DE102016200691B4 - Motor vehicle with a braking device and emergency braking function - Google Patents
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Abstract
Kraftfahrzeug (1) mit einer Bremseinrichtung, welche für Vorderräder (2) des Kraftfahrzeugs (1) und für Hinterräder (3) des Kraftfahrzeugs (1) jeweils einen Kombibremszylinder (7) zum Betätigen einer jeweiligen Reibbremse (4) des jeweiligen Rades (2, 3) aufweist, wobei durch jeden Kombibremszylinder (7) jeweils für eine Betriebsbremsfunktion eine erste Druckkammer (8), mittels welcher die Reibbremse (4) durch Belüften betätigbar ist, und für eine Feststellbremsfunktion eine zweite Druckkammer (10), mittels welcher die Reibbremse (4) durch Entlüften betätigbar ist, bereitgestellt ist und wobei die Bremseinrichtung für eine Geschwindigkeitsreduzierung während eines Fahrbetriebs einen Betriebsbremskreis (9) zum gesteuerten Belüften der jeweiligen ersten Druckkammer (8) der Kombibremszylinder (7) und für eine Wegrollsicherung während eines Parkbetriebs einen Feststellbremskreis (11) zum gesteuerten Entlüften der jeweiligen zweiten Druckkammer (10) der Kombibremszylinder (7) umfasst, wobeider Feststellbremskreis (11) für die Kombibremszylinder (7) der Vorderräder (2) einerseits und für die Kombibremszylinder (7) der Hinterräder (3) andererseits jeweils zumindest ein eigenes Stellventil (21, 22) zum Entlüften und wieder Belüften der jeweiligen zweiten Druckkammer (10) der Kombibremszylinder (7) aufweist und eine Ventilsteuereinrichtung (18) dazu eingerichtet ist, die Stellventile (21, 22) unabhängig voneinander zu stellen,dadurch gekennzeichnet, dasseine Beladungsschätzungseinrichtung dazu eingerichtet ist, eine Beladung des Kraftfahrzeugs (1) zu schätzen, und die Ventilsteuereinrichtung (18) dazu eingerichtet ist, die Stellventile (21, 22) in Abhängigkeit von einem Schätzungssignal der Beladungsschätzungseinrichtung derart unterschiedlich einzustellen, dass eine Blockade der Hinterräder (3) gar nicht oder zumindest erst nach einer Blockade der Vorderräder (2) erfolgt und/oder dass die Verteilung der Bremskräfte auf Vorder- und Hinterachse bis zu einem vorbestimmten Toleranzmaß der Verteilung der Beladung auf Vorder- und Hinterachse entspricht.Motor vehicle (1) with a braking device which, for the front wheels (2) of the motor vehicle (1) and for the rear wheels (3) of the motor vehicle (1), has a combination brake cylinder (7) for actuating a respective friction brake (4) of the respective wheel (2, 3), with each combination brake cylinder (7) having a first pressure chamber (8) for a service brake function, by means of which the friction brake (4) can be actuated by ventilation, and a second pressure chamber (10) for a parking brake function, by means of which the friction brake ( 4) can be actuated by venting and is provided and wherein the braking device has a service brake circuit (9) for controlled ventilation of the respective first pressure chamber (8) of the combination brake cylinder (7) and a parking brake circuit (11) to prevent rolling away during parking operation ) comprises the combination brake cylinder (7) for the controlled venting of the respective second pressure chamber (10), whereby the parking brake circuit (11) for the combination brake cylinders (7) of the front wheels (2) on the one hand and for the combination brake cylinders (7) of the rear wheels (3) on the other hand each have at least one separate control valve (21, 22) for venting and re-venting the respective second pressure chamber ( 10) the combination brake cylinder (7) and a valve control device (18) is set up to set the control valves (21, 22) independently of one another, characterized in that a load estimation device is set up to estimate a load of the motor vehicle (1), and the valve control device (18) is set up to set the control valves (21, 22) differently as a function of an estimation signal from the load estimation device in such a way that the rear wheels (3) are not locked at all or at least only after the front wheels (2) are locked, and / or that the distribution of the braking forces on the front and rear axles is up to a predetermined tolerance corresponds to the distribution of the load on the front and rear axles.
Description
Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einer Bremseinrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 12.The invention relates to a motor vehicle with a braking device according to the preamble of
Beispielsweise ist hierzu aus der
Aus der
Durch solche Redundanzmaßnahmen kann in einem Bremskreissystem für die Betriebsbremsung, also in dem Betriebsbremskreissystem, der Ausfall einer Hälfte des Betriebsbremskreissystems kompensiert werden. Falls aber in einem Bremskreisbetriebssystem beispielsweise dessen Steuergerät ausfällt oder der Kompressor, so ist das Kraftfahrzeug nicht mehr in der Lage, während eines Fahrbetriebs eine Geschwindigkeitsreduzierung zu ermöglichen.Such redundancy measures can compensate for the failure of half of the service brake circuit system in a brake circuit system for the service braking, that is to say in the service brake circuit system. If, however, in a brake circuit operating system, for example, its control unit fails or the compressor fails, the motor vehicle is no longer able to enable a speed reduction while driving.
