DE19843580A1

DE19843580A1 - Bremsanlage

Info

Publication number: DE19843580A1
Application number: DE1998143580
Authority: DE
Inventors: Karl-Fritz Heinzelmann
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1998-09-23
Filing date: 1998-09-23
Publication date: 2000-03-30

Abstract

Die Erfindung geht aus von einer Bremsanlage mit einer Reibungsbremse (5) und mindestens einer verschleißfreien Dauerbremse (12). Eine elektronische Steuereinheit (9) teilt die gewünschte, von einem elektrischen Signal (S) eines Bremswertgebers (7) vorgegebene Bremskraft (B) zwischen der Reibungsbremse (5) und der Dauerbremse (12) auf. Es wird vorgeschlagen, daß beim Betätigen der Dauerbremse (12) die Reibungsbremse (5) mit einem Druck beaufschlagt wird, der zunächst dem Signal (S) des Bremswertgebers (7) entspricht und mit zunehmender Bremskraft (B) der Dauerbremse (12) so verringert wird, daß die gesamte Bremskraft (B) dem Signal (S) des Bremswertgebers (7) entspricht. Somit wird die Reibungsbremse (5) mit einer kurzen Ansprechzeit voll wirksam, während bei längerem Bremsen die Dauerbremse (12) die volle Bremsleistung übernimmt und die Reibungsbremse vor Überlastung schützt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Bremsanlage nach dem Ober begriff von Anspruch 1.

Bremsanlagen, insbesondere für Nutzfahrzeuge wie z. B. Lastkraftwagen, Baumaschinen, Kettenfahrzeuge usw. besitzen in der Regel eine als Betriebsbremse dienende Reibungsbrem se und mindestens eine verschleißfreie Dauerbremse, z. B. einen hydrodynamisch, hydrostatisch oder elektrisch wirken den Retarder. Während die Reibungsbremsen üblicherweise an den Rädern angeordnet sind, wirkt die verschleißfreie Dau erbremse entweder auf eine Antriebswelle zwischen einem Motor und einem Getriebe oder auf den Antriebsstrang zwi schen dem Getriebe und den Rädern. Die Dauerbremse, deren Bremswirkung stark drehzahlabhängig ist, wird bei langen Bremsfahrten, z. B. im Gefälle, betätigt, weil sie große Bremsleistungen verschleißfrei aufnehmen kann ohne ther misch überbelastet zu werden.

Im allgemeinen werden die unterschiedlichen Bremssy steme separat betätigt, und zwar die Reibungsbremse durch eine Trittplatte, der Retarder durch einen Bremsstufen schalter und die Motorbremse mittels eines separaten Fuß schalters. Wird die Reibungsbremse allein über die Tritt platte betätigt, werden die Dauerbremsen nicht oder nur sehr selten genutzt, so daß die Bremsbeläge stark ver schleißen und die Bremsen bei langen Bremsvorgängen durch Überhitzung ausfallen können. Werden allein die Dauerbrem sen durch einen Bremsstufenschalter eingeschaltet, besteht der Nachteil, daß die Bremswirkung im allgemeinen prinzip bedingt verzögert einsetzt und die Bremswirkung mit abneh mender Fahrzeuggeschwindigkeit nachläßt.

Es sind auch Trittplattenventile bekannt, bei denen zunächst die Dauerbremse betätigt wird und nach einem vor gegebenen Pedalweg die Reibungsbremse zugeschaltet wird. Ferner ist es möglich, die Dauerbremse und die Reibungs bremse gleichzeitig über die Trittplatte zu betätigen. Da bei kann es jedoch durch den zeitverzögerten Bremskraftauf bau der Dauerbremse zu einem zu starken Bremsen des Fähr zeugs führen.

