DE19706982C2 - Bremsanlage zur Steuerung der Bremsung eines Anhängerfahrzeuges - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Bremsanlage zur Steuerung der Bremsung eines an ein Zugfahrzeug angehängten Anhängerfahr­ zeuges gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Eine derartige Bremsanlage ist aus der EP 0 268 045 A2 bekannt. Dort ist eine elektropneumatische Bremseinrichtung für Fahrzeuge beschrieben, bei der ein Führerbremsventil elektrisch mit einer elektronischen Bremssteuereinrichtung verbunden ist, welche für einen Vorderachs- und Hinterachs­ bremskreis des Zugfahrzeuges elektrische Signale erzeugt, aus denen zugeordnete Spannungs-/Druckwandler Bremsdrücke erzeugen. Die erzeugten Bremsdrücke werden zu Betriebssteuer­ eingängen eines Anhängersteuerventils weitergeleitet. Ferner ist ein mit dem Führerbremsventil und dem Anhängersteuer­ ventil verbundenes Magnetventil vorgesehen, das in erregtem Zustand das Anhängersteuerventil gegenüber dem Führerbrems­ ventil absperrt.

Die WO 97/03871 A1 beschreibt eine Bremsanlage zur Steuerung der Bremsung eines Anhängers, bei der im Zugfahrzeug nur ein Bremskreis und nur ein Fail-safe-Ventil vorgesehen ist.

Nach den Vorschriften der EU (Europäische Union) sind nicht nur alle Zugfahrzeuge, sondern auch zusätzlich alle Anhängerfahrzeuge mit einer automatischen lastabhängigen Bremsanlage (ALB) zu versehen, um die Bremskraft jeweils den aktuellen Beladungszuständen anpassen zu können (siehe hierzu - und zum Aufbau eines üblichen Nutzfahrzeugbrems­ systemes - z. B. das Kraftfahrtechnische Taschenbuch von Bosch, 21., Auflage, S. 620 ff.). In den USA und Japan sowie in weiteren Märkten besteht eine derartige Vorschrift dagegen nicht, was sich insbesondere nachteilig auf den Reifenver­ schleiß und die Fahrstabilität während einer Bremsung auswirkt. Ferner können ohne ALB-Einrichtung selbst bei einem leeren oder teilbeladenen Anhängerfahrzeug unter den Bedingungen einer normalen Betriebsbremsung die Anhänger­ räder blockieren, was wiederum zu einer verringerten Stabi­ lität und zu einem erhöhten Reifenverschleiß führt. Eine ALB-Funktion wird in Ländern ohne entsprechende Vorschrift oftmals aus Kostengründen nicht eingeführt.

Die DE 33 44 839 A1 = US 4,640,556 zeigt einen lastabhängigen Bremsdruckregler für Kraftfahrzeuge und/oder Anhängerbremssysteme.

Die DE-OS 22 41 704 zeigt ebenfalls eine Druckmittel-Bremsan­ lage für Kraftfahrzeuge mit zwei Bremskreisen im Zugfahrzeug, wobei ein Bremskreis Druckmittel für die Bremsen der Vorder­ achse und der andere Bremskreis Druckmittel für die Bremsen der Hinterachse des Zugfahrzeuges führt. Weiter ist auf dem Zugfahrzeug ein Anhänger-Brems-Steuerventil angeordnet, das zwei Druckmitteleingänge und einen Druckmittelausgang hat. An die beiden Druckmitteleingänge ist jeweils der Druck eines der Bremskreise angeschlossen. Dieses Steuerven­ til arbeitet als "Select-high"-Ventil und läßt den höheren Druck an seinen beiden Eingängen zum Ausgang durch. Der Ausgangsdruck ist dann über eine Druckmittelleitung mit den Bremszylindern des Anhängers verbunden.

Eine automatische lastabhängige Bremsanlage setzt grundsätz­ lich voraus, daß die Last bzw. die Masse der Fahrzeuge bekannt ist. Bei Sattelzügen ist die Masse der Zugmaschine bekannt und ändert sich nur sehr geringfügig durch die Anzahl der mitfahrenden Personen und die Tankfüllung. Diese Masse kann daher in der Praxis als konstant und durch die Angaben des Herstellerwerkes als bekannt angesehen werden.