Daher ist man bestrebt, eine zusätzliche Redundanzebene in die Bremsfunktion einzuführen. Beispielsweise kann vorgesehen sein, bei einem vollständigen Versagen des Betriebsbremskreises den Feststellbremskreis zu aktivieren, sodass also das Kraftfahrzeug mittels der Wegrollsicherung zum Stillstand gebracht wird. Dies wird durch Einschalten der Wegrollsicherung bewirkt, sodass diejenigen Räder des Kraftfahrzeugs, welche von der Wegrollsicherung erfasst werden, das Kraftfahrzeug bis zum Stillstand abbremsen und dort dann halten.Efforts are therefore being made to introduce an additional level of redundancy into the braking function. For example, it can be provided that the parking brake circuit is activated in the event of a complete failure of the service brake circuit, so that the motor vehicle is brought to a standstill by means of the anti-roll device. This is brought about by switching on the anti-roll device so that those wheels of the motor vehicle that are detected by the anti-roll device brake the motor vehicle to a standstill and then hold it there.
Nachteilig bei dieser Lösung ist, dass das Kraftfahrzeug bei Detektion eines Defekts im Betriebsbremskreis sofort zum Stillstand gebracht werden muss, da der Feststellbremskreis die Wegrollsicherung lediglich binär einschalten kann und hierdurch die Reibbremsen aktiviert. Dies ist insbesondere bei autonomen Fahrzeugen unerwünscht, die dann bei Erkennen eines Defekts des Betriebsbremskreises einfach zum Stillstand gebracht werden würden, ohne dass weitere Maßnahmen zur Absicherung des Straßenverkehrs ergriffen werden könnten, da sich keine Person in dem Kraftfahrzeug befindet. Insbesondere bei leichten und schweren Lastkraftwagen kann dies ein Verkehrshindernis und sogar zu eine Verkehrsgefährdung darstellen. Zudem wirken die Bremsen des Feststellbreiskreises in der Regel auf die Hinterräder des Kraftfahrzeugs. Bei einer rein digitalen Bremsung besteht Blockadegefahr an den Hinterrädern des Kraftfahrzeugs und damit eine erhebliche Schleudergefahr.The disadvantage of this solution is that the motor vehicle must be brought to a standstill immediately upon detection of a defect in the service brake circuit, since the parking brake circuit can only switch on the anti-roll device in binary mode and thereby activate the friction brakes. This is particularly undesirable in the case of autonomous vehicles, which would then simply be brought to a standstill if a defect in the service brake circuit were detected without further measures to be taken to protect road traffic, since there is no person in the motor vehicle. In the case of light and heavy trucks in particular, this can represent a traffic obstacle and even a traffic hazard. In addition, the brakes of the parking circuit usually act on the rear wheels of the motor vehicle. With purely digital braking, there is a risk of blockage on the rear wheels of the motor vehicle and thus a considerable risk of skidding.
Aus der
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein redundantes Bremssystem in einem Kraftfahrzeug, insbesondere einem autonom fahrenden Kraftfahrzeug, bereitzustellen.The invention is based on the object of providing a redundant brake system in a motor vehicle, in particular an autonomously driving motor vehicle.
Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Merkmale der abhängigen Patentansprüche, die folgende Beschreibung sowie die Figur gegeben.The object is achieved by the subjects of the independent claims. Advantageous developments of the invention are given by the features of the dependent claims, the following description and the figure.
Durch die Erfindung ist ein Kraftfahrzeug bereitgestellt, das eine Bremseinrichtung aufweist. Für Vorderräder des Kraftfahrzeugs und für Hinterräder des Kraftfahrzeugs weist die Bremseinrichtung jeweils einen Tristopzylinder zum Betätigen einer jeweiligen Reibbremse des jeweiligen Rades auf. In an sich bekannter Weise ist durch jeden Tristopzylinder jeweils für eine Betriebsbremsfunktion eine erste Druckkammer, mittels welcher die Reibbremse durch Belüften betätigbar ist, also durch Vergrößern des Druckes in der Kammer, und für eine Feststellbremsfunktion eine zweite Druckkammer bereitgestellt, mittels welcher die Reibbremse durch Entlüften, also durch Verringern des Druckes in der zweiten Druckkammer, betätigbar ist. Durch Verringern des Druckes in der zweiten Druckkammer wird es z.B. einer vorgespannten Feder ermöglicht, die Reibbremse zu betätigen. Durch Vergrößern des Druckes in der zweiten Druckkammer wird die Feder wieder komprimiert und damit die Reibbremse gelöst. Die Betriebsbremse ist zum Verringern der Fahrgeschwindigkeit, also zum Bremsen des Kraftfahrzeugs, während einer Fahrt vorgesehen, d.h. im Fahrbetrieb. Entsprechend weist die Bremseinrichtung für die Geschwindigkeitsreduzierung einen Betriebsbremskreis zum gesteuerten Belüften der jeweiligen ersten Druckkammer der Tristopzylinder auf. Des Weiteren ist durch die Tristopzylinder auch die Feststellbremse des Kraftfahrzeugs realisiert. Entsprechend weist die Bremseinrichtung für eine Wegrollsicherung oder Feststellbremsung während eines Parkbetriebs des Kraftfahrzeugs einen Feststellbremskreis zum gesteuerten Entlüften der jeweiligen zweiten Druckkammer der Tristopzylinder auf. Mit Parkbetrieb ist der Stillstand des Kraftfahrzeugs gemeint, wenn das Kraftfahrzeug beispielsweise ausgeschaltet ist.The invention provides a motor vehicle which has a braking device. For the front wheels of the motor vehicle and for the rear wheels of the motor vehicle, the braking device each has a tristop cylinder for actuating a respective friction brake of the respective wheel. In a manner known per se, each Tristop cylinder provides a first pressure chamber for a service brake function, by means of which the friction brake can be actuated by venting, i.e. by increasing the pressure in the chamber, and a second pressure chamber for a parking brake function, by means of which the friction brake is vented , that is, can be actuated by reducing the pressure in the second pressure chamber. By reducing the pressure in the second pressure chamber, it is possible, for example, for a pretensioned spring to operate the friction brake. By increasing the pressure in the second pressure chamber, the spring is compressed again and the friction brake is released. The service brake is provided for reducing the driving speed, that is to say for braking the motor vehicle, while driving, ie when driving. Correspondingly, the braking device for the speed reduction has a service brake circuit for the controlled ventilation of the respective first pressure chamber of the Tristop cylinder. Furthermore, the parking brake of the motor vehicle is also implemented by the Tristop cylinder. Correspondingly, the braking device for anti-roll protection or parking braking during parking operation of the motor vehicle has a parking brake circuit for the controlled venting of the respective second pressure chamber of the Tristop cylinder. Parking operation means that the motor vehicle is at a standstill when the motor vehicle is switched off, for example.