Aus dem Aufsatz "Elektronisch geregelte Nutzfahrzeug bremse", ATZ automobiltechnische Zeitschrift 96 (1994), Seite 506 bis 510, ist eine Bremsanlage bekannt, bei der Druckregelmodule einer Reibungsbremse durch ein CAN, Con troler Area Network, mit einem zentralen Steuergerät kommu nizieren. Ferner wird in Erwägung gezogen, daß neben den Reibungsbremsen verschleißfreie Dauerbremsen wie Motorbrem sen und Retarder vorgesehen sind. Es wird vorgeschlagen, alle im Nutzfahrzeug vorhandenen Funktionen zum Betätigen der verschiedenen Bremssysteme durch die Elektronik im Sin ne eines Bremsmanagements zusammenzufassen. Aufgrund des Fahrerwunsches nach Verzögerung soll die Steuerung selbst tätig den hinsichtlich Sicherheit und Wirtschaftlichkeit optimalen Einsatz und die Koordination der verschiedenen Bremsen innerhalb und zwischen den Fahrzeugteilen überneh men. So ermöglicht die Elektronik, den vom Bremswertgeber als elektrisches Signal vorhandenen Verzögerungswunsch des Fahrers sinnvoll über CAN auf die Dauerbremse oder Rei bungsbremse zu verteilen. Dabei sind zusätzliche Signale, wie z. B. die Achslast, auch in Dauerbremsen vorteilhaft zu integrieren.

Es ist ferner aus der DE 31 15 444 A1 eine Bremsanlage bekannt, bei der das zum Betätigen der Reibungsbremse vor gesehene hydraulische oder pneumatische Drucksteuerventil gleichzeitig das Füllventil des Retarders betätigt. An das Drucksteuerventil ist ferner ein Korrekturventil ange schlossen, über das beim Bremsen ein Regelglied des Druck steuerventils durch eine Verbindung mit einem Retar derinnenraum dahingehend beeinflußt wird, daß die Reibungs bremsen zunächst mit einem höheren Betätigungsdruck beauf schlagt und mit ansteigendem Bremsmoment und dem entspre chenden Innendruck sukzessive mit dem Druck betätigt wer den, welcher dem Verteilungsverhältnis bei voller Bremswir kung des Retarders entspricht. Dadurch setzt bei einer Ge fahrbremsung sofort eine volle Bremswirkung ein. Da die Reibungsbremsen nur für den Zeitraum bis zur Erzielung des vollen Bremsmoments im Retarder für eine hohe Bremsleistung in Anspruch gehommen werden, ist die Gefahr einer Überbela stung der Reibungsbremsen ausgeschlossen und die Fahrsi cherheit gewährleistet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gat tungsgemäße Bremsanlage bezüglich ihres Ansprechverhaltens und Verschleißes sowie der Sicherheit und Komforts zu ver bessern. Sie wird gemäß der Erfindung durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Nach der Erfindung wird beim Betätigen der Dauerbremse die Reibungsbremse mit einem Druck beaufschlagt, der zu nächst dem Signal des Bremswertgebers entspricht und mit zunehmender Bremskraft der Dauerbremse so verringert wird, daß die gesamte Bremsleistung der Reibungsbremse und der Dauerbremsen dem Signal des Bremswertgebers entspricht. Es wird davon ausgegangen, daß die Reibungsbremse vor der Dau erbremse oder höchstens gleichzeitig mit dieser betätigt wird. Dadurch spricht die Bremsanlage sofort an und stellt eine dem Fahrerwunsch entsprechende Bremskraft zur Verfü gung. Dies gibt dem Fahrer das Gefühl der Sicherheit und ermöglicht einen komfortablen, sanften Bremsvorgang, ohne den Bremsdruck der Reibungsbremse über das gewünschte Maß hinaus zu erhöhen. Um die Reibungsbremse zu schonen, wird diese bei längeren Bremsvorgängen durch die Dauerbremse entlastet, indem mit zunehmender Bremskraft der Dauerbremse der Druck der Reibungsbremse verringert wird. Dabei wird die gesamte gewünschte Bremsleistung entsprechend dem Si gnal des Bremswertgebers konstant gehalten. Sinkt die Bremskraft der Dauerbremse aufgrund einer verringerten Fahrzeuggeschwindigkeit unter den vom Bremswertgeber vorge gebenen Wert, ist es zweckmäßig, den Druck in der Reibungs bremse wieder zu erhöhen, um stufenlos das Fahrzeug bis zum Stillstand abbremsen zu können.

