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Die
Erfindung geht aus von einem elektronisch steuerbaren Bremssystem
nach der Gattung des Hauptanspruchs.
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Es
ist schon ein solches Bremssystem bekannt (
DE 35 44 965 C2 ), bei dem
ein Bremswertgeber mit zwei elektrischen Teilen zwei Bremskreise des
Fahrzeugs steuert. Dem Bremswertgeber ist außerdem ein pneumatischer Teil
zugeordnet, welcher nur auf einen Bremskreis wirkt. Dieser als Notbremsventil
bezeichnete Teil wird von der Trittplatte des Bremswertgebers erst
dann betätigt,
wenn die elektrischen Teile die Vollbremsstellung erreicht oder überschritten
haben. Bei ordnungsgemäß arbeitendem
Bremssystem ist also der pneumatische Teil des Bremswertgebers nicht
an der Abbremsung des Fahrzeugs beteiligt.
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Die
elektrischen Teile des Bremswertgebers und das als Sonderventilbauform
ausgebildete Notbremsventil arbeiten mit Drucksteuerventilanordnungen
zusammen, die jeweils radnah zwischen einem Druckluftvorrat und
einem Bremszylinder angeordnet sind. Die Drucksteuerventilanordnungen
weisen zwei 2/2-Wegeventile mit elektrisch steuerbaren Vorsteuerventilen
auf. Fällt
die elektrische Steuerung des Bremssystems aus, so sind die unbestromt
ihre Sperrstellung einnehmenden Wegeventile mittels des Notbremsventils
pneumatisch für
eine Vollbremsung des Fahrzeugs schaltbar. Gemäß einer Weiterbildung des bekannten
Bremssystems sind mit dem Notbremsventil auch abstufbare Bremsungen
möglich,
was aber aufwendige Geräteausführungen
beim Notbremsventil und den Wegeventilen der Drucksteuerventilanordnungen
notwendig macht.
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Das
erfindungsgemäße Bremssystem
mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber folgende
Vorteile: Der Bremswertgeber ist durch die Verwendung eines handelsüblichen
Betriebsbremsventils kostengünstig herstellbar.
Bei funktionsfähiger
elektrischer Steuerung des Bremssystems ist das Betriebsbremsventil unbetätigt, so
daß sein
Anschluß für Energieabfluß mit dem
Anschluß zur
Atmosphäre
verbunden ist. Hierdurch werden Leitungen gespart, denn das zum Druckabbau
im Bremszylinder erforderliche Absteuern von Druckluft mittels der
Drucksteuerventilanordnung kann auf einfache Weise unmittelbar über das unbetätigte Betriebsbremsventil
erfolgen, unabhängig
davon, ob es sich um eine Bremsung mit oder ohne Bremsschlupfregelung
handelt. Ist dagegen die elektrische Steuerung des Bremssystems
ausgefallen, so übernimmt
das Betriebsbremsventil allein die Bremsdrucksteuerung im Sinne
einer Hilfsbremsung, und zwar ohne Umschalten der Drucksteuerventilanordnung
wie beim bekannten Bremssystem oder die Verwendung zusätzlicher
Wegeventile.
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Ein
erhöhter
Aufwand ist dagegen beispielsweise bei dem aus
EP 0 187 901 B1 bekannten
elektronisch gesteuerten Bremssystem erforderlich, da dort ein elektrischer
Teil und ein pneumatischer Teil eines Bremswertgebers gleichzeitig
betätigt
werden, wobei der Ausgang des pneumatischen Teils an den Entlüftungsanschluß von Magnetventilen
zur Steuerung des Bremsdrucks in Bremszylindern angeschlossen ist.
