DE19750392A1 - Ausfallsichere elektro-pneumatische Bremssteuerung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine ausfallsichere elektro­ pneumatische Bremssteuerung gemäß dem Oberbegriff des Patent­ anspruches 1.

Eine derartige elektro-pneumatische Bremssteuerung ist aus der EP 0 088 911 B2 bekannt. Das dort verwendete Relais­ ventil weist einen elektrischen und einen pneumatischen Steuereingang auf. Bei intakter Bremsanlage wird das Relais­ ventil durch einen elektrischen Steuerkreis angesteuert. Ist der elektrische Steuerkreis gestört oder fällt er aus, so ist durch einen pneumatischen Steuerkreis lediglich eine Mindestbremswirkung einer Hilfsbremse gewährleistet.

Die DE 42 06 240 A1 beschreibt eine Bremsanlage, bei der ein Stellventil zur Ansteuerung eines Bremszylinders aus­ schließlich elektrisch durch ein elektronisches Steuergerät angesteuert wird. Somit ist bei einer Störung des elektri­ schen Steuerkreises eine kontrollierte Abbremsung nicht möglich.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine elektro-pneumatische Bremssteuerung für Hinterachsbremsen eines Straßenfahrzeugs zu schaffen, bei der auch bei Ausfall oder Störung eines elektronischen Steuerkreises der Bremssteuerung die Funktion der Bremse vollständig durch eine pneumatische Steuerung aufrecht erhalten wird.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbil­ dungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Das Grundprinzip der Erfindung besteht darin, zur Bremssteue­ rung ein Relaisventil mit einem Versorgungsdruckeingang, einem Bremsdruckausgang und zwei pneumatischen Steuerdruck­ eingängen zu verwenden, wobei zur Bremssteuerung derjenige der beiden Steuerdruckeingänge herangezogen wird, an dem ein größerer Druck anliegt ("Select-High"-Prinzip). Einer der Steuerdruckeingänge ist mit einem pneumatischen Ausgang eines durch einen elektronischen Kreis angesteuerten Proportionalventils verbunden und der andere Steuerdruck­ eingang ist mit einem Ausgang eines Bremskraftreglers verbunden. Der Bremskraftregler ist so eingestellt, daß sein Ausgangsdruck etwas unter dem des Proportionalventils liegt, so daß bei ungestörtem elektronischen Kreis der Druck des Proportionalventils Vorrang hat.

Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung ergibt sich aus der redundanten Ansteuerung des Relaisventils. So wird bei Ausfall des elektronischen Kreises "automatisch" der Ausgangsdruck des Bremskraftreglers als Steuereingangsdruck verwendet. Kommt es anstatt eines Totalausfalls des elektronischen Kreises zu einer Störung, bei der z. B. das Proportionalventil einen zu niederen Steuerdruck liefert, so wird ebenfalls der redundant bereit gestellte Steuerdruck des Bremskraftreglers verwendet und ein Bremsvorgang rein pneumatisch gesteuert. Dieses Prinzip läßt sich insbesondere in eine zweikreisige pneumatische Bremsanlage eines Nutzfahrzeugs integrieren.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung wird das Proportional­ ventil durch eine Steuerelektronik angesteuert, die bei­ spielsweise mit anderen elektronischen Schaltkreisen zu einer zentralen Steuereinheit zusammenfaßbar ist.

Vorzugsweise arbeitet der Bremskraftregler rein pneumatisch und weist einen oder zwei pneumatische Steuereingänge auf, denen pneumatische Hinterachslastsignale zugeführt werden, so daß auch bei einer Störung des elektronischen Kreises eine lastabhängige Bremskraftregelung bei voller pneumati­ scher Zweikreisigkeit möglich ist. Anstatt eines pneumati­ schen Bremskraftreglers (ohne Relaisventil) kann auch ein mechanischer Bremskraftregler verwendet werden.