Grundsätzlich kann die Dauerbremse vom Fahrer über einen Bremsschalter zugeschaltet werden, wobei die Brems kraft der Dauerbremse stufenlos oder gestuft gesteuert wer den kann. Entsprechend der angeforderten Bremskraft wird die Bremskraft der Reibungsbremse durch die Bremskraft der Dauerbremse reduziert. Um den Fahrer weitgehend zu entla sten, ist es zweckmäßig, daß die Dauerbremse automatisch zur Reibungsbremse zugeschaltet wird. Dabei wird die Brems kraft der Dauerbremse zweckmäßigerweise abhängig von dem Signal des Bremswertgebers, Fahrparametern, wie z. B. Fahr geschwindigkeit und Beschleunigung, und/oder Fahrzeugpara metern, wie z. B. Fahrzeuggewicht, Zuladung usw., automa tisch ausgewählt.

Damit die Dauerbremse nicht zu häufig bei kurzzeitigem Bremsen anspricht, kann es zweckmäßig sein, daß die Dauer bremse mit einem Zeitverzug zur Reibungsbremse betätigt wird. Wird während dieses Zeitintervalls die Bremsung abge brochen, wird die Dauerbremse nicht gestartet, so daß nur die komfortablere Reibungsbremse zum Einsatz kommt.

In der Regel reicht es aus, daß für die Bremsanlage eine zentrale, elektronische Steuereinheit vorgesehen ist. Um aber den unterschiedlichen Anforderungen verschiedener Bremssysteme gerecht zu werden, kann es zweckmäßig sein, für die Reibungsbremse und die Dauerbremse getrennte elek tronische Steuereinheiten vorzusehen, die über Datenbusse, z. B. einem CAN-Bus, miteinander verbunden sind. Dadurch wird gleichzeitig die Sicherheit erhöht, da bei diversitä ren Bremssystemen zusätzlich eine Redundanz in den elektro nischen Steuereinheiten gegeben ist.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeich nungsbeschreibung. In der Zeichnung sind Ausführungsbei spiele der Erfindung dargestellt. Die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusam menfassen.

Es zeigt:

Fig. 1 einen schematischen Aufbau einer erfindungs gemäßen Bremsanlage,

Fig. 2 eine Variante zu Fig. 1,

Fig. 3 einen Kennlinienverlauf der Bremskraft über der Zeit und

Fig. 4 einen Kennlinienverlauf des Signals eines Bremswertgebers über der Zeit.

Die Bremsanlage nach Fig. 1 ist für ein Dreiachsfahr zeug gedacht, an dessen Rädern 4 Reibungsbremsen 5 angeord net sind. Die Räder 4 der hinteren Achsen werden von einem Motor 10 über ein Getriebe 11 und Antriebswellen 16 ange trieben. Zwischen dem Getriebe 11 und den Rädern 4 ist eine Dauerbremse 12 vorgesehen, die auf die Antriebswelle 16 wirkt. Die Dauerbremse 12 kann ein hydrodynamisch, hydro statisch oder elektrisch wirkender Retarder sein. Als Dau erbremse 12 kann auch der Motor 10 selbst wirken, z.B. wenn er eine Hubkolbenbrennkraftmaschine ist, deren Gaswechsel ventile entsprechend gesteuert werden.