Zwar ist der vom pneumatischen Teil des Bremsweggebers ausgesteuerte
Druck um einen definierten Wert niedriger als der vom elektrischen Teil
ausgesteuerte Druck, jedoch ist die zusätzliche Anordnung eines Absperrventils
in der Verbindungsleitung zwischen dem Ausgang des pneumatischen Teils
des Bremswertgebers und dem Entlüftungsanschluß der Magnetventile
erforderlich, wenn lastabhängig
oder bremsschlupfabhängig
der vom elektrischen Teil des Bremswertgebers erzeugte Druck unter
den vom pneumatischen Teil ausgesteuerten Druck abgesenkt werden
soll.
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Durch
die im Anspruch 2 aufgeführte
Maßnahme
ist auch bei Erzeugung des pneumatischen Bremsanforderungssignals
eine beschleunigte Druckeinsteuerung in den Bremszylinder möglich.
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Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in
der nachfolgenden Beschreibung näher
erläutert.
Es zeigen 1 ein Schaltschema eines elektronisch
steuerbaren Bremssystems für
Fahrzeuge, 2 im Detail eine Drucksteuerventilanordnung
des Bremssystems und 3 eine Variante der Drucksteuerventilanordnung
nach 2.
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Ein
in 1 der Zeichnung mit 10 bezeichnetes elektronisch
steuerbares Bremssystem für Fahrzeuge,
insbesondere Nutzfahrzeuge, weist an der Fahrzeug-Vorderachse 11 zwei
Bremszylinder 12, 13 sowie an der Fahrzeug-Hinterachse 14 zwei Bremszylinder 15, 16 auf.
Den Bremszylindern 12, 13, 15, 16 ist
jeweils eine der Bremsdruckmodulation dienende Drucksteuerventilanordnung 17 zugeordnet.
Diese sind durch eine Arbeitsleitung 18 mit dem jeweiligen
Bremszylinder verbunden. Die Drucksteuerventilanordnungen 17 der
Vorderachse 11 sind durch eine Versorgungsleitung 19 an
einen Druckluftvorrat 20 angeschlossen, die Drucksteuerventilanordnungen 17 der
Hinterachse 14 stehen über
eine Versorgungsleitung 21 mit einem Druckluftvorrat 22 in
Verbindung. An die Drucksteuerventilanordnungen 17 beider
Fahrzeugachsen 11, 14 ist ferner jeweils ein Sensor 23 zur Überwachung
des Raddrehverhaltens angeschlossen. Das Bremssystem 10 ist
daher auch für
brems- und/oder antriebsschlupfabhängige Bremsdruckmodulation
ausgebildet.
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Das
Bremssystem 10 ist mit einem Bremswertgeber 26 ausgestattet,
welcher einen elektrischen Teil 27 sowie zwei pneumatische
Teile 28 und 29 hat. Der elektrische Teil 27 des
Bremswertgebers 26 steht durch eine elektrische Steuerleitung 30 mit einem
elektronischen Steuergerät 31 des
Bremssystems 10 in Verbindung. An dieses sind mit einem
Leitungsnetz 32 die Drucksteuerventilanordnungen 17 an
beiden Achsen 11 und 14 des Fahrzeugs angeschlossen.
Mit dem elektrischen Teil 27 des Bremswertgebers 26 ist
ein elektrischer Steuerkreis I einer Betriebsbremsanlage steuerbar.
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Die
beiden pneumatischen Teile 28 und 29 des Bremswertgebers 26 sind
von der Bauart handelsüblicher,
zweikreisiger Betriebsbremsventile. Derartige Betriebsbremsventile
sind in „Bosch
Technische Unterrichtung, Druckluftanlagen für Nutzfahrzeuge 2, Geräte”, Ausgabe
94/95, Best.-Nr. 1 987 722 016 beschrieben. Der pneumatische Teil 28 des Bremswertgebers 26 ist
energiezuflußseitig
mit der Versorgungsleitung 19, energieabflußseitig
durch eine Arbeits- oder Steuerleitung 35 mit den Drucksteuerventilanordnungen 17 an
der Vorderachse 11 des Fahrzeugs verbunden. Der pneumatische
Teil 29 steht dagegen mit der Versorgungsleitung 21 sowie einer
Arbeits- oder Steuerleitung 36 mit den Drucksteuerventilanordnungen 17 an
der Hinterachse 14 des Fahrzeugs in Verbindung. Mit den
pneumatischen Teilen 28 und 29 des Bremswertgebers 26 sind pneumatische
Steuerkreise II und III einer Hilfsbremsanlage des Fahrzeugs steuerbar.