Um nun für den Fahrbetrieb ein redundantes Bremssystem mit einer guten Bremskraftverteilung bereitzustellen, weist der Feststellbremskreis für die Tristopzylinder der Vorderräder einerseits und für die Tristopzylinder der Hinterräder andererseits jeweils zumindest ein eigenes Stellventil zum Entlüften und wieder Belüften der jeweiligen zweiten Druckkammer der Tristopzylinder auf. Es kann also nicht nur in bekannter Weise mittels des Betriebsbremskreises die jeweilige erste Druckkammer der Tristopzylinder gezielt belüftet und entlüftet werden und hierbei für die Vorderräder und die Hinterräder jeweils ein anderer oder unterschiedlicher Bremsdruck im Betriebsbremskreis aufgebaut oder bereitgestellt werden, sondern auch der Feststellbremskreis ist in einen vorderen Bremskreis für die Vorderräder und einen hinteren Bremskreis für die Hinterräder eingeteilt, wobei die jeweilige Reibbremse für die Vorderräder einerseits und für die Hinterräder andererseits durch das jeweilige Stellventil für die vorderen Tristopzylinder einerseits und die hinteren Tristopzylinder andererseits getrennt oder unabhängig voneinander betätigt werden können. Entsprechend ist bei dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug auch eine Ventilsteuereinrichtung dazu eingerichtet, die Stellventile unabhängig voneinander zu stellen. Durch den Feststellbremskreis ist also eine Feststellbremse mit zwei Bremskreisen realisiert.In order to provide a redundant brake system with a good brake force distribution for driving, the parking brake circuit for the tristop cylinders of the front wheels on the one hand and for the tristop cylinders of the rear wheels on the other hand each have at least one control valve for venting and re-venting the respective second pressure chamber of the tristop cylinder. Thus, not only can the respective first pressure chamber of the Tristop cylinder be specifically ventilated and vented in a known manner by means of the service brake circuit and a different or different brake pressure can be built up or provided in the service brake circuit for the front wheels and the rear wheels, but the parking brake circuit is also in one front brake circuit for the front wheels and a rear brake circuit for the rear wheels, whereby the respective friction brake for the front wheels on the one hand and for the rear wheels on the other hand by the respective control valve for the front Tristop cylinder on the one hand and the rear Tristop cylinder on the other hand can be operated separately or independently of each other. Correspondingly, in the motor vehicle according to the invention, a valve control device is also set up to set the control valves independently of one another. The parking brake circuit thus realizes a parking brake with two brake circuits.
Durch die Erfindung ergibt sich der Vorteil, dass sowohl mittels des Betriebsbremskreises als auch mittels des Feststellbremskreises die Reibbremsen zur Geschwindigkeitsreduzierung während eines Fahrbetriebes, während also das Kraftfahrzeug rollt, derart angesteuert werden können, dass der Bremsdruck für die Vorderräder unterschiedlich vom Bremsdruck für die Hinterräder eingestellt werden kann. Insbesondere bei Nutzfahrzeugen ist das aufgrund der großen Spreizung der Achslast der Hinterachse zwischen leerem und voll beladenem Zustand vorteilhaft. Dies wurde als notwendige Voraussetzung dafür erkannt, dass auch mittels einer Feststellbremse eine vollwertige Bremsung eines Kraftfahrzeugs während des Fahrbetriebs möglich ist. Das Kraftfahrzeug kann also auch bei einem Ausfall des Betriebsbremskreises weitergefahren werden. Anderenfalls kann eine zu starke Bremsung zu einer Blockade der Hinterräder führen, ohne dass hierbei mittels der Vorderräder ein ausreichend großes oder ein optimales Bremsmoment erzeugt werden kann.The invention has the advantage that both by means of the service brake circuit and by means of the parking brake circuit, the friction brakes for reducing speed during driving, i.e. while the motor vehicle is rolling, can be controlled in such a way that the brake pressure for the front wheels is set differently from the brake pressure for the rear wheels can be. In the case of commercial vehicles in particular, this is advantageous due to the large spread of the axle load on the rear axle between empty and fully loaded. This was recognized as a necessary prerequisite for the fact that full braking of a motor vehicle while driving is also possible by means of a parking brake. The motor vehicle can therefore continue to be driven even if the service brake circuit fails. Otherwise, excessive braking can block the rear wheels without the front wheels being able to generate a sufficiently large or optimal braking torque.