Die Steuerelektronik verarbeitet zahlreiche Eingangssignale. Außer ein durch ein Betriebsbremsventil geliefertes Eingangs­ signal verarbeitet die Steuerelektronik von Hinterachslast­ sensoren gelieferte elektrische Hinterachslastsignale, die durch Druck-/Spannungswandler aus pneumatischen Hinter­ achslastsignalen erzeugt werden. Somit kann bei ungestörtem elektronischen Kreis die lastabhängige Bremskraftregelung elektronisch erfolgen. Ferner kann der Steuerelektronik das durch einen Druck-/Spannungswandler umgewandelte Brems­ druckausgangssignal des Relaisventils zugeführt werden, was eine Rückkopplung darstellt und eine exakte Regelung ermöglicht.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbei­ spiels im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine Ventilanordnung gemäß dem Grundprinzip der Erfindung; und

Fig. 2 ein Schaltbild einer gesamten Bremssteuerung gemäß der Erfindung.

Fig. 1 zeigt ein Relaisventil 1, ein Proportionalventil 2 und einen Bremskraftregler 3. Das Relaisventil 1 und das Proportionalventil 2 weisen Eingänge 4 bzw. 5 auf, die mit einer Versorgungsdruckleitung 6 verbunden sind. Dem Proportionalventil 2 wird ein elektrisches Signal 7 zuge­ führt, woraus mit dem Eingangssignal 5 ein pneumatisches Steuersignal 8 gebildet wird, das dem Relaisventil 1 zuge­ führt wird. Dem rein pneumatisch arbeitenden Bremskraftreg­ ler 3 wird durch ein Betriebsbremsventil (vgl. Fig. 2) ein Eingangssignal 9 zugeführt. Über zwei Steuereingänge 10 und 11 werden dem Bremskraftregler 3 pneumatische Hinterachs­ lastsignale 10 und 11, entsprechend einer momentanen Bela­ stung der Hinterachse des Fahrzeugs, zugeführt. Aus der Hinterachsbelastung 10 und 11 und dem von einem Fahrer über das Betriebsbremsventil vorgegebene Eingangssignal 9 wird durch den Bremskraftregler 3 ein pneumatisches Steuer­ signal 12 erzeugt, das dem Relaisventil 1 zugeführt wird.

Bei ordnungsgemäßer Funktionsweise der Bremsanlage ist der Druck des Steuersignals 12 etwas kleiner als der Druck des Steuersignals 8, das vom Proportionalventil 2 geliefert wird. Das Relaisventil 1 ist so konzipiert, daß es dasjenige Steuersignal 8 bzw. 12 mit dem höheren Druck verwendet, im Normalfall also das Steuersignal 8. Mit diesem Signal 8 und dem an die Versorgungsdruckleitung 6 angeschlossenen Eingang 4 erzeugt das Relaisventil 1 ein Bremsdruckausgangs­ signal 13, das zur Erzeugung von Bremskräften an Hinterachs­ bremsen verwendet wird (vgl. Fig. 2).

Fig. 2 zeigt ein Schaltbild einer gesamten Bremsanlage, in welche die in Fig. 1 gezeigte Schaltungsanordnung inte­ griert ist. Außer dem Relaisventil 1, dem Proportionalven­ til 2 und dem Bremskraftregler 3 weist die Bremsanlage ein Betriebsbremsventil 14, eine Steuerelektronik 15 und Druckspannungswandler 16, 17 und 18 auf.

Das durch das Relaisventil 1 erzeugte Bremsdruckausgangssig­ nal 13 wird durch den Druckspannungswandler 16 in ein elek­ trisches Signal 19 umgewandelt und der Steuerelektronik 15 zugeführt. Ferner wird der Steuerelektronik 15 über das Betriebsbremsventil 14 ein Signal 65 zugeführt, das von einem Fahrer unmittelbar durch eine Bremspedalstellung vorgegeben wird. Erzeugt wird von der Steuerelektronik 15 das elektrische Signal 7, das dem Proportionalventil 2 als Steuersignal zugeführt wird. Somit stellt das elektrische Signal 19, das durch Umwandlung des pneumatischen Signals 13 erzeugt wird, ein Rückkopplungssignal dar, wodurch über die Steuerelektronik 15 eine Regelung des Bremsdruckausgangs­ signals 13 möglich ist.