Der Fahrer des Fahrzeugs gibt seinen Bremswunsch über ein Bremspedal 1 an einen Bremswertgeber 6 weiter, wobei der Winkel α am Bremspedal ein Maß für den Bremswunsch ist. Entsprechend dem Bremswunsch erzeugt der Bremswertgeber 6 ein Signal S. das an eine elektronische Steuereinheit 8 mit einem Mikroprozessor weitergeleitet wird. Die Steuerein heit 8 betätigt über Signalleitungen 13 zum einen die Rei bungsbremsen 5, den Motor 10 und die Dauerbremse 12. Dabei ist es möglich, daß die Dauerbremse 12 nur zugeschaltet wird, wenn ein Bremskraftstufenschalter 2 betätigt wird, der verschiedene Bremskraftstufen 3 aufweist. Bei einer automatischen Ansteuerung der Dauerbremse 12 kann der Bremsstufenschalter 2 entfallen und die Dauerbremse 12 nach Programmen, die in der Steuereinheit 8 abgelegt sind in Abhängigkeit von der Stellung des Bremspedals 1 bzw. des vom Bremswertgeber 6 erzeugten Signals sowie von anderen Fahr- und Fahrzeugparametern betätigt werden. Die Signale der Fahr- und Fahrzeugparameter liegen am Eingang 17 der Steuereinheit 8 an. Besitzt das Fahrzeug einen Anhänger, so können die Bremsen des Anhängers über einen Anhängeran schluß 14 angesteuert werden.

Die Bremsanlage nach Fig. 2 unterscheidet sich von der Bremsanlage nach Fig. 1 dadurch, daß für die Dauerbremse 12 eine separate elektronische Steuereinheit 9 vorgesehen ist, die über einen Datenbus 15 mit der Steuereinheit 8 verbun den ist. Zweckmäßigerweise ist der Eingang 17 für die Si gnale der Fahr- und Fahrzeugparameter an der Steuerein heit 9 vorgesehen. Ferner erhält die Steuereinheit 9 ein Signal eines zweiten Bremswertgebers 7 in Abhängigkeit von der Stellung des Bremspedals 1, insbesondere vom Winkel α. Durch die zwei voneinander unabhängig Wirkenden Bremswert geber 6 und 7 sowie der elektronischen Steuereinheit 8 und 9 ist eine Redundanz in der elektronischen Steuerung gegeben, die zusammen mit den diversitären Bremssystemen der Reibungsbremse 5 und der Dauerbremse 12 einen hohen Grad an Sicherheit gewährleistet.

Fig. 3 und Fig. 4 zeigen den zeitlichen Ablauf eines Bremsvorgangs. Auf den Abszissen 18 und 19 ist die Zeit t aufgetragen, während die Koordinate 20 die Bremskraft B und die Koordinate 21 das Signal des Bremswertgebers 6 darstel len. Zu Beginn des Bremsvorgangs wirkt das Signal S ent sprechend dem Winkel α des Bremspedals 1 nach der Kennli nie 28, bis es die Sollwertkennlinie 29 erreicht. Die elek tronische Steuereinheit 8 erzeugt mit einer geringen Verzö gerung entsprechend der Kennlinie 22 eine Sollbremskraft an der Reibungsbremse 5. Wird die Dauerbremse 12 gleichzeitig mit der Reibungsbremse 5 gestartet, nimmt die Bremskraft der Dauerbremse 12 entsprechend der Kennlinie 24 zu bis sie die gewünschte Bremskraft erreicht und in die horizontale Kennlinie 25 übergeht. Im gleichem Maße, wie die Brems kraftdauerbremse 12 zunimmt, wird die Bremskraft der Rei bungsbremse 5 entsprechend der Kennlinie 23 auf null zu rückgeführt. Sollte sich durch eine Verzögerung des Fahr zeugs ergeben, daß die Bremskraft der Dauerbremse 12 unter den Wert 25 fällt, müßte der Druck an der Reibungsbremse 5 wieder entsprechend erhöht werden, so daß die gesamte Bremskraft aus der Summe der Einzelbremskräfte von Rei bungsbremse 5 und Dauerbremse 12 konstant bleibt.

