安全阀能从放气位置切换到供应位置中，在放气位置中，安全阀将先导控制单元与放气端连接，在供应位置中，安全阀向先导控制单元供应储备压力，其中，安全阀依赖于在安全阀保持回路处接收的调控出的压力停留在供应位置中或切换到放气位置中。行车制动器联接端以导引流体的方式与安全阀控制联接端直接或间接连接。

2、通过在安全阀控制联接端处接收安全控制压力来实现将安全阀从放气位置切换到供应位置中。安全阀依赖于在安全阀处调控出的且因此也施加在安全阀保持联接端处的压力停留在该供应位置中。以这种方式可以实现的是，仅当安全阀处于供应位置中时先导控制单元才被供应储备压力。如果由安全阀调控出的压力满足稍后进一步限定的要求，则安全阀自身保持在供应位置中。通过安全阀将自主安全功能整合到电动气动阀设施中，而不必通过耗费地敷设管道的外部阀来确保自主安全功能。

3、根据本发明，电磁阀的切换位置不仅依赖于经由安全阀控制联接端设定的切换位置，而且还依赖于在安全阀处调控出的压力。由此，提供了另外的安全层。这可以以气动、机械或其他方式实现。这优选地不依赖于通电地实现。

4、安全阀控制联接端与行车制动器联接端的间接或直接连接允许的是，通过提供行车制动压力能切换安全阀。根据本发明，如果存在电动气动阀设施的电故障，则安全阀也可以被带到供应位置中，从而允许例如释放驻车制动器以恢复车辆。当安全控制联接端和行车制动器联接端在无需另外的功能元件彼此连接时，存在安全控制联接端和行车制动器联接端之间的直接连接。例如，联接端可以通过直接线路或管道彼此连接。如果分配器布置在两个元件之间，则也可以存在直接连接。当另外的功能元件(例如阀)布置在安全控制联接端与行车制动器联接端之间时，存在安全控制联接端与行车制动器联接端之间的间接连接。应当理解的是，间接连接还允许在安全阀控制联接端处直接且(至少在某些运行情况下)基本上不变地提供行车制动压力(除了常规的线路损耗之外)。

5、在第一优选实施方式中，行车制动器联接端能与前桥制动回路和/或后桥制动回路连接，其中，行车制动压力是商用车辆的前桥制动压力和/或后桥制动压力。通过在安全阀控制联接端与行车制动器联接端之间的直接或间接的导引流体的连接可以提供前桥制动压力和/或后桥制动压力。还可以设置的是，由前桥制动压力和/或后桥制动压力导出的压力在安全阀控制联接端处在安全阀控制联接端处被提供。这使得能够使用制动系统中已经存在的前桥制动压力和/或后桥制动压力来切换安全阀，由此可以使阀设施变得紧凑且成本低廉。此外，在具有根据本发明的阀设施的制动系统中可以节省部件和线路。

6、优选地，行车制动器联接端是释放控制联接端，其中，行车制动压力是释放控制压力。在释放控制联接端处可以优选地提供释放控制压力，该释放控制压力优选地用于给车辆的弹簧储能制动缸进气或者用于能在电动气动阀设施的弹簧储能器联接端处提供相应的泊车制动压力(防复激功能)。在该优选的设计方案中，电动气动阀设施的行车制动压力满足双重功能。被构造为释放控制压力的行车制动压力在需要时用于切换安全阀，并且还满足开头提到的防复激功能。因此，电动气动阀设施可以被设计得特别紧凑、简单且成本低廉。

7、优选地，电动气动阀设施还具有主控制梭阀，主控制梭阀被构造成用于接收先导控制压力和释放控制压力并且用于为主阀单元提供先导控制压力和释放控制压力中的较高者，其中，主阀单元依赖于释放控制压力或先导控制压力调控出泊车制动压力。主控制梭阀给主阀单元要么提供先导控制压力要么提供释放控制压力。主阀单元适应性调整成依赖于分别接收的压力(先导控制压力或释放控制压力)在弹簧储能器联接端处调控出泊车制动压力。因此主控制梭阀使得由先导控制单元依赖于电子驻车制动信号调控出的先导控制压力被在释放控制联接端处提供的释放控制压力替代，并且反之亦然。这意味着可以防止由于同时操纵驻车制动器和行车制动器对车辆的双重制动。

8、在替选的设计方案中，行车制动器联接端是冗余联接端，其中，行车制动压力是冗余制动压力或由冗余制动压力导出的压力。在该设计方案中，也实现了对在行车制动器联接端处提供的压力的有利的双重使用。在冗余情况下被调控出用于制动的压力也用于切换安全切换阀。与前述的第一替选设计方案类似，该变型方案允许电动气动阀设施和/或制动系统的成本低廉且简单的结构设计。在一个变型方案中，冗余压力直接作为行车制动压力在安全阀控制联接端处被提供。替选或附加地还可以设置的是，在安全阀控制联接端处提供由冗余压力导出的压力。为了由冗余压力导出行车制动压力，可以优选在冗余联接端与安全阀控制联接端之间布置辅助控制单元。特别优选地，辅助控制单元是挂车控制单元，其被构造成用于调控出挂车制动压力。于是优选地，电动气动阀设施被构造成用于调控出挂车制动压力并且在挂车行车制动器联接端处提供该挂车制动压力。优选地，电动气动阀设施可以是挂车控制阀或者包括挂车控制阀作为子功能。在制动系统中，冗余压力优选地由制动值发送器，例如脚制动模块提供。例如，在半自动或自动的车辆的制动系统中，行车制动压力可以基于中央控制单元的电信号很大程度上自动地提供，而驾驶员可以经由脚制动模块提供冗余压力，以便在故障情况下制动车辆。