Das Bremsdruckausgangssignal 13 wird über ABS-Ventile 20 und 21 Bremszylindern 22 bzw. 23 zugeführt, die Bremsen von Hinterradpaaren 24 und 25 betätigen. An den Hinterrä­ dern 24 und 25 sind Sensoren 26, 27, 28 und 29 angebracht, deren Ausgangssignale elektronisch weiter verarbeitbar sind, indem sie z. B. der Steuerelektronik 15 zugeführt und zur Dosierung der Bremswirkung herangezogen werden.

Ferner sind im Bereich der Hinterräder 24 und 25 Luftbälge 30 und 31 angeordnet, die Kräfte, entsprechend einer momentanen Belastung einer Hinterachse (nicht dargestellt) eines Fahr­ zeugs, sensieren und entsprechende Hinterachslastdrucksigna­ le 32 und 33 erzeugen. Der Luftbalg 30 ist dem rechten Hinterrad 24 und der Luftbalg 31 dem linken Hinterrad 25 zugeordnet, so daß die lastabhängige Bremskraftregelung für die beiden Hinterräder 24 bzw. 25 separat erfolgen kann. Die durch die Luftbälge 30 und 31 erzeugten Hinter­ achslastdrucksignale 32 und 33 werden den Steuereingängen 10 bzw. 11 des Bremskraftreglers 3 zugeführt.

Zusätzlich werden die Hinterachslastdrucksignale 32 und 33 durch die Druck-/Spannungswandler 17 und 18 in elektrische Signale 34 bzw. 35 umgewandelt und können somit elektronisch weiter verarbeitet werden (z. B. durch die Steuerelektro­ nik 15).

Das Hinterachslastdrucksignal 32 ist mit einem Luftfederungs­ ventil 36 und das Hinterachslastdrucksignal 33 mit einem entsprechenden Luftfederungsventil 37 verbunden. Ferner sind die beiden Luftfederungsventile 36 und 37 durch eine Verbindungsleitung 38 miteinander verbunden, an die eine Druckversorgungsleitung 39 angeschlossen ist. Die Druckver­ sorgungsleitung 39 ist mit einem Speicher 40 verbunden.

Weitere Speicher 41 und 42 versorgen über entsprechende Druckleitungen 43 und 44 das Betriebsventil 14, wobei der Speicher 42 zusätzlich über die Versorgungsdruckleitung 6 mit dem Relaisventil 1 und dem Proportionalventil 2 verbunden ist. Ein weiterer Speicher 45 versorgt über eine Drucklei­ tung 46 ein Anhängerfahrzeug (nicht dargestellt). Von der Druckleitung 46 zweigt eine Druckleitung 47 ab, die über ein Rückschlagventil 48 mit einem Feststellbremsventil 49 und einem Ventil 50 verbunden ist. Das Feststellbremsven­ til 49 ist über eine Druckleitung 51 mit dem Anhängerfahrzeug verbindbar und über eine weitere Druckleitung 52 mit dem Ventil 50 verbunden. Das Ventil 50 ist über eine Verbindungs­ leitung 53 mit den beiden Bremszylindern 22 und 23 verbunden, wodurch eine Feststellbremsfunktion realisiert wird.

Das Betriebsbremsventil 14 ist über eine Druckleitung 54 ebenfalls mit dem Anhängerfahrzeug verbindbar. Ferner ist das Betriebsbremsventil 14 über eine Druckleitung 55 mit ABS-Ventilen 56, 57 und zugeordneten Bremszylindern 58 und 59 zur Betätigung von Bremsen an Vorderrädern 60 und 61 verbunden. An den Vorderrädern 60 und 61 sind Sensoren 62, 63, 64 und 65 angebracht, die elektrische Signale erzeugen, die beispielsweise durch die Steuerelektronik 15 weiter verarbeitbar sind.