Die Erfindung sieht eine adaptive Aufteilung der Bremskraft zwischen Vorderrädern und Hinterrädern in Abhängigkeit von der Beladung vor. Es ist eine Beladungsschätzeinrichtung dazu eingerichtet, eine Beladung des Kraftfahrzeugs zu schätzen, und die Ventilsteuereinrichtung dazu eingerichtet, die Stellventile in Abhängigkeit von einem Schätzungssignal der Beladungsschätzungseinrichtung derart unterschiedlich einzustellen, dass eine Blockade der Hinterräder gar nicht oder zumindest erst nach einer Blockade der Vorderräder erfolgt und/oder dass die Verteilung der Bremskräfte auf Vorder- und Hinterachse bis zu einem vorbestimmten Toleranzmaß der Verteilung der Beladung auf Vorder- und Hinterachse entspricht. Bevorzugt wird der Bremsdruck in den zweiten Druckkammern der Tristopzylinder der Hinterräder maximiert. Die besagte Ladungsschätzung umfasst die Schätzung der Beladung dahingehend, dass das Beladungsgewicht und/oder die Beladungsverteilung im Kraftfahrzeug ermittelt werden. Als Beladungsschätzungseinrichtung kann beispielsweise eine Einrichtung vorgesehen sein, welche einen Einfederweg des Kraftfahrzeugs ermittelt, also die Wegveränderung von Stoßdämpfern und/oder Blattfedern des Kraftfahrzeugs aufgrund einer Zuladung im Vergleich zum Leerzustand des Kraftfahrzeugs. Bei Fahrzeugen mit einer Luftfederanlage kann auf bekannte Art und Weise der Luftdruck innerhalb der Federbälge als Maß der Zuladung verwendet werden. Die Einstellung der Ventile kann beispielsweise mittels einer Zuordnungsvorschrift erfolgen, welche der ermittelten Beladung eine Bremsmomentverteilung für die Vorderräder und die Hinterräder zuordnet. Die Zuordnungsvorschrift kann als Kennlinie realisiert sein.The invention provides for an adaptive division of the braking force between the front wheels and rear wheels as a function of the load. A load estimation device is set up to estimate a load of the motor vehicle, and the valve control device is set up to set the control valves differently depending on an estimation signal from the load estimation device in such a way that the rear wheels are not locked at all or at least only after the front wheels are locked and / or that the distribution of the braking forces on the front and rear axles corresponds to the distribution of the load on the front and rear axles up to a predetermined tolerance level. The brake pressure in the second pressure chambers of the tristop cylinders of the rear wheels is preferably maximized. Said load estimation includes the estimation of the load to the effect that the load weight and / or the load distribution in the motor vehicle are determined. A device can be provided as the load estimation device, for example, which determines a compression travel of the motor vehicle, i.e. the change in travel of shock absorbers and / or leaf springs of the motor vehicle due to a load compared to the empty state of the motor vehicle. In vehicles with an air suspension system, the air pressure within the bellows can be used as a measure of the payload in a known manner. The setting of the valves can take place, for example, by means of an assignment rule which assigns a braking torque distribution for the front wheels and the rear wheels to the determined load. The assignment rule can be implemented as a characteristic curve.
Zu der Erfindung gehören auch optionale Weiterbildungen, durch deren Merkmale sich zusätzliche Vorteile ergeben.The invention also includes optional developments, the features of which result in additional advantages.
Durch eine Weiterbildung der Erfindung wird es ermöglicht, die Geschwindigkeitsreduktion mittels des Feststellbremskreises derart fein abzustimmen, dass auch nur eine teilweise Geschwindigkeitsreduzierung erfolgt, also das Kraftfahrzeug nicht vollständig mit der für die Wegrollsicherung vorgesehenen Bremskraft abgebremst wird. Bei dieser Weiterbildung ist jedes der Stellventile durch ein Proportionalventil realisiert. Ein solches Proportionalventil kann stufenlos oder mit mehr als zwei Stufen eingestellt werden, sodass ein Aufteilen oder Verteilen des Bremsdruckes auf die zweiten Druckkammern der Tristopzylinder der Vorderräder einerseits und der Tristopzylinder der Hinterräder andererseits abgestuft oder aufgeteilt werden kann und hierbei auch der Druck in jeder zweiten Druckkammer mittels der Stellventile graduell oder gestuft verändert werden kann.A further development of the invention makes it possible to fine-tune the speed reduction by means of the parking brake circuit in such a way that only a partial speed reduction takes place, i.e. the motor vehicle is not fully braked with the braking force provided for the anti-roll protection. In this development, each of the control valves is implemented by a proportional valve. Such a proportional valve can be set steplessly or with more than two steps, so that a division or distribution of the brake pressure between the second pressure chambers of the tristop cylinders of the front wheels on the one hand and the tristop cylinders of the rear wheels on the other hand can be graded or divided, and here also the pressure in every second pressure chamber by means of the Control valves can be changed gradually or in steps.