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Der
Bremswertgeber 26 hat eine Trittplatte oder ein Pedal als
Betätigungsmittel 39.
Wird dieses betätigt,
so erzeugt der elektrische Teil 27 ein elektrisches Bremsanforderungssignal,
mit dem über
den Steuerkreis I die Betriebsbremsanlage des Fahrzeugs steuerbar
ist. Während
der Erzeugung des elektrischen Bremsanforderungssignals sind die
beiden pneumatischen Teile 28 und 29 des Bremswertgebers 26 unbetätigt. Dies
ist in 1 der Zeichnung dadurch verdeutlicht, daß zwischen
einem Stößel 40 des
elektrischen Teils 27 und einem Stößel 41 zur Betätigung der
beiden pneumatischen Teile 28 und 29 ein Leerhub
angedeutet ist. Dieser Leerhub wird bei der Betätigung des Bremswertgebers 29 erst
bei oder nach dem Überschreiten
des vollen Betätigungsbereichs
des elektrischen Teils 27 überwunden. Danach erfolgt bei
weiterem Niedertreten des Betätigungsmittels 39,
vorzugsweise nach Überwinden
einer Betätigungskraftschwelle,
die simultane Betätigung
der beiden pneumatischen Teile 28 und 29 des Bremswertgebers 26.
Diese erzeugen jeweils ein pneumatisches Bremsanforderungssignal,
mit dem über
die pneumatischen Steuerkreise II und III die Drucksteuerventilanordnungen 17 an
der Vorderachse 11 und an der Hinterachse 14 im
Sinne abstufbarer Bremsungen ansteuerbar sind. Die Erzeugung pneumatischer
Bremsanforderungssignale ist jedoch nur bei Ausfall der Betriebsbremsanlage
erforderlich. Die pneumatischen Bremsanforderungssignale für die Steuerkreise
II und III der Hilfsbremsanlage werden bei den als Betriebsbremsventil
ausgebildeten pneumatischen Teilen 28 und 29 des
Bremswertgebers 26 in an sich bekannter Weise durch Doppelsitzventile
erzeugt, welche die Verbindung zwischen dem Energiezufluß und dem
Energieabfluß sowie
einer als Anschluß zur
Atmosphäre
ausgebildeten Druckentlastungsstelle 42 der beiden pneumatischen Teile 28 und 29 des
Bremswertgebers 26 steuert. Das Zusammenwirken des Bremswertgebers 26 mit den
Drucksteuerventilanordnungen 17 zum Zwecke der Wandlung
der elektrischen und pneumatischen Bremsanforderungssignale in Bremsdruck
wird später
anhand der 2 und 3 der Zeichnung
beschrieben.
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Das
Bremssystem
10 ist ferner zur Ansteuerung einer nicht dargestellten
Anhängerbremsanlage ausgebildet.
Hierzu weist das Bremssystem
10 ein an einen Druckluftvorrat
45 angeschlossenes
Anhängersteuerventil
46 oder
ein in der nachveröffentlichten
DE 1 96 09 222 A1 beschriebenes
Anhängersteuermodul
auf. Dieses ist vom elektrischen Steuerkreis I, vom pneumatischen
Steuerkreis II und von einer nicht dargestellten Feststellbremsanlage
des Fahrzeugs ansteuerbar. Vom Anhängersteuerventil
46 gehen
eine Vorratsleitung
47 und eine Bremsleitung
48 für den Anschluß an die
Anhängerbremsanlage aus.