9、在替选的优选设计方案中，行车制动器联接端是挂车行车制动器联接端，其中，行车制动压力是挂车制动压力。在该变型方案中，挂车制动压力通过不是电动气动阀设施的一部分的外部单元提供给电动气动阀设施。例如，外部单元可以是与电动气动阀设施气动连接的传统的挂车控制单元。在这种情况下也得到已经参考上述替选方案描述的有利的双重使用，其中，挂车制动压力不是通过电动气动阀设施提供，而是由用于挂车和电动气动阀设施的外部单元提供。

10、优选地，电动气动阀设施还具有电动气动安全切换单元，该电动气动安全切换单元依赖于电子安全切换信号调控出安全先导控制压力。优选地，安全切换单元以导引流体的方式与安全阀控制联接端连接，以便在安全阀控制联接端处提供安全先导控制压力作为安全控制压力。该连接可以构造成直接的或间接的。例如，安全切换单元可以与安全阀控制联接端直接连接，其中，在安全切换单元与安全阀控制联接端之间布置有分配器，该分配器也将行车制动器联接端与安全阀控制联接端直接或间接连接。如果行车制动器联接端和安全切换单元都与安全阀控制联接端直接连接，则安全控制压力可以是安全先导控制压力和行车制动压力的抵偿压力，该抵偿压力在安全先导控制压力和行车制动压力两者都存在时会出现。优选地，安全切换单元也可以与安全阀控制联接端间接连接。安全切换单元优选地是能电切换的二位三通阀。

11、根据优选的改进方案，电动气动阀设施还具有安全梭阀，该安全梭阀被构造成用于接收安全先导控制压力和行车制动压力并且调控出安全先导控制压力和行车制动压力中的较高者作为安全控制压力。如果给安全梭阀提供行车制动压力和安全先导控制压力，则这两个压力中的较高者形成安全控制压力。于是优选地，可以以两种方式提供安全控制压力。一方面，安全先导控制压力可以借助电动气动安全切换单元依赖于安全开关信号来提供，另一方面，行车制动压力可以用作安全控制压力。安全梭阀可以防止安全阀控制联接端被多重加载，从而防止机械过载。

12、优选地，安全切换单元被构造成用于接收储备压力并且用于在第一切换位置中调控出储备压力作为安全先导控制压力。优选地，安全切换单元以导引流体的方式与储备联接端连接。因此，经由储备联接端可以给安全切换单元提供具有储备压力的空气。

13、在优选的改进方案中，安全切换单元在第二切换位置中将安全梭阀与放气端连接。优选地还可以设置的是，如果安全切换单元与安全阀控制联接端直接连接，则安全切换单元在第二切换位置中将安全阀控制联接端与放气端连接。通常，制动系统中的储备压力具有最高的压力水平。在这种情况下，经由安全切换单元可以实现可靠的切换。如果安全切换单元通过通电(在提供安全切换信号时)切换到第一切换位置中，则直接在安全阀控制联接端处或安全梭阀处提供储备压力，安全梭阀于是又给安全阀控制联接端提供储备压力作为安全控制压力。而如果安全切换单元处于第二切换位置中，则在直接连接的情况下防止了切换安全阀，因为安全阀控制联接端与放气端连接。在经由安全梭阀间接连接的情况下，仍然可以切换安全阀，但前提是提供行车制动压力。优选地，安全切换单元是单稳态安全切换单元，其特别优选地被预紧到第二切换位置中。

14、在优选的实施方式中，当施加在安全阀保持回路上的调控出的压力超过第一阈值时，安全阀停留在供应位置中，并且当施加在安全阀保持回路上的调控出的压力达到或低于第一阈值时，安全阀切换到放气位置中。安全阀依赖于调控出的压力进行切换。如果调控出的压力高于第一阈值，则安全阀借助在安全阀保持回路处接收的压力自身保持在供应位置中。而如果调控出的压力低于第一阈值，则安全阀切换到放气位置中。在这种情况下，在先导控制单元处不提供储备压力，并且仅当主阀单元接收到其他的压力(例如行车制动压力)时才可能调控出泊车制动压力。优选地还可以设置的是，当施加在安全阀保持回路处的调控出的压力低于第一阈值时，安全阀切换到放气位置中。安全阀保持回路可以是安全阀外部的回路，或者也可以构造在安全保持阀内部。例如，安全阀可以具有反馈至与先导控制单元连接的安全阀联接端的内部通道。然而优选地，也可以是外部的线路将安全阀的与先导控制单元的联接端与安全阀保持联接端连接起来。

