DE19955797A1 - Anhänger-Bremssteuerung - Google Patents
Anhänger-BremssteuerungInfo
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Abstract
Für ein Gespann, bestehend aus einem hydraulisch gebremsten Zugfahrzeug und einem an das Zugfahrzeug angekoppelten pneumatisch gebremsten Anhänger, wird eine Anhänger-Bremssteuerung vorgeschlagen, welche im Zugfahrzeug untergebracht ist. Entsprechend den Bremsdrücken in den Hydraulik-Bremskreisen des Zugfahrzeuges wird ein pneumatischer Bremsdruck erzeugt, der am Zugfahrzeug über Druckleitungen an den Anhänger übertragen wird. Der Abriß von mindestens einer dieser Druckleitungen führt zur Zwangsbremsung des Anhängers. DOLLAR A Wenn eine der Komponenten der Anhänger-Bremssteuerung ausfällt, so ist der Anhänger weiter bremsfähig; es ist zwar möglich, daß es zu einer Reduzierung der Bremskraft in einem bestimmten Rahmen kommt, jedoch ist ein totaler Bremskraft-Ausfall oder eine unkontrollierte Vollbremsung ausgeschlossen. DOLLAR A Die Anhänger-Bremssteuerung ist zweikreisig aufgebaut und speziell die elektrisch steuerbare Ventileinrichtung, welche den Bremsdruck für den Anhänger bereitstellt, ist redundant, d. h. doppelt ausgeführt, so daß der Ausfall einer dieser Ventileinrichtungen keinen Einfluß auf die Bremswirkung des Anhängers hat. DOLLAR A Zusätzlich ist eine spezielle Sicherheits-Philosophie verwirklicht, bei der besonders kritische Elemente auf ihre Funktionsfähigkeit überwacht werden und so laufend ein Funktions-Abbild der gesamten Anlage entsteht. Aufgrund dieses umfassenden Bildes ist bei einem Ausfall die Veranlassung einer geeigneten Fehlerreaktion möglich. DOLLAR A Mit der ...
Description
Die Erfindung betrifft eine in einem hydraulisch ge
bremsten Zugfahrzeug angeordnete Anhänger-Bremssteue
rung für einen koppelbaren Anhänger mit pneumatischer
Bremsung.
Aus der DE-A1-197 52 147 ist eine für einen hydraulisch
gebremsten Motorwagen vorgesehene elektropneumatische
Steuereinrichtung zur Betätigung der Bremsen eines an
gekoppelten Anhängers, welcher pneumatisch gebremst
ist, beschrieben. Über Sensoren wird der Druck in den
hydraulischen Bremskreisen des Motorwagens erfaßt, die
Sensorsignale werden elektronisch verarbeitet, und es
wird über ein elektrisch ansteuerbares Proportionalven
til ein Pneumatik-Druck erzeugt, der bezüglich des
Druckniveaus entsprechend untersetzt, dem Hydraulik-
Druck in den Hydro-Bremskreisen entspricht. Dieser
Pneumatik-Druck wird einem pneumatischen Steuereingang
eines Anhängersteuerventiles zugeführt, welches über
zwei pneumatische Ausgänge mit zwei Kupplungsköpfen
verbunden ist, die zum Anschluß der Druckluftschläuche
für die Anhängerbremsanlage dienen: Ein erster Kupp
lungskopf dient zur Übertragung der "Vorrats-Luft" und
ein zweiter Kupplungskopf dient zur Übertragung der
"Brems-Luft".
Das Anhängersteuerventil [Gerät z. B. entsprechend der
Firmendruckschrift Nr. 815 000 003 3 der WABCO Westing
house Fahrzeugbremsen, Ausgabe März 1989, "Beschreibung
der Druckluftgeräte in Fahrzeugen", Seiten 79 bis 80]
ist über einen weiteren, entlüftend wirkenden Steuer
eingang mit einer Kombination von Ventilen verbunden,
die bewirken, daß dieser Eingang bei Betätigung der
Feststellbremse entlüftet wird.