Eine Weiterbildung der Erfindung ermöglicht es sogar, mittels des Feststellbremskreises den Betriebsbremskreis vollständig redundant zu ersetzen, also das Kraftfahrzeug mittels des Feststellbremskreises in derselben Weise während des Fahrbetriebs durch Bremsmanöver abzubremsen oder eine Geschwindigkeitsreduzierung vorzunehmen, wie mittels des Betriebsbremskreises. Bei dieser Weiterbildung ist die Ventilsteuereinrichtung dazu eingerichtet, ein Verzögerungssignal, welches eine Soll-Verzögerung für das Kraftfahrzeug angibt, zu empfangen und zur Geschwindigkeitsreduzierung während des Fahrbetriebs die Soll-Verzögerung über die Stellventile des Feststellbremskreises durch eine Druckregelung für die jeweiligen zweiten Druckkammern zu bewirken. Damit ist also der Druck in den zweiten Druckkammern regelbar, sodass das Kraftfahrzeug gezielt mit der benötigten Soll-Verzögerung abgebremst werden kann. Das besagte Verzögerungssignal kann beispielsweise durch ein System zum fahrerlosen Führen des Kraftfahrzeugs oder durch einen Bremspedalsensor erzeugt werden.A further development of the invention even makes it possible to use the parking brake circuit to completely redundantly replace the service brake circuit, i.e. to brake the motor vehicle using the parking brake circuit in the same way during driving by braking maneuvers or to reduce the speed as with the service brake circuit. In this development, the valve control device is set up to receive a deceleration signal which specifies a target deceleration for the motor vehicle and to effect the target deceleration via the control valves of the parking brake circuit by means of a pressure control for the respective second pressure chambers to reduce speed during driving. The pressure in the second pressure chambers can thus be regulated so that the motor vehicle can be braked in a targeted manner with the required target deceleration. Said deceleration signal can be generated, for example, by a system for driverless driving of the motor vehicle or by a brake pedal sensor.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung wird der Feststellbremskreis als redundanter Bremskreis oder Ersatzbremskreis bei einem Versagen des eigentlichen Betriebsbremskreises genutzt. Bei dieser Weiterbildung ist die Ventilsteuereinrichtung dazu eingerichtet, während des Fahrbetriebs ein Fehlersignal, das einen Defekt des Betriebsbremskreises signalisiert, oder das Ausbleiben eines regelmäßigen Signals zu detektieren und in Abhängigkeit von dem Fehlersignal oder dem Ausbleiben des regelmäßigen Signals während des Fahrbetriebs bei Empfangen eines Bremssignals die Geschwindigkeitsreduzierung durch Stellen der Stellventile des Feststellbremskreises zu bewirken. Bei Ausfall des Betriebsbremskreises steht somit für den Fall, dass der Ausfall erkannt und durch das Fehlersignal oder das Ausbleiben des regelmäßigen Signals signalisiert wird, mit dem Feststellbremskreis ein vollwertiger Ersatz zur Verfügung. Das Erkennen des Defekts des Betriebsbremskreises kann mit an sich aus dem Stand der Technik bekannten Mitteln erfolgen.According to a further development of the invention, the parking brake circuit is used as a redundant brake circuit or backup brake circuit in the event of a failure of the actual service brake circuit. In this development, the valve control device is set up to detect an error signal during driving, which signals a defect in the service brake circuit, or the absence of a regular signal, and depending on the error signal or the absence of the regular signal during driving, when a brake signal is received To bring about speed reduction by setting the control valves of the parking brake circuit. If the service brake circuit fails, a fully-fledged replacement is available with the parking brake circuit in the event that the failure is detected and signaled by the error signal or the absence of the regular signal. The defect in the service brake circuit can be identified using means known per se from the prior art.
