故障情况下自保持的电动气动停车制动单元的制作方法

本发明涉及一种用于操纵商用车辆的电动气动制动系统的停车制动功能的电动气动阀组件，该电动气动阀组件具有：双稳态的先导控制单元，该先导控制单元具有电磁的磁阀，磁阀具有第一电磁体和第二电磁体，其中，先导控制单元依赖于电子停车制动信号调控出先导控制压力；和主阀单元，主阀单元接收先导控制压力并依赖于先导控制压力向至少一个弹簧蓄能器接口调控出驻车制动压力。本发明还涉及一种用于控制具有电动气动制动系统的商用车辆的停车制动功能的方法以及一种具有能电子控制的气动制动系统的商用车辆。

背景技术：

1、在欧洲和美国，都使用电动气动阀组件来操纵停车制动功能。电动气动制动系统的停车制动功能通常利用所谓的弹簧蓄能式制动缸，这些弹簧蓄能式制动缸基于弹簧力被压紧，而在充气状态下打开。因此，在行驶期间，这些弹簧蓄能式制动缸应处于充气状态并因此是打开的，而在车辆处于停驻状态时，这些弹簧蓄能式制动缸则被放气并因此被压紧。

2、在de 10 2017 005 757 a1中公开了一种对此类弹簧蓄能式制动缸充气的解决方案。那里公开的解决方案根据权利要求1的前序部分利用到了先导控制单元以及主阀单元，其中，先导控制单元包括形式为双稳态阀的电磁的磁阀。在那里公开的解决方案中，主阀单元由中继阀形成。根据电磁的双稳态阀的切换位置而定地，向主阀单元调控出控制压力，然后该主阀单元以相应的方式为弹簧蓄能式制动缸调控出体积压力。双稳态阀指的是具有两个稳定的切换位置、尤其是稳定的充气位置和稳定的放气位置的磁阀。为此目的可以设置有一个或两个线圈和一个或两个永磁体。如果设置有两个线圈，则通过给第一线圈通电可以将磁阀的衔铁(其优选承载着永磁体)带引到第一位置中，从而使磁阀占据充气位置，而通过给第二线圈通电则可以将磁阀的衔铁带引到第二位置中，从而使磁阀占据放气位置。这两个最终定位形成了使磁阀以磁方式锁止的锁定位置。于是，如果没有其他力作用于衔铁上，或者该衔铁能以机械和/或磁方式锁止在这些位置中，则各自的切换位置是稳定的，这是因为无需继续通电就可以维持住各自的切换位置。

3、相反，在美国，在驾驶舱内使用到所谓的推拉阀，驾驶员可以经由它以人工方式引起对弹簧蓄能式制动缸的充气或放气。如果推拉阀被推入，则建立起气动的连接，从而使牵引车的弹簧蓄能式制动缸被充气并因此被释放。相反，如果驾驶员拔出推拉阀，则弹簧蓄能式制动缸就被放气并被压紧。在de 10 2018 108 202 a1中公开了一种已经允许进行以气动方式切换推拉阀的解决方案。

4、由于对用于实现驻车制动功能的相应的阀、通常设置在后桥上的弹簧蓄能式制动缸、以及驾驶舱进行气动的管线铺设的耗费相对较高，因此有必要加以简化。此外，还需要改进此类推拉阀的安全性。

5、在wo 2019/030242 a1中公开了另外的解决方案，该解决方案产生一种气动的双稳态性或自保持，并因此能够实现即使没有对电磁阀继续通电的情况下也稳定地接合驻车制动器。那里公开的解决方案利用可气动切换的二位三通阀作为主阀单元，并利用两个可电切换的二位三通阀作为先导控制单元，其中，其中一个可电切换的二位三通阀得到从主阀单元调控出的压力的反馈，并调控出给主阀单元的气动控制接口。由此，在主阀单元调控出气动压力的情况下就实现了气动的自保持。如果此时发生故障或向主阀单元供应储备压力的储备器被抽空，则主阀单元也将不再调控出压力，从而主阀单元将以单稳态的方式变换到另一切换位置中，在该另一切换位置中，相应的弹簧蓄能器接口被放气。即使当相应的压缩空气储备器例如由维修技术人员或者因为车辆重新获得电力而被再次加注，驻车制动器也不再次自动释放，这是因为主阀单元处于放气位置中，并且没有气动压力反馈。

6、然而，这种专门为美国市场设置的解决方案根据车辆的结构形式在欧洲并不能毫无问题地使用。此外，还需要可以实现另外的功能性，并就此方面提供改进的阀组件，以及可以根据可行方案在各个产品之间提供协同效应。