15、优选地，第一阈值在150kpa至450kpa的范围内，优选在170kpa至450kpa的范围内，优选在170kpa至420kpa的范围内，优选在180kpa至420kpa的范围内，优选在180kpa至400kpa的范围内，优选在200kpa至400kpa的范围内，优选在200kpa至380kpa的范围内，优选在200kpa至370kpa的范围内，优选在200kpa至350kpa的范围内，优选在200kpa至320kpa的范围内，优选在200kpa至300kpa的范围内，优选在210kpa至300kpa的范围内，优选在210kpa至280kpa的范围内，优选在220kpa至280kpa的范围内，优选在230kpa至280kpa的范围内，特别优选在250kpa至315kpa的范围内。

16、在优选的改进方案中，安全阀具有紧簧，该紧簧将安全阀预紧到放气位置中。在无压力的状态下，安全阀在紧簧的驱动下处于放气位置中。为了将安全阀切换至供应位置中，必须克服紧簧提供的回复力。特别优选地，紧簧的回复力确定第一阈值。

17、优选地，先导控制单元是双稳态先导控制单元。双稳态先导控制单元稳定处于两个切换状态下，因此即使电动气动阀设施被切换成无电流的，它也停留在发生无电流状态之前切换到的那个切换状态中。因此，先导控制单元保留其切换位置，并且在电动气动阀设施再次通电之后，它优选地处于与电流供应中断之前存在的状态相同的状态。防止了驻车制动器在电动气动阀设施再次通电时意外接合和/或释放。

18、优选地，双稳态先导控制单元具有双稳态电磁阀，该双稳态电磁阀具有至少第一永磁体。即使在无电流状态下，永磁体也使双稳态电磁阀保持在止动位置中。优选地，双稳态电磁阀还包括第一线圈。通过对第一线圈通电，可以将电磁阀的优选包括永磁体的衔铁带到第一止动位置。优选地，双稳态电磁阀还具有第二永磁体和/或第二线圈，其特别优选地与第一永磁体和第一线圈类似地形成。优选地，双稳态电磁阀可以磁锁定在两个止动位置中。如果没有其他力作用到衔铁上或者衔铁能以机械和/或磁的方式锁定在这些位置中，则各自的切换位置是稳定的，这是因为在没有进一步通电的情况下可以维持这些位置。

19、在第二方面中，本发明利用电动气动制动系统解决了开头提出的任务，该电动气动制动系统具有根据本发明的第一方面的电动气动阀设施和行车制动回路，该行车制动回路具有用于提供行车制动压力的制动模块，其中，制动模块以导引流体的方式与电动气动阀设施的行车制动器联接端连接。电动气动制动系统能至少部分地借助电信号来控制。例如在完全自动或部分自动的行驶运行中，制动功能可以通过由中央控制单元提供的制动信号来控制。优选地，制动模块可以是电动气动制动模块，尤其是电动气动脚制动模块、手动制动模块，尤其是传统的气动脚制动模块，或者是依赖于制动信号输出行车制动压力的电子制动模块。优选地，制动系统还可以具有多个行车制动回路，其中，制动模块也可以为各个制动回路提供行车制动压力。例如，用于制动车辆的前桥车轮的前桥制动回路可以由制动模块以前桥行车制动压力来驱控，而制动模块还为用于制动车辆的后桥车轮的后桥制动回路提供后桥行车制动压力。

20、在第三方面中，开头提到的任务通过用于控制车辆，尤其是商用车辆的泊车制动功能的方法来解决，该车辆具有电动气动制动系统、尤其是根据第二方面的电动气动制动系统，该方法具有如下步骤：将安全阀气动切换到供应位置中，在该供应位置中，安全阀通过给安全阀控制联接端提供安全控制压力来向先导控制单元供应储备压力；在先导控制单元处接收储备压力并且由先导控制单元依赖于电子驻车制动信号调控出先导控制压力；通过行车制动回路的制动模块提供行车制动压力；通过主阀单元依赖于行车制动压力或先导控制压力在至少一个弹簧储能器联接端处调控出泊车制动压力；其中，安全控制压力是行车制动压力或通过电磁式打开安全切换单元在安全阀控制联接端处提供的储备压力。优选地，在该方法中设置的是，安全阀具有安全阀保持回路，从而引回由安全阀调控出的压力。优选地，该方法还包括：当引回的调控出的压力低于第一阈值时，将先导控制单元与放气端连接。

21、在第四方面，本发明通过具有根据本发明的第二方面的电动气动制动系统的车辆、尤其是商用车辆解决了开头提到的问题。

22、应当理解，根据本发明的第二方面的电动气动制动系统、根据本发明的第三方面的方法、根据本发明的第四方面的车辆和根据本发明的第一方面的电动气动阀设施具有如尤其是在从属权利要求中具体阐述的相同和相似的子方面。在这方面，完全参考上述的本发明的第一方面的描述。