Die Masse des Anhängers oder Sattelaufliegers hängt dagegen entscheidend von der Beladung ab und ändert sich in weiten Grenzen. Die DE 39 11 253 A1 schlägt daher vor, durch Senso­ ren die Achslasten des Zugfahrzeuges zu messen sowie weitere Größen wie Bremskraft, horizontale und vertikale Sattelkraft und aus diesen gemessenen Größen den Bremsdruck für den Anhänger in Abhängigkeit von dessen Beladung zu regeln. Alle Sensoren befinden sich dabei auf dem Zugfahrzeug, so daß ein derart ausgerüstetes Zugfahrzeug mit jedem belie­ bigen Anhänger gekoppelt werden kann, auch wenn dieser nicht mit einer ALB-Funktion ausgerüstet ist.

Die DE 42 43 245 A1 zeigt eine ähnliche Bremsanlage, bei der die Achslasten des Zugfahrzeuges und die Aufliegerkraft des Sattelaufliegers an dem Königszapfen gemessen werden. Auch hier werden aufwendige Kraftsensoren verwendet. Auch die DE 41 32 506 A1 benötigt Sensoren, die die Koppelkräfte zwischen dem Zugfahrzeug und dem Anhängerfahrzeug messen, um aus diesen gemessenen Werten die Abstimmung der Bremskraft für den Anhänger in Abhängigkeit von der Last festzulegen.

Die DE 44 12 430 C1 = US 5,549,364 und die DE 44 46 358 A1, deren gesamter Offenbarungsinhalt hiermit zum Gegenstand der vorliegenden Patentanmeldung gemacht wird, beschreiben eine Bremsanlage, bei der die Masse des Anhängers ohne Verwendung von Last- oder Kraftsensoren bestimmt wird und zwar ausschließlich aufgrund von ohnehin im Fahrzeug vorhan­ denen Meßgrößen der Geschwindigkeit, einer Kenngröße des Bremsens und einer Kenngröße der Motordrehzahl. Mit der so ermittelten Fahrzeugmasse wird dann die Bremskraft für den Anhänger in Abhängigkeit von dessen Beladung geregelt. Somit ist diese Bremsanlage grundsätzlich geeignet mit beliebigen Anhängern betrieben zu werden, insbesondere auch mit solchen Anhängern, die keine ALB-Funktion haben.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Bremsanlage zur Steuerung der Bremsung eines an ein Zugfahrzeug angehängten Anhängerfahrzeuges unter Berücksichtigung des Beladungszustandes des Anhängerfahrzeuges zu schaffen, bei der auf dem Anhänger keine ALB-Einrichtung benötigt wird und die mit geringem technischen Aufwand auch in Zug­ fahrzeuge eingebaut werden kann, die herkömmliche Bremsanla­ gen ohne ALB-Funktion haben.

Die Erfindung erreicht dieses Ziel durch den Gegenstand des Patentanspruches 1. Ansatzpunkt der Erfindung ist bereits das Erkennen der Möglichkeit, eine lastabhängige Bremsung auch ohne ALB-Einrichtung durchführen zu können. Die Erfin­ dung schafft eine Bremsanlage zur Steuerung der Bremsung eines an ein Zugfahrzeug angehängten Anhängerfahrzeuges unter Berücksichtigung des Beladungszustandes des Anhänger­ fahrzeuges, bei dem der Beladungszustand des Anhängerfahrzeu­ ges anhand von Informationen über den Zustand des Zugfahrzeu­ ges ermittelt wird. Eine eigene ALB-Einrichtung für den Anhänger ist nicht mehr erforderlich, was die Kosten gegen­ über einem Bremssystem mit einer derartigen Einrichtung deutlich senkt.

Der Beladungszustand des Anhängerfahrzeuges kann aus einer Messung der Hinterachslastkraft der Zugmaschine (insbesondere eine Zugmaschine für einen Auflieger) abgeleitet werden, was eine besonders einfache Lösung ist, denn die Hinterach­ lastkraft der Zugmaschine ist im allgemeinen anhand einer Messung über eine Zugfahrzeug-ALB-Einrichtung möglich.

Auch kann die Messung der Hinterachslastkraft der Zugmaschine mittels einer Koppelkraftberechnung erfolgen. Hierzu sei vollumfänglich auf die DE 43 13 198 C2, die DE 44 12 430 C1, die US 5,549,364 und die DE 44 46 353 C1 verwiesen, mit denen ohne Verwendung von Last- oder Kraftsensoren die Fahrzeugmasse und auch die Anhängermasse bestimmt werden können.