Das besagte Bremssignal kann beispielsweise das Signal für die besagte Soll-Verzögerung sein. Das Bremssignal kann also eine Vorgabe für ein Bremsmoment und/oder eine Bremsbeschleunigung (das heißt eine Verzögerung oder negative Beschleunigung) umfassen. Bevorzugt ist die Ventilsteuereinrichtung dabei dazu eingerichtet, die Vorgabe für das Bremsmoment und/oder die Bremsbeschleunigung durch Einstellen eines größeren Bremsmoments an den Vorderrädern als an den Hinterrädern einzustellen. Dies ist durch die Stellventile des Feststellbremskreises nun möglich. Durch die Bremskraftverteilung mit einem größeren Anteil auf den Vorderrädern als auf den Hinterrädern ergibt sich der Vorteil, dass mittels des Feststellbremskreises die Bremskraft oder das Bremsmoment maximiert werden kann, ohne dass hierdurch die Hinterräder blockieren und das Fahrzeug oder der Fahrzeugzug dann ausbrechen.Said brake signal can be, for example, the signal for said target deceleration. The brake signal can therefore include a specification for a braking torque and / or a braking acceleration (that is to say a deceleration or negative acceleration). The valve control device is preferably set up to set the specification for the braking torque and / or the braking acceleration by setting a larger braking torque on the front wheels than on the rear wheels. This is now possible through the control valves of the parking brake circuit. The braking force distribution with a greater proportion on the front wheels than on the rear wheels results in the advantage that the braking force or the braking torque can be maximized by means of the parking brake circuit without the rear wheels blocking and the vehicle or the vehicle train then breaking out.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung wird sogar auf den Fall reagiert, dass es doch zu einer Blockade der Hinterräder oder der Vorderräder und der Hinterräder kommt. Bei dieser Weiterbildung ist zumindest für die Hinterräder eine Blockadeerkennungseinrichtung bereitgestellt, welche ein Blockiersignal bei einer Radblockade während des Fahrbetriebs zu erzeugen eingerichtet ist. Die Ventilsteuereinrichtung ist dazu eingerichtet, eine signalisierte Radblockade durch das Einstellen der Stellventile zu lösen. Hierdurch ergibt sich also sogar für den Feststellbremskreis eine ABS-Funktionalität (ABS - Antiblockiersystem).According to a further development of the invention, there is even a reaction in the event that the rear wheels or the front wheels and the rear wheels are blocked. In this development, a blockage detection device is provided at least for the rear wheels, which is set up to generate a blocking signal in the event of a wheel blockage during driving operation. The valve control device is set up to release a signaled wheel blockage by setting the control valves. This results in an ABS functionality (ABS - anti-lock braking system) even for the parking brake circuit.
Als Blockadeerkennungseinrichtung kann gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ein Raddrehzahlsensor an jedem zu überwachenden Rad bereitgestellt sein, der insbesondere als zusätzlicher Raddrehzahlsensor ausschließlich für die beschriebene Blockadeerkennung bereitgestellt ist. Zusätzlich oder alternativ zu Raddrehzahlsensoren kann eine Vergleichseinheit zum Vergleichen einer Getriebedrehzahl mit einem Fahrgeschwindigkeitssignal vorgesehen sein. In einem Getriebe kann ein Mittelwert der Drehzahlen beispielsweise der Hinterräder ermittelt werden. Dies ist über die Kopplung der Hinterräder über das Differenzial mit dem Getriebe möglich. Ein Fahrgeschwindigkeitsgeber kann beispielsweise die durchschnittliche Drehzahl aller Räder des Kraftfahrzeugs ermitteln. Die Vergleichseinheit kann beispielsweise ein Programmmodul in einem Mikrocontroller sein, die eine Abweichung zwischen dem Mittelwert der Hinterraddrehzahlen einerseits und der Fahrgeschwindigkeit andererseits ermittelt. Auch hieran kann eine Radblockade erkannt werden.According to a development of the invention, a wheel speed sensor can be provided as a blockage detection device on each wheel to be monitored, which is provided in particular as an additional wheel speed sensor exclusively for the blockage detection described. In addition or as an alternative to wheel speed sensors, a comparison unit can be provided for comparing a transmission speed with a driving speed signal. In a transmission, a mean value of the speeds of the rear wheels, for example, can be determined. This is possible by coupling the rear wheels to the gearbox via the differential. A driving speed sensor can, for example, determine the average speed of all wheels of the motor vehicle. The comparison unit can be, for example, a program module in a microcontroller that determines a deviation between the mean value of the rear wheel speeds on the one hand and the driving speed on the other. A wheel blockage can also be recognized here.
Eine Weiterbildung der Erfindung verhindert im Voraus eine Radblockade oder wirkt der Radblockade zumindest entgegen. Bei dieser Weiterbildung ist die Ventilsteuereinrichtung dazu eingerichtet, im Fahrbetrieb während einer Geschwindigkeitsreduzierung durch Stellen der Stellventile des Feststellbremskreises die Reibbremsen derart zu betätigen, dass die Hinterräder eine größere Drehzahl beibehalten als die Vorderräder. Hierdurch ist zumindest sichergestellt, dass, wenn überhaupt, es zuerst zu einer Radblockade der Vorderräder kommt, bevor auch die Hinterräder blockieren. Eine unterschiedliche Raddrehzahl ergibt sich durch einen unterschiedlichen Schlupf der Räder bezüglich des Fahruntergrunds.A further development of the invention prevents a wheel blockage in advance or at least counteracts the wheel blockage. In this refinement, the valve control device is set up to actuate the friction brakes while driving during a speed reduction by setting the control valves of the parking brake circuit in such a way that the rear wheels maintain a higher speed than the front wheels. This at least ensures that the front wheels are blocked first, if at all, before the rear wheels also block. A different wheel speed results from a different slip of the wheels with respect to the driving surface.