Außerdem
ist vom elektronischen Steuergerät
31 eine
elektrische Steuerleitung
49 zur Übertragung des elektrischen
Bremsanforderungssignals des Steuerkreises I zur Anhängerbremsanlage
herangeführt.
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Das
Bremssystem 10 kann weitere Ausstattungsmerkmale sowie
abweichende Ausstattungen aufweisen: So kann das elektronische Steuergerät 31 zusätzlich Informationen
von Achslastsensoren erhalten, um den Bremsdruck in den Bremszylindern 12, 13, 15, 16 beladungsabhängig zu
steuern. Auch kann der Bremswertgeber 26 zwei elektrische
Teile 27 enthalten, um mit einem elektrischen Steuerkreis die
Drucksteuerventilanordnungen 17 an der Vorderachse 11 und
mit einem zweiten elektrischen Steuerkreis die Drucksteuerventilanordnungen 17 an
der Hinterachse 14 des Fahrzeugs zu steuern. Desgleichen
kann der Bremswertgeber 26 auch nur einen pneumatischen
Teil 28 oder 29 aufweisen, der auf die Bremszylinder 12, 13, 15, 16 beider
Fahrzeugachsen 11, 14 oder nur an einer Fahrzeugachse,
beispielsweise der Vorderachse 11 einwirkt.
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Die
in 2 dargestellte Drucksteuerventilanordnung 17 weist
folgenden inneren Aufbau auf:
Es sind zwei 2/2-Wegeventile 52 und 53 vorgesehen. Das
erste Wegeventil 52 nimmt federbetätigt seine Sperrstellung ein.
Es ist mit einem ersten Anschluß 54 der
Drucksteuerventilanordnung 17 an die vom Druckluftvorrat 22 herangeführte Versorgungsleitung 21 angeschlossen.
Das Wegeventil 52 ist von einem elektromagnetbetätigten pneumatischen
Vorsteuerwegeventil 56 in seine Durchlaßstellung schaltbar. Das Vorsteuerwegeventil 56 ist
an ein internes Steuergerät 57 der
Drucksteuerventilanordnung 17 angeschlossen. Das interne
Steuergerät 57 wiederum steht
mit dem elektronischen Steuergerät 31 des Bremssystems 10 in
Verbindung.
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Das
zweite 2/2-Wegeventil 53 nimmt federbetätigt seine Durchlaßstellung
ein. Es ist an einem zweiten Anschluß 60 der Drucksteuerventilanordnung 17 mit
der Arbeitsleitung 36 verbunden, welche von einem Anschluß 61 für Energieabfluß des pneumatischen
Teils 29 des Bremswertgebers 26 ausgeht. Ein mit
der Arbeitsleitung 18 verbundener dritter Anschluß 62 der
Drucksteuerventilanordnung 17 steht mit beiden Wegeventilen 52 und 53 in
Verbindung. Das zweite Wegeventil 53 der Drucksteuerventilanordnung 17 liegt
also im Zuge der vom Bremswertgeber 26 zum Bremszylinder 16 führenden
Arbeitsleitungen 36, 18. Das zweite Wegeventil 53 ist von
einem elektromagnetisch betätigbaren
pneumatischen Vorsteuerwegeventil 63 in seine Sperrstellung
umschaltbar. Das Vorsteuerwegeventil 63 ist ebenfalls an
das interne Steuergerät 57 angeschlossen.
Schließlich
ist noch ein Drucksensor 64 vorgesehen, welcher mit dem
Steuergerät 57 verbunden
ist und den Druck im Bremszylinder 16 erfaßt.
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So
wie beim vorbeschriebenen Beispiel sind auch die übrigen Drucksteuerventilanordnungen 17 des
Bremssystems 10 in entsprechender Weise mit den pneumatischen
Teilen 28 und 29 des Bremswertgebers 26 und
den zugeordneten Bremszylindern 12, 13, 15 verknüpft.