Mittels des ermittelten Ladezustandes des Anhängerfahrzeuges kann ferner der Steuerdruck des Anhängerfahrzeuges direkt, d. h. unter Umgehung bzw. ohne ALB-Einrichtung moduliert werden, in der Weise, daß der vom Fahrer am Zugfahrzeug eingesteuerte Bremsdruck nicht direkt zum Anhänger weitergeleitet wird, sondern vorher in Abhängigkeit von dem Beladungszustand des Anhängers variiert wird.

Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezug auf die Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben, wobei auch weitere Vorteile der Erfindung deutlich werden. Es zeigt:

Fig. 1 ein Flußdiagramm zur Verdeutlichung der Arbeits­ weise der Bremsanlage nach der Erfindung;

Fig. 2 ein Prinzipschaltbild einer Bremsanlage nach der Erfindung nach einem ersten Ausführungsbei­ spiel der Erfindung; und

Nach Fig. 1 wird zunächst eine Messung der Hinterachslast des Zugfahrzeuges (Sattelzugmaschine) mittels der ALB-Funk­ tion der Sattelzugmaschine durchgeführt. Anhand des gemesse­ nen Wertes wird dann beispielsweise im Vergleich mit vorge­ speicherten Bezugswerten eine Lastinformation über den Ladezustand des Aufliegers ermittelt. Mit der ermittelten bzw. geschätzten Masse des Aufliegers wird der Steuerdruck des Aufliegers in geeigneter Weise moduliert bzw. an die Masse des Aufliegers angepaßt. Dazu wird ein Bremskreis am Anhängersteuerventil, z. B. der Eingang des Hinterachs­ kreises der Zugmaschine, mit einem Steuerdruck beaufschlagt, welcher der aktuellen Aufliegerlast angepaßt ist.

Fig. 2 zeigt eine Bremsanlage nach einem ersten Ausführungs­ beispiel der Erfindung. Auf dem Zugfahrzeug 1 sind alle wesentlichen Teile der Erfindung untergebracht. Ein herkömm­ liches Führerbremsventil 2 steuert in Abhängigkeit von der Betätigung eines Bremspedales 3 Druckmittel aus einer Druckmittelquelle 4 zu einem ersten Bremskreis 5 für die Bremsung der Vorderachse des Zugfahrzeuges. Das Druckmittel wird also über eine Druckmittelleitung 5 zu Bremszylin­ dern 5.1 und 5.2 der Vorderachse geleitet. In ähnlicher Weise hat der zweite Bremskreis eine Druckmittelleitung 6, an die die Bremszylinder 6.1 und 6.2 für die Bremsen der Hinterachse angeschlossen sind.

Beim Stand der Technik sind die beiden Bremsdruckleitungen 5 und 6 unmittelbar an ein auf dem Zugfahrzeug befindliches Anhängerbremsventil 6 angeschlossen, das nach einer Select- high-Funktion den höheren der beiden Drücke auf den Leitun­ gen 5 oder 6 zu seinem Ausgang durchschaltet und auf eine Bremsdruckleitung 8 für den Anhänger weitergibt. Diese Bremsdruckleitung 8 ist über eine Rohrkupplung 9 mit der Bremsanlage des Anhängers 10 verbunden und speziell mit den Bremszylindern 11.1 bis 11.4 des Anhängers. Durch die Select-high-Funktion des Anhängerbremsventiles 6 ist sichergestellt, daß auch bei Ausfall eines der Bremskreise 5 oder 6 des Zugfahrzeuges der Anhänger noch gebremst wird.