技术实现思路

1、在本发明的第一方面中，该任务在开头所述类型的电动气动阀组件中通过如下方式解决，即，磁阀具有用于接收安全控制压力的安全控制接口，其中，磁阀依赖于安全控制压力向先导控制单元供应储备压力或将该先导控制单元与放气部连接起来，其中，安全控制压力是由磁阀调控出的压力或者是由其导出的压力。以该方式可以实现的是，当由磁阀调控出的压力发生变化时，磁阀并不强制性地停留在通过至少一个永磁体引起的锁定位置中。

2、在电动气动阀组件的范围内使用形式为传统的双稳态阀的磁阀来操纵停车制动功能的解决方案中存在这样的风险，即，由于至少一个永磁体所施加的磁力，使得即使在车辆发生故障后，磁阀仍停留在充气位置中。如果车辆在发生故障后熄火并因此压缩空气储备器被排空，弹簧蓄能式制动缸被压紧，磁阀也仍没有被带引到放气位置中。因此，由于磁阀的两个磁锁定位置，即充气位置和放气位置，使得它会停留在充气位置中。如果此时车辆再次被供电，并因此压缩空气储备器随之得到加注，或者压缩空气储备器以其他方式得到再次加注，则弹簧蓄能式制动缸可能会被充气并因此而被释放，这会导致车辆无意地发生溜车。为了防止这种情况，已知的是，在弹簧蓄能式制动缸充气后，将磁阀置于放气位置中，其中，由磁阀调控出的压力被不同的另外的阀(如二位二通阀)所封堵。

3、如果在该设计中制动系统被切换成无电流或控制模块失灵，则该另外的阀将以单稳态方式返回到打开位置中。此时，磁阀仍处于放气位置中，从而在这种情况下会对弹簧蓄能式制动缸进行放气。在这种情况下，压缩空气储备器的重新加注并不自动导致弹簧蓄能式制动缸充气。然而，即使在这种情况下，在磁阀被引回到放气位置中之前也仍可能发生故障，从而在储备压力恢复时，可能会出现上述有关弹簧蓄能式制动缸充气的问题。

4、因此，根据本发明，磁阀的切换位置不仅依赖于以电磁方式调整的切换位置，还依赖于调控出的安全控制压力，即依赖于通过磁阀调控出的压力。由此提供了进一步安全层级。优选设置的是，一旦安全控制压力降到第一预先确定的阈值之下，磁阀就与电磁的切换信号无关被带引到放气位置中。这可以通过气动、机械的方式或以其他方式实现。优选地，这与通电无关地进行。

5、安全控制压力是由磁阀调控出的压力或由其导出的压力。例如，可以在磁阀的接口处直接设置反馈线路或反馈孔，该反馈线路或反馈孔将由磁阀调控出的压力作为安全控制压力提供给安全控制接口。然而也可以设置的是，将反馈线路直接设置在主阀单元之前或在下游先从该主阀单元分路出，例如设置在弹簧蓄能器接口前面或设置在弹簧蓄能器接口处。驻车制动压力就是由磁阀调控出的导出的压力。

6、在第一优选的实施方式中，磁阀具有接收储备压力的第一磁阀接口、调控出先导控制压力的第二磁阀接口和与放气部连接的第三磁阀接口。优选地，在磁阀的充气位置或第一切换位置中，第一磁阀接口与第二磁阀接口连接，而在磁阀的放气位置或第二切换位置中，第三磁阀接口与第二磁阀接口连接。通过给至少一个线圈通电，使得磁阀可以以有选择的方式切换到充气位置或放气位置中，其中，磁阀借助至少一个永磁体可以以磁方式保持在各自的切换位置中。此外优选设置的是，在安全控制压力低于第一阈值的情况下，则磁阀与先前的切换位置无关地被切换到放气位置中。由此确保，即使在无电流及发生故障的情况下，磁阀也处于放气位置中，并且恢复储备压力时并不立即导致弹簧蓄能式制动缸释放。原则上，磁阀可以具有一个线圈和一个永磁体，永磁体优选布置在磁阀的衔铁中。通过给该线圈通电，衔铁连带永磁体可以朝其中一个方向运动或朝另一方向运动，其中，在衔铁贴靠到相应的阀座上时，永磁体就将衔铁以磁方式锁止在那里，从而使得磁阀具有两个磁锁定位置。然而，在变体中也可以设置有两个线圈和一个永磁体、两个线圈和两个永磁体或一个线圈和两个永磁体。当使用两个永磁体时，则这些永磁体被紧固在阀壳体上，并分别作用于衔铁，从而使它们反过来将衔铁以磁方式保持在其最终位置中，并因此被锁定。也可以分别设置两个以上的线圈和永磁体。