Eine Weiterbildung löst das Problem, dass bei Ausfallen des Bremssteuergeräts die Bremskreise überhaupt nicht mehr angesteuert werden können. Bei dieser Weiterbildung der Erfindung ist die Ventilsteuereinrichtung, die in der besagten Weise zum Steuern der Stellventile des Feststellbremskreises vorgesehen ist, durch ein von einem Betriebsbremssteuergerät verschiedenes Bremsparksteuergerät bereitgestellt. Das Betriebsbremssteuergerät steuert die hier nicht näher beschriebenen Stellventile des Betriebsbremskreises. Das Bremsparksteuergerät ist im Stand der Technik nur für die beschriebene Wegrollsicherung zuständig. Es kann aber mit wenig Aufwand auch als die Ventilsteuereinrichtung für die Stellventile des Feststellbremskreises erweitert werden. Hierdurch ergibt sich eine vollständige Redundanz auch in Bezug auf die Steuerlogik. Bei dem Ausfall des Betriebsbremssteuergeräts kann das Kraftfahrzeug dennoch auf der Grundlage des Bremsparksteuergeräts weiter Bremsmanöver während des Fahrbetriebs durchführen.A further development solves the problem that if the brake control device fails, the brake circuits can no longer be activated at all. In this further development of the invention, the valve control device, which is provided in the aforementioned manner for controlling the control valves of the parking brake circuit, is provided by a brake parking control device that differs from a service brake control device. The service brake control device controls the control valves of the service brake circuit, which are not described in detail here. In the prior art, the brake parking control device is only responsible for the anti-roll protection described. However, it can also be expanded with little effort as the valve control device for the control valves of the parking brake circuit. This results in complete redundancy also with regard to the control logic. If the service brake control device fails, the motor vehicle can still carry out braking maneuvers while driving on the basis of the brake parking control device.
Bevorzugt ist hierbei das Bremsparksteuergerät an eine andere elektrische Energiequelle angeschlossen ist als das Betriebsbremssteuergerät. Dies vergrößert die Redundanz noch weiter. Bevorzugt werden der Betriebsbremskreis und der Feststellbremskreis aus unterschiedlichen elektrischen Spannungsquellen mit elektrischer Energie versorgt. Beispielsweise kann der Betriebsbremskreis von einer ersten Batterie und der Feststellbremskreis von einer zweiten elektrischen Batterie versorgt werden. Bei einem Ausfall der ersten Batterie ist dann das Fahrzeug immer noch durch das aus der zweiten Batterie elektrisch versorgte Feststellbremssystem bremsbar.In this case, the brake parking control device is preferably connected to a different electrical energy source than the service brake control device. This further increases the redundancy. The service brake circuit and the parking brake circuit are preferably supplied with electrical energy from different electrical voltage sources. For example, the service brake circuit can be supplied by a first battery and the parking brake circuit can be supplied by a second electrical battery. If the first battery fails, the vehicle can still be braked by the parking brake system, which is electrically supplied from the second battery.
Wie bereits ausgeführt, ist es insbesondere bei fahrerlosen oder führerlosen Kraftfahrzeugen notwendig, bei einem Defekt des Betriebsbremskreises das Kraftfahrzeug nicht einfach unmittelbar auf der Straße anzuhalten. Eine Weiterbildung der Erfindung sieht in diesem Zusammenhang vor, dass das Kraftfahrzeug ein System zum fahrerlosen Führen des Kraftfahrzeugs aufweist und dieses System dazu eingerichtet ist, während des Fahrbetriebs die Geschwindigkeitsreduzierung mittels des Betriebsbremskreises in an sich bekannter Weise zu bewirken und aber bei einem Defekt in dem Betriebsbremskreis das Kraftfahrzeug weiterzufahren (also nicht einfach anzuhalten) und die Geschwindigkeitsreduzierung mittels der Ventilsteuereinrichtung über den Feststellbremskreis zu bewirken. Hierdurch kann also das System zum fahrerlosen Führen des Kraftfahrzeugs das Kraftfahrzeug beispielsweise noch auf einen Parkplatz manövrieren und dort sicher abstellen.As already stated, it is necessary, particularly in the case of driverless or driverless motor vehicles, not to simply stop the motor vehicle directly on the road in the event of a defect in the service brake circuit. In this context, a further development of the invention provides that the motor vehicle has a system for driverless driving of the motor vehicle and this system is set up to reduce the speed by means of the service brake circuit during driving operation in a manner known per se and, however, in the event of a defect in the Service brake circuit to continue driving the motor vehicle (i.e. not simply to stop) and to bring about the speed reduction by means of the valve control device via the parking brake circuit. As a result, the system for driverless driving of the motor vehicle can, for example, still maneuver the motor vehicle into a parking lot and park it safely there.
Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug ist bevorzugt als Kraftwagen, insbesondere als Lastkraftwagen, Schienenfahrzeug oder Personenkraftwagen oder Personenbus, ausgestaltet, sodass es beispielsweise mit einem System zum fahrerlosen Führen ausgestattet werden kann, also ohne Personalkosten Fracht oder Fahrgäste mit dem Kraftfahrzeug transportiert werden können.The motor vehicle according to the invention is preferably designed as a motor vehicle, in particular as a truck, rail vehicle or passenger car or passenger bus, so that it can be equipped, for example, with a system for driverless driving, i.e. freight or passengers can be transported by motor vehicle without personnel costs.