Die Erfindung geht davon aus, daß auch weiterhin das Anhän­ gerbremsventil mit einer Select-high-Funktion ausgestattet ist, so daß die erfindungsgemäßen Komponenten auch nachträg­ lich in Fahrzeuge eingebaut werden können, die ein solches Anhängerbremsventil verwenden. Bei der Erfindung befinden sich auf dem Zugfahrzeug verschiedene Sensoren 12, wie sie insbesondere in den oben genannten Druckschriften DE 43 13 198 A1, DE 44 12 430 C1 = US 5,549,364 und DE 44 46 358 A1 beschrieben sind. Diese Sensoren liefern ihre Meßwerte an eine elektronische Bremssteuereinrichtung 13 (im folgenden EBS genannt), die in Abhängigkeit von dem am Zugfahrzeug angesteuerten Bremsdruck und der ermittelten Fahrzeugmasse bzw. der ermittelten Beladung des Anhängers den Bremsdruck für den Anhänger moduliert. Nach der Erfindung gibt die EBS 13 ein elektrisches Ausgangssignal auf eine Leitung 9, die ein Proportionalventil 15 ansteuert. Dieses Ausgangssignal kann eine elektrische Spannung, ein elektrischer Strom oder eine sonstige elektrische Signalfolge sein, wie z. B. ein impulsförmiges Signal. Das Proportionalventil 15 ist an die Druckmittelquelle 4 angeschlossen und gibt an seinem Ausgang einen Bremsmittel­ druck ab, der dem Signal auf der Leitung 9 proportional ist. Dieser Bremsmitteldruck soll im Ergebnis den Bremszylin­ dern 11.1 bis 11.4 des Anhängers zugeführt werden. Würde man diesen Druck aber unmittelbar dem mit der Select-high- Funktion ausgestatteten Anhängerbremsventil 6 zuführen, so wäre damit die automatische lastabhängige Bremsung nicht möglich, da in den meisten Fällen, insbesondere bei leeren oder unvollständig beladenen Anhängern der Bremsmitteldruck für den Anhänger kleiner sein muß als der für das Zugfahr­ zeug. Das Anhängerbremsventil würde daher in den meisten Fällen den höheren Bremsmitteldruck für das Zugfahrzeug zum Anhängerfahrzeug weiterleiten.

Nach der Erfindung ist daher vorgesehen, daß der Ausgangs­ druck des Proportionalventiles 15 je einem Eingang von Magnetventilen 16 und 18 zugeführt wird. Der andere Eingang des Magnetventiles 16 ist an den Vorderachsbremskreis 5 angeschlossen bzw. beim Magnetventil 18 an den Hinterachs­ bremskreis 6. Die beiden Magnetventile 16 und 18 werden durch ein elektrisches Steuersignal auf einer Leitung 20 gemeinsam von der EBS 13 angesteuert. Dabei sind die beiden Ventile 16 und 18 als Fail-safe-Ventile ausgebildet, d. h. bei normalen Betriebsbedingungen mit einwandfrei funktionie­ render EBS 13 sind beide Ventile 16 und 18 aktiv erregt und verbinden in der erregten Stellung den Ausgang des Proportionalventiles 15 über Leitungen 17 bzw. 19 mit den beiden Eingängen des Anhängerbremsventiles 6, das hier als Relaisventil ausgebildet ist und die beschriebene Select- high-Funktion hat. Da die beiden Drücke auf den Leitungen 17 und 19 bei diesem Betriebszustand gleich groß sind, nämlich dem Ausgangsdruck des Proportionalventiles 15 entsprechen, wird unabhängig von der Select-high-Funktion dieser Druck über die Leitung 8 und die Kupplung 9 zu den Bremszylin­ dern 11.1 bis 11.4 des Anhängers 10 durchgeschaltet. Im aktiven Zustand sperren also die Ventile 16 und 18 den Bremsdruck auf den Leitungen 5 und 6 gegenüber dem Anhänger­ bremsventil 6 ab, so daß bei aktiv erregten Ventilen 16 und 18 nur der von dem Proportionalventil 15 modulierte Druck zum Anhänger 10 weitergeleitet wird.

Bei einer Störung der EBS 13 wird dagegen das elektrische Signal auf der Leitung 20 abgeschaltet und die beiden Venti­ le 16 und 18 kehren aufgrund einer Federkraft in ihre in Fig. 2 dargestellte Ruhestellung zurück. In dieser Ruhestel­ lung wird der mit dem Ausgang des Proportionalventiles 15 verbundene Eingang der Ventile 16 und 18 abgesperrt und die Druckmittelleitungen 5 und 6 werden mit den Leitungen 17 und 19 verbunden. In diesem Falle arbeitet die Bremsanlage dann in herkömmlicher Weise und leitet den höheren der beiden Drücke auf den Leitungen 5 und 6 zum Anhänger weiter, womit alle Sicherheitsanforderungen bei Ausfall des elektro­ nischen Bremssystems 13 erfüllt sind.