7、此外优选的是，如果安全控制压力超过第一阈值，则磁阀保持在之前的切换位置中，并优选通过给至少一个线圈通电可以以有选择的方式切换到充气位置或放气位置中。因此优选设置的是，当安全控制压力超过第一阈值时，磁阀可以保持在充气或放气位置中，这取决于磁阀通过电磁方式被切换到哪个位置而定。然而也可以设置的是，磁阀被切换到充气切换位置中。

8、优选地，如果安全控制压力超过优选高于第一阈值的第二阈值，则磁阀被切换到充气位置中。优选地，在这种情况下，通过给至少一个线圈通电，磁阀可以被切换到放气位置中。如果安全控制压力超过第二阈值，则不仅引起切换位置保持不变，还引起磁阀主动切换到充气位置中。为此，通过安全控制压力施加的力优选超过了由至少一个永磁体所施加的磁保持力或锁定力矩。然而仍优选设置的是，通过给至少一个线圈通电可以使磁阀切换到放气位置中。当线圈被通电时，将有附加的力施加到衔铁上，该力反过来又会超过通过安全控制压力所施加的力，从而使衔铁带引到另一切换位置中。因此，通过给至少一个线圈通电，可以对调控出高于第二阈值的安全控制压力进行超驰控制，从而强行占据放气位置。

9、第一阈值优选在200kpa至400kpa的范围内，更优选在250kpa至350kpa的范围内。这些值应低于常见的储备压力值。第二阈值优选在500kpa至900kpa的范围内，优选在600kpa至800kpa的范围内。

10、此外优选的是，磁阀具有优先位置。这意味着，磁阀优选被预加应力在第一和第二切换位置中的一个切换位置中，优选被预加应力到放气位置中。优选地，先导控制单元在优先位置中与放气部连接。可以设置的是，调控出的超过第一阈值的安全控制压力可以取消优先位置。一旦安全控制压力超过第一阈值，磁阀优选不再具有优先位置。然而，如果安全控制压力低于第一阈值，磁阀则具有优先位置，并在无电流的情况下切换到优先位置，即优选切换到放气位置中。优先位置例如可以通过将磁阀弹簧加载到优先位置中来实现。以该方式确保了磁阀以机械方式被加负荷到优先位置中，并在安全控制压力的低于时被带引到该优先位置中。在这种情况下，安全控制压力与弹簧力起反作用。

11、在另外的优选的实施方式中设置有紧急释放接口，其具有用于调设紧急释放压力的紧急释放路径，该紧急释放压力引起向至少一个弹簧蓄能器接口调控出驻车制动压力。紧急释放接口尤其用于以人工方式或由另一压力源驱控紧急释放压力，以便向至少一个弹簧蓄能器接口调控出驻车制动压力。由此于是可以经由调控出的紧急释放压力来对一个或多个弹簧蓄能式制动缸进行充气并释放。当商用车辆处于无电流或处于有缺陷状态并且向弹簧蓄能器接口进行供应的压缩空气储备器无法提供足够的压力或足够的体积时，这会是必要和有用的。以该方式，例如维修技术人员可以例如经由位于维修车辆上的储备器调控出紧急释放压力，并因此释放一个或多个弹簧蓄能式制动缸。

12、在一个变体中，磁阀依赖于紧急释放压力向先导控制单元供应储备压力或将其与放气部连接起来。例如，紧急释放路径可以通入磁阀的放气路径中。因此例如能想到且优选的是，紧急释放路径经由止回阀或双止回阀通入放气路径中，以便因此经由磁阀的放气路径调控出控制压力。在车辆处于无电流或无压力的状态下时，磁阀应处于放气位置中，并将先导控制单元与放气部连接起来。这意味着，在该切换位置中，可以经由放气路径调设紧急释放压力，以便以该方式为先导控制单元提供相应的控制压力。这反过来于是可以引起调控出驻车制动压力。

13、另外优选的是，经由紧急释放路径向磁阀的安全控制接口或向磁阀的另外的控制接口调控出紧急释放压力。由此，磁阀就可以再次被置于第一切换位置中，在该第一切换位置中，磁阀优选处于充气位置中，以便因此向主阀单元调控出先导控制压力。为此，紧急释放压力可以向磁阀的调控出安全控制压力的同一个安全控制接口调控出，或者也可以向为此设置的单独的另外的控制接口调控出。两者都可以引起触发优先位置和/或将磁阀切换到充气位置中。