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Bei
nicht betätigtem
Bremssystem 10 nehmen die beiden Wegeventile 52 und 53 der
Drucksteuerventilanordnung 17 die gezeichnete Stellung ein.
Der im Druckluftvorrat 22 gespeicherte Druck wird einerseits
vom unbetätigten
pneumatischen Teil 29 des Bremswertgebers 26 und
andererseits vom seine Sperrstellung einnehmenden ersten Wegeventil 52 zurückgehalten.
Der Bremszylinder 16 ist drucklos, da sich das zweite Wegeventil 53 in
der Durchlaßstellung
befindet und der Anschluß 61 am
pneumatischen Teil 29 des Bremswertgebers 26 mit
der Druckentlastungsstelle 42 in Verbindung steht.
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Beim
Betätigen
der Betriebsbremsanlage erzeugt nur der elektrische Teil 27 des
Bremswertgebers 26 ein elektrisches Bremsanforderungssignal, welches
zum elektronischen Steuergerät 31 gelangt. Dieses
gibt das Signal gegebenenfalls last- und/oder radschlupfabhängig modifiziert
an das interne Steuergerät 57 der
jeweiligen Drucksteuerventilanordnung 17. Der von diesem
aus dem Signal gebildete Bremsdruck-Sollwert wird durch Umschalten
des zweiten Wegeventils 53 in die Sperrstellung und getaktetes
Schalten des Wegeventils 52 in die Durchlaßstellung
im Bremszylinder 16 eingestellt. Der Bremsdruck-Istwert
wird vom Drucksensor 64 erfaßt und für Druckregelzwecke im internen
Steuergerät 57 verarbeitet.
Druckhalten im Bremszylinder 16 wird durch Schalten beider
Wegeventile 52 und 53 in die Sperrstellung erzielt,
Druckabbau durch Schalten des Wegeventils 52 in die Sperrstellung,
während das
Wegeventil 53 seine Durchlaßstellung einnimmt. Die Druckluft
im Bremszylinder 16 kann sich durch die Arbeitsleitung 36 zur
Druckentlastungsstelle 42 des pneumatischen Bremswertgeberteils 29 entspannen.
Die in dieser Weise arbeitende Drucksteuerventilanordnung 17 wird
beispielsweise auch als Druckregelmodul bezeichnet.
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Bei
ausgefallener Betriebsbremsanlage nehmen die beiden Wegeventile 52 und 53 die
gezeichnete Stellung ein. Nach Überwinden
des Leerhubs am Bremswertgeber 26 werden bei oder nach
dem Überschreiten
des vollen Betätigungsbereichs
des elektrischen Teils 27 des Bremswertgebers die beiden
pneumatischen Teile 28 und 29 betätigt. Diese erzeugen
nun ein weg- und/oder kraftabhängiges pneumatisches
Bremsanforderungssignal in der Form eines Bremsdrucks, welcher im
Fall des Ausführungsbeispiels
nach 2 durch die Arbeitsleitung 36 und das
durchgängige
Wegeventil 53 durch die Arbeitsleitung 18 ungemindert
zum Bremszylinder 16 gelangt. Da die pneumatischen Teile 28 und 29 des
Bremswertgebers 26 von der Bauart eines Betriebsbremsventils
sind, ist mit diesen in für
den Fahrzeugführer
gewohnter Weise der Bremsdruck im Sinne einer abgestuften Bremsung
modulierbar.
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Bei
der in 3 dargestellten Variante der Drucksteuerventilanordnung 17 nehmen
die beiden elektromagnetbetätigten
2/2-Wegeventile 52 und 53 in gleicher Weise ihre
Ruhe- und Arbeitsstellung ein, wie beim Ausführungsbeispiel nach 2.