Die Ventile 16 und 18 können dabei Bestandteil eines modifi­ zierten Anhängersteuerventiles sein, das beispielsweise als Relaisventil realisiert ist, das über zwei Steuereingänge verfügt. Dies setzt natürlich einen Vorderachsbremskreis und einen Hinterachsbremskreis voraus.

Zusammengefaßt wird mit der Erfindung durch Installation eines vor das Anhängersteuerventil 6 geschalteten Proportio­ nalventiles 15 und mindestens eines geeigneten Fail-safe-Ven­ tiles 16 für den Eingang eines Bremskreises des Zugfahrzeuges eine ALB-Funktion realisiert oder simuliert, ohne daß weitere Ventile oder eine aufwendige Sensorik am Anhänger oder Sattelauflieger erforderlich wären.

Claims (2)

1. Bremsanlage zur Steuerung der Bremsung eines Anhängers in einem Fahrzeugverbund bestehend aus einem Zugfahr­ zeug und einem Anhänger mit folgenden, ausschließlich am oder im Zugfahrzeug angeordneten Baugruppen:
eine Druckmittelquelle;
ein vom Fahrer betätigbares Führerbremsventil, das mit der Druckmittelquelle verbunden ist;
zwei mit dem Führerbremsventil verbundene Bremskreise;
ein mit den beiden Bremskreisen verbundenes Anhängerbremsventil, das zwei Eingänge und einen Ausgang aufweist, wobei der Ausgang des An­ hängerbremsventiles mit Bremszylindern des Anhängers verbindbar ist;
mehreren Sensoren und einer mit diesen verbundenen elektronischen Bremssteuereinrichtung;
mindestens ein Fail-safe-Ventil mit mindestens einem Eingang und einem Ausgang, wobei ein Eingang mit einem Ausgang des Führerbremsventils und der Ausgang des Fail-safe-Ventiles mit einem Eingang des Anhängerbremsventiles verbunden ist und wobei das mindestens eine Fail-safe-Ventil von der elektronischen Bremssteuereinrichtung mit einem elektrischen Signal angesteuert wird, das bei fehlerfreier Funktion der elektronischen Bremssteuereinrichtung das Fail-safe-Ven­ til erregt, wobei das Fail-safe-Ventil in erregtem Zustand Druckmittel von dem Bremssteuerventil gegenüber dem Anhängerbremsventil absperrt und im nicht erregten Zustand Bremsdruck von dem Führerbremsventil zu dem Anhängerbremsventil durchläßt,
dadurch gekennzeichnet, daß
die beiden Bremskreise (5, 6) Druckmittel vom Führerbremsventil (2) zu Bremszylindern (5.1, 5.2; 6.1, 6.2) des Zugfahrzeuges (1) leiten;
das Anhängerbremsventil (6) als Select-high-Ventil ausgebildet ist, das den höheren Druck an einem seiner Eingänge mit dem Ausgang (8) verbindet;
die Bremssteuereinrichtung (13) den Beladungszustand des Anhängers ermittelt und in Abhängigkeit von diesem Beladungszustand ein elektrisches Ausgangssignal erzeugt, das dem am Anhänger (10) einzusteuernden Bremsdruck proportional ist;
ein von dem elektrischen Signal gesteuertes Pro­ portionalventil (15) vorgesehen ist, das an die Druckmittelquelle (4) angeschlossen ist und an seinem Druckmittelausgang einen dem elektrischen Signal proportionalen Druck ausgibt;
beide Bremskreise (5, 6) jeweils über ein eigenes Fail-safe-Ventil (16, 18) mit je einem Eingang des Anhängerbremsventiles (6) verbunden sind;
beide Fail-safe-Ventile (16, 18) gemeinsam von der elektronischen Bremssteuerung (13) angesteuert werden;
der Ausgang des Proportionalventiles (15) je einem zweiten Eingang der beiden Fail-safe-Ventile (16, 18) zugeführt wird; und
die Fail-safe-Ventile (16, 18) als Umschaltventile ausgebildet sind, die im erregten Zustand den Ausgang des Proportionalventiles (15) mit dem zugeordneten Eingang des Anhängerbremsventiles (6) verbinden und im nicht erregten Zustand den Ausgang des Proportionalventiles (15) gegenüber dem Anhängerbremsventil (6) absperren und die Ausgänge des Führerbremsventiles (2) mit dem jeweiligen Eingang des Anhängerbremsventiles (6) verbinden.

2. Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Anhängerbremsventil (6) als Relaisventil ausge­ bildet ist.