14、在另外的优选的实施方式中设置的是，如果紧急释放压力超过某一阈值或第二阈值，则磁阀被切换到充气位置中。因此，根据该实施方式，不仅取消了优先位置，而且逆着优先位置地占据充气位置。然而在此也优选设置的是，通过给至少一个线圈相应通电对紧急释放压力进行超驰控制，并因此使得尽管紧急释放压力高于第二阈值但磁阀仍可以被切换到放气位置中。

15、此外优选的是，电动气动阀组件被整合到模块中，该模块优选具有一个或多个储备接口、弹簧蓄能器接口、放气部、以及必要时还具有紧急释放接口。这种模块尤其可以被构造为停车制动模块或驻车制动模块。优选地，这种模块具有自己的电子控制单元，它例如可以经由车辆总线、另外的总线或直接布线接收来自上一级控制单元的一个或多个信号。然后，模块的电子控制单元可以向一个或多个能通过电磁方式切换的阀输出一个或多个切换信号，以便引起切换动作。然而也可以设置的是，电动气动阀组件的各个电磁阀经由上一级控制单元调控出的直接信号来切换。上一级控制单元尤其可以是中央单元、车辆控制单元等。

16、在第二方面中，开头提到的任务通过一种用于控制商用车辆的驻车制动功能的方法来解决，该商用车辆具有电动气动制动系统并优选具有根据本发明的第一方面的按照上述电动气动阀组件的优选实施例中任一项所述的电动气动阀组件，该方法具有以下步骤：以电磁方式将具有至少一个第一永磁体的电磁的磁阀从放气位置切换到充气位置中，用以向至少一个弹簧蓄能器接口调控出驻车制动压力来对至少一个弹簧蓄能式制动缸进行充气，封堵由磁阀调控出的先导控制压力和/或将磁阀保持在充气位置中，并且在提供给磁阀的储备压力降到第一阈值之下时，以气动或机械方式将磁阀切换到放气位置中。

17、应理解，根据本发明的第二方面的方法以及根据第一方面的电动气动阀组件具有相同和相似的子方面，这些子方面尤其是在从属权利要求中列出。就这方面来说充分参考上述对本发明第一方面的描述。

18、以电磁方式将磁阀从放气位置切换到充气位置中优选通过给至少一个线圈通电来实现。通过给至少一个线圈通电且必要时给另外的线圈通电，磁阀可以有选择地切换到充气或放气位置中。

19、在该方法中优选设置的是，磁阀具有优先位置，通过向磁阀的安全控制接口调控出安全控制压力可以取消该优先位置。这意味着，当在安全控制接口处没有调控出安全控制压力或调控出的安全控制压力过低时，则磁阀具有优先位置，当安全控制压力超过第一阈值时，则取消或平衡该优先位置，从而使磁阀没有优先位置。

20、优选地，该方法还包括以下步骤：向磁阀的安全控制接口调控出安全控制压力，用以将磁阀保持在放气位置或用以将磁阀切换到放气位置中，其中，安全控制压力是由磁阀调控出的压力或由其导出的压力。为此，安全控制压力优选超过第一阈值。

21、该方法可以包括以下步骤：调控出紧急释放压力，用以向至少一个弹簧蓄能器接口调控出驻车制动压力。紧急释放压力可以调设到磁阀的放气路径中。附加或替选地，也可以向磁阀的安全控制接口处或磁阀的另外的控制接口调控出紧急释放压力。如果向安全控制接口调控出的安全控制压力或紧急释放压力超过一个阈值或第二阈值，则磁阀优选与其先前的切换位置无关地被切换到充气位置中。但即使在这种情况下也可以设置的是，通过给至少一个线圈通电，可以将磁阀切换到放气位置中。

22、在第三方面，本发明通过具有能电子控制的气动制动系统的商用车辆解决开头提到的任务，该商用车辆具有根据本发明的第一方面的按照上述电动气动阀组件的优选实施方式中任一项所述的电动气动阀组件。优选地，商用车辆被设立成至少部分实施根据本发明第二方面的方法。

23、应理解，根据本发明第一方面的电动气动阀组件、根据本发明第二方面的方法和根据本发明第三方面的商用车辆具有相同和相似的子方面，这些子方面尤其在从属权利要求中列出。就这方面充分参考上述说明。根据本发明第一方面的电动气动阀组件可以在根据本发明第三方面的商用车辆中尤其是以驻车制动模块的形式实施。