Um zu vermeiden, daß die Dauerbremse 12 auch bei kur zen Bremsvorgängen anspricht und möglicherweise den Komfort beeinträchtigt, kann es zweckmäßig sein, daß die Dauerbrem se 12 erst nach einem Zeitintervall Δt gestartet wird. In Fig. 3 ist eine zeitlich verschobene Kennlinie 26 der Dau erbremse 12 gestrichelt eingezeichnet, die der Kennlinie 24 entspricht. Ferner entspricht die gestrichelt gezeichnete Kennlinie 27 der Kennlinie 23 der Reibungsbremse 5.

Wie aus den Diagrammen hervorgeht erreicht die Brems anlage bereits nach einer kurzen Ansprechzeit die gewünsch te Bremskraft, wobei die Reibungsbremse 5 durch die ver schleißfreie Dauerbremse 12 weitgehend entlastet wird, ohne den Komfort der Bremsanlage und die Sicherheit des Fahr zeugs zu gefährden.

Bezugszeichenliste

1

Bremspedal

2

Bremskraftstufenschalter

3

Position

4

Rad

5

Reibungsbremse

6

Bremswertgeber

7

Bremswertgeber

8

Steuereinheit

9

Steuereinheit

10

Motor

11

Getriebe

12

Dauerbremse

13

Signalleitungen

14

Anhängeranschluß

15

Datenbus

16

Antriebswelle

17

Eingang

18

Ordinate

19

Ordinate

20

Koordinate

21

Koordinate

22

Kennlinie

23

Kennlinie

24

Kennlinie

25

Kennlinie

26

Kennlinie

27

Kennlinie

28

Kennlinie

29

Kennlinie
BBremskraft
SSignal
αBremspedalwinkel
ΔtZeitintervall
tZeit

Claims

1. Bremsanlage mit einer Reibungsbremse (5) und minde stens einer verschleißfreien Dauerbremse (12) sowie mit einer elektronischen Steuereinheit (9), die die gewünschte, von einem elektrischen Signal (S) eines Bremswertgebers (7) vorgegebene Bremskraft (B) zwischen der Reibungsbremse (5) und der Dauerbremse (12) aufteilt, dadurch gekenn zeichnet, daß beim Betätigen der Dauerbremse (12) die Reibungsbremse (5) mit einem Druck beaufschlagt wird, der zunächst dem Signal (S) des Bremswertgebers (7) ent spricht und mit zunehmender Bremskraft (B) der Dauerbrem se (12) so verringert wird, daß die gesamte Bremskraft (B) der Reibungsbremse (5) und der Dauerbremse (12) dem Si gnal (S) des Bremswertgebers (7) entspricht.

2. Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß die Dauerbremse (12) auto matisch zur Reibungsbremse (5) zugeschaltet wird.

3. Bremsanlage nach Anspruch 2, dadurch ge kennzeichnet, daß die Dauerbremse (12) nach einem vorgegebenen Zeitintervall (Δt) zugeschaltet wird.

4. Bremsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremskraft (B) der Dauerbremse (12) abhängig von dem Si gnal (S) des Bremswertgebers (7), Fahrparametern und/oder Fahrzeugparametern automatisch ausgewählt wird.

5. Bremsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß die Dau erbremse (12) Bremskraftsstufen (3) aufweist, von denen eine abhängig von dem Signal (S) des Bremswertgebers (6), Fahrparametern und/oder Fahrzeugparametern automatisch aus gewählt wird.

6. Bremsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß für die Reibungsbremse (5) und die Dauerbremse (12) getrennte elek tronische Steuereinheiten (8, 9) vorgesehen sind, die über Datenbusse miteinander verbunden sind.