Durch die Erfindung ist auch ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs bereitgestellt. Das Verfahren ergibt sich beim Betrieb des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs. In der besagten Weise sind an den Vorderrädern und Hinterrädern Tristopzylinder bereitgestellt, wobei durch jeden Tristopzylinder jeweils für eine Betriebsbremsfunktion eine erste Druckkammer, mittels welcher die Reibbremse jedes Rades durch Belüften betätigt wird, und für eine Feststellbremsfunktion eine zweite Druckkammer, mittels welcher die Reibbremse des jeweiligen Rades durch Entlüften betätigt wird, vorgesehen ist. Die Bremseinrichtung belüftet mittels eines Betriebsbremskreises die jeweilige erste Druckkammer der Tristopzylinder während eines Fahrbetriebs für eine Geschwindigkeitsreduzierung und entlüftet mittels eines Feststellbremskreises die jeweilige zweite Druckkammer der Tristopzylinder während eines Parkbetriebs oder für einen Parkbetrieb, um eine Wegrollsicherung bereitzustellen. Der Feststellbremskreis für die Tristopzylinder der Vorderräder einerseits und für die Tristopzylinder der Hinterräder andererseits weist jeweils zumindest ein eigenes Stellventil zum Entlüften und Wiederbelüften der jeweiligen zweiten Druckkammer der Tristopzylinder auf. Eine Ventilsteuereinrichtung stellt die Stellventile dabei unabhängig voneinander ein, um hierdurch die besagten Vorteile insbesondere während eines Fahrbetriebs für eine Geschwindigkeitsreduzierung mittels des Feststellbremskreises zu erhalten.The invention also provides a method for operating a motor vehicle. The method results from the operation of the motor vehicle according to the invention. In the aforementioned manner, tristop cylinders are provided on the front and rear wheels, with each tristop cylinder having a first pressure chamber for a service brake function, by means of which the friction brake of each wheel is actuated by ventilation, and a second pressure chamber for a parking brake function, by means of which the friction brake of the respective Wheel is actuated by venting, is provided. The braking device uses a service brake circuit to ventilate the respective first pressure chamber of the tristop cylinder during driving operation to reduce speed and by means of a parking brake circuit ventilates the respective second pressure chamber of the tristop cylinder during parking operation or for parking operation in order to provide protection against rolling away. The parking brake circuit for the tristop cylinders of the front wheels on the one hand and for the tristop cylinders of the rear wheels on the other hand each has at least one control valve for venting and re-venting the respective second pressure chamber of the tristop cylinders. A valve control device adjusts the control valves independently of one another in order to obtain the aforementioned advantages, particularly during driving operation, for a speed reduction by means of the parking brake circuit.
Zu der Erfindung gehören auch Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens, die Merkmale aufweisen, wie sie bereits im Zusammenhang mit den Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs beschrieben worden sind. Aus diesem Grund sind die entsprechenden Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens hier nicht noch einmal beschrieben.The invention also includes further developments of the method according to the invention which have features as they have already been described in connection with the further developments of the motor vehicle according to the invention. For this reason, the corresponding developments of the method according to the invention are not described again here.
Im Folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt die einzige Figur (Fig.) eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs.An exemplary embodiment of the invention is described below. For this purpose, the single figure (FIG.) Shows a schematic representation of an embodiment of the motor vehicle according to the invention.
Bei dem im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung. Bei dem Ausführungsbeispiel stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsform jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden. Des Weiteren ist die beschriebene Ausführungsform auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.The exemplary embodiment explained below is a preferred embodiment of the invention. In the exemplary embodiment, the described components of the embodiment each represent individual features of the invention which are to be considered independently of one another and which also further develop the invention in each case independently of one another. Furthermore, the embodiment described is also through further features of the invention already described can be added.
Die Figur zeigt ein Kraftfahrzeug
Dargestellt sind Vorderräder
Der Betriebsbremskreis
Falls das Kraftfahrzeug
Von dem Feststellbremskreis
Bei dem Kraftfahrzeug
Während eines Fahrbetriebs ist es nun zusätzlich auf der Grundlage der Ventilsteuereinrichtung
Insbesondere sind hierzu die Stellventile
Dies ist bei dem Kraftfahrzeug
Optional kann an jedem Hinterrad
Bevorzugt ist die Ventilsteuereinrichtung
Insgesamt zeigt somit das Beispiel, wie durch die Erfindung eine zweikanalige Feststellbremse bereitgestellt werden kann.Overall, the example shows how the invention can provide a two-channel parking brake.
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- KraftfahrzeugMotor vehicle
- 22
- VorderradFront wheel
- 33
- HinterradRear wheel
- 44th
- ReibbremseFriction brake
- 55
- BremsscheibeBrake disc
- 66th
- BremssattelCaliper
- 77th
- TristopzylinderTristop cylinder
- 88th
- Erste DruckkammerFirst pressure chamber
- 99
- BetriebsbremskreisService brake circuit
- 1010
- Zweite DruckkammerSecond pressure chamber
- 1111th
- FeststellbremskreisParking brake circuit
- 1212th
- DruckstangePush rod
- 1313th
- Federfeather
- 1414th
- Kompressorcompressor
- 1515th
- LuftbehälterAir tank
- 1616
- Rückschlagventilcheck valve
- 1717th
- ParkbremssteuergerätParking brake control unit
- 1818th
- VentilsteuereinrichtungValve control device
- 1919th
- StellventilControl valve
- 2020th
- StellventilControl valve
- 2121
- FeststellbremstasterParking brake button
- 2222nd
- PneumatikkanalPneumatic duct
- 22'22 '
- PneumatikkanalPneumatic duct
- 2323
- RaddrehzahlsensorWheel speed sensor
- 2424
- EnergiequelleEnergy source
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-
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