Bei ordnungsgemäßer Funktionsweise der Bremsanlage wird vom Fahrer über das Betriebsbremsventil 14 und die Elektro­ nik 15 das Bremsdruckausgangssignal 13 erzeugt, das den Hinterachsbremszylindern 22 und 23 über die ABS-Ventile 20 und 21 zugeführt wird. Die Stärke dieser Bremssignale wird durch die Steuerelektronik 15 in Abhängigkeit von den Belastungen der Hinterräder 24 und 25 berechnet, auf der Grundlage der entsprechenden elektrischen Signale 17 und 18. Zusätzlich wird die Hinterachsbelastung durch die pneumatischen Signale 32 und 33 dem Bremskraftregler 3 zugeführt, der damit und mit dem vom Betriebsbremsventil 14 gelieferten Eingangssignal 9 das pneumatische Steuersignal 12 erzeugt. Somit sind die Signale 8 und 12 redundante Steuersignale, von denen das Relaisventil 1 dasjenige mit dem höheren Druck zur Störung auswählt, wobei im Normalfall der Druck des Signals 8 größer als der des Signals 12 ist. Ist beispielsweise die Steuerelektronik 15 gestört und fällt das Steuersignal 8 aus, so verwendet das Relaisventil 1 das Steuersignal 12, so daß weiterhin die volle Funktions­ fähigkeit der Bremsanlage gewährleistet ist, d. h. insbesondere die lastabhängige Bremskraftregelung der Hinterradbremsen.

Claims (9)

1. Ausfallsichere elektro-pneumatische Bremssteuerung für Hinterachsbremsen eines Straßenfahrzeugs, wobei die Bremssteuerung ein Relaisventil und einen Brems­ kraftregler aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Relaisventil (1) einen Versorgungsdruckein­ gang (4), einen Bremsdruckausgang (13) und zwei pneuma­ tische Steuerdruckeingänge (8, 12) aufweist, wobei ein erster Steuerdruckeingang (8) mit einem Ausgang eines elektronisch angesteuerten Proportionalven­ tils (2) und ein zweiter Steuerdruckeingang (12) mit einem Ausgang des Bremskraftreglers (3) verbunden ist und derjenige Steuereingang (8, 12) verwendet wird, an dem der größere Druck anliegt.

2. Ausfallsichere Bremssteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bremskraftregler (3) so eingestellt ist, daß sein Ausgangsdruck kleiner als ein Ausgangsdruck des Proportionalventils (2) ist.

3. Ausfallsichere Bremssteuerung nach einem der Ansprü­ che 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Proportionalventil (2) einen von einer Steuer­ elektronik (15) elektronisch angesteuerten Eingang (7) aufweist.

4. Ausfallsichere Bremssteuerung nach einem der Ansprü­ che 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Bremskraftregler (3) rein pneumatisch arbeitet und mindestens einen pneumatischen Steuereingang (10, 11) zur Einsteuerung eines pneumatischen Hinterachs­ lastsignals (32, 33) aufweist und einen weiteren pneu­ matischen Steuereingang (9), der mit einem Ausgang des Betriebsbremsventils (14) verbunden ist.

5. Ausfallsichere Bremssteuerung nach einem der Ansprü­ che 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerelektronik (15) ein Eingangssignal (65) vom Betriebsbremsventil (14) empfängt.

6. Ausfallsichere Bremssteuerung nach einem der Ansprü­ che 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerelektronik (15) von mindestens einem Hinterachslastsensor (30, 31) ein elektrisches Hinter­ achslastsignal (34, 35) empfängt, das durch einen Druck-/Spannungswandler (17, 18) aus einem pneumati­ schen Hinterachslastsignal (32, 33) erzeugt wird.

7. Ausfallsichere Bremssteuerung nach einem der Ansprü­ che 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Bremsdruckausgang (13) des Relaisventils (1) mit einem Druck-/Spannungswandler (16) verbunden ist, der ein elektrisches Signal (19) an die Steuerelektro­ nik (15) liefert.

8. Ausfallsichere Bremssteuerung nach einem der Ansprü­ che 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Bremsdruckausgang (13) des Relaisventils (1) mit je einem ABS-Ventil (20, 21) verbunden ist, die Bremszylinder (22, 23) linker und rechter Hinterrä­ der (24, 25) ansteuern.

9. Ausfallsichere Bremssteuerung nach Anspruch 3 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das pneumatische Hinterachssignal (32, 33) mittels eines mechanisch belasteten Luftbalgs (30, 31) erzeugt wird.