In Abweichung sind die beiden Wegeventile 52 und 53 an
das von einer Steuerkammer gebildete Betätigungsmittel 67 eines
Relaisventils 68 angeschlossen. Dieses ist eingangsseitig über die
Versorgungsleitung 21 mit dem Druckluftvorrat 22 und
ausgangsseitig durch die Arbeitsleitung 18 mit dem Bremszylinder 16 verbunden.
Das Relaisventil 68 weist in bekannter Weise eine zur Atmosphäre führende Druckentlastungsstelle 69 auf.
Ebenfalls abweichend vom Ausführungsbeispiel
nach 2 ist der Drucksensor 64 zwischen dem
Relaisventil 68 und dem Bremszylinder 16 an die
Arbeitsleitung 18 angeschlossen. Ferner ebenfalls abweichend
bildet die zwischen dem pneumatischen Teil 29 des Bremswertgebers 26 und
dem zweiten Wegeventil 53 verlaufende Leitung 36 eine Steuerleitung.
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Bei
wirksamer Betriebsbremsanlage wird bei der Variante der Drucksteuerventilanordnung 17 nach 3 in
einer dem Ausführungsbeispiel
nach 2 entsprechenden Weise mit den beiden Wegeventilen 52 und 53 Steuerdruck
erzeugt und dem Betätigungsmittel 67 des
Relaisventils 68 zugeführt. Dieses
steuert einen vom Steuerdruck abhängigen Bremsdruck in den Bremszylinder 16 ein.
Die Entlastung des Betätigungsmittels 67 des
Relaisventils 68 vom Steuerdruck erfolgt durch die Druckentlastungsstelle 42 am
pneumatischen Teil 29 des Bremswertgebers, die Druckentlastung
des Bremszylinders 16 über
die Druckentlastungsstelle 69 des Relaisventils 68.
Bei betätigter
Hilfsbremsanlage erzeugt dagegen der pneumatische Teil 29 des
Bremswertgebers 26 den zur Ansteuerung des Relaisventils 68 erforderlichen
Steuerdruck.
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In
den beiden Ausführungsbeispielen
der Drucksteuerventilanordnung 17 sind 2/2-Wegeventile 52, 53 für die Bremsdruckmodulation
verwendet. Diese können
jedoch auch durch ein elektromagnetbetätigtes 3/3-Wegeventil ersetzt
werden, dessen erster Anschluß mit
dem Druckluftvorrat 22, der zweite Anschluß mit dem
pneumatischen Teil 29 des Bremswertgebers 26 und
der dritte Anschluß mit
dem Bremszylinder 16 verbunden ist. In der ersten, stromlosen
Stellung dieses Wegeventils sind der zweite und dritte Anschluß miteinander
verbunden und der erste Anschluß abgesperrt.
In der zweiten, magnetbetätigten
Stellung sind alle drei Anschlüsse
abgesperrt. In der dritten, magnetbetätigten Stellung stehen der
erste und dritte Anschluß in
Verbindung, während
der zweite Anschluß abgesperrt
ist. In dieser dritten Stellung des 3/3-Wegeventils erfolgt Druckeinsteuerung
in dem Bremszylinder 16, in der zweiten Stellung Druckhalten
und in der ersten Stellung Druckabsenkung.
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Das
vorbeschriebene Wegeventil kann in die erwähnten drei Stellungen geschaltet
werden. Stattdessen ist in der Drucksteuerventilanordnung 17 auch
ein durch Stromsteuerung in beliebige Zwischenstellungen steuerbares
3/3-Wegeventil, also ein sogenanntes drosselndes Wegeventil (Proportionalventil)
verwendbar. Eine Weiterbildung dieses Ventils kann darin bestehen,
daß der
zur Betätigung des
Bremszylinders 16 ausgesteuerte Druck der steuerstromabhängig eingestellten
Magnetkraft entgegenwirkt, es also als Druckventil arbeitet.