Das genannte Anhängersteuerventil weist außerdem die
dem Fachmann bekannten Mittel zur Realisierung einer
sogenannten Abreißfunktion gemäß Richtlinie 71/320/EWG
auf, wozu insbesondere ein 2/2-Wegeventil mit Drossel
vorgesehen ist. Insoweit sind in der genannten Schrift
die sicherheitstechnischen Vorschriften für den Betrieb
eines angekoppelten Anhängers erfüllt; sowohl beim Ab
riss der Leitung "Vorrats-Luft" als auch beim Abriss
der Leitung "Brems-Luft" erfolgt die Zwangsbremsung des
Anhängers in der vorgeschriebenen Art.
Bei der genannten Schrift ist allerdings das für die
Betriebsbremse zuständige elektrisch angesteuerte Pro
portionalventil [dort Fig. 1 (12)] nur einmal vorhan
den, so daß ein Restrisiko, das bei Ausfall der Funk
tion dieses Ventils entsteht, nicht ausgeschlossen wer
den kann.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine
Anhänger-Bremssteuerung nach der genannten Schrift der
art zu verbessern, daß die Sicherheit weiter erhöht
wird.
Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 ange
gebene Erfindung gelöst. Weiterbildungen und vorteil
hafte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den
Unteransprüchen angegeben.
Die Erfindung hat den Vorteil, daß die Anhängersteue
rung zweikreisig aufgebaut ist; sie weist weiter den
Vorteil auf, daß auf die Verwendung eines herkömmlichen
Anhängersteuerventiles verzichtet werden kann.
Entsprechend einer Weiterbildung der Erfindung sind die
elektrisch steuerbaren Ventileinrichtungen zur Bereit
stellung der Bremsluft doppelt vorgesehen, so daß für
diese zentral wichtige Ventileinrichtung der Vorteil
einer Redundanz gegeben ist; entsprechend einer anderen
Weiterbildung ist die Verschaltung dieser Ventilein
richtungen so ausgeführt, daß die eine Ventileinrich
tung an keine vorgeschaltete Komponente der anderen
Ventileinrichtung angeschlossen ist, so daß der Vorteil
einer vollständigen funktionellen Unabhängigkeit beider
Ventileinrichtungen voneinander entsteht.
Dadurch, daß die Drucklufterzeugungsanlage entsprechend
einer anderen Weiterbildung der Erfindung schaltbar
ausgeführt ist, entsteht der Vorteil, daß der das Bord
netz sehr stark belastende Kompressor nur dann einge
schaltet zu werden braucht, wenn erstens ein Anhänger
überhaupt angekoppelt ist und zweitens die Luftmenge in
den Vorratsbehältern auch aktuell erhöht werden muß;
hierdurch entsteht der Vorteil, daß die Energiebilanz
des Zugfahrzeugs verbessert wird. In den Förderphasen
des Kompressors entsteht durch die Anhebung der Leer
laufdrehzahl entsprechend einer anderen Weiterbildung
der Erfindung der Vorteil, daß die Energie von dem
Fahrzeugmotor geliefert wird, was die Batterie schont
und die Energiebilanz ebenfalls positiv beeinflußt.
Andere Weiterbildungen der Erfindung erlauben es, die
Drucksensoren und die elektrischen Kreise der Magnet
ventile zu überwachen; hierdurch entsteht der Vorteil,
daß der augenblickliche Zustand der Anlage genau be
schrieben ist, so daß auch bei einem Komponentenausfall
noch plausible Rückschlüsse auf den Zustand der Anlage
gemacht werden können, um die bestmögliche Feh
lerreaktion sicherzustellen.
Entsprechend einer weiteren Weiterbildung der Erfindung
sind auch Anhänger im Einleitungsbetrieb ankoppelbar,
wobei vorteilhafterweise die Komponenten des Zweilei
tungsbetriebes zur Bereitstellung des Druckes für den
Anhänger mitverwendet werden; hierbei werden aufgrund
einer anderen Weiterbildung die Betriebsarten "Zweilei
tungs- und Einleitungs-Betrieb" vorteilhafterweise von
der Art der Anhänger-Ankopplung abhängig gemacht.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausfüh
rungsbeispiels, das in der Zeichnung dargestellt ist,
näher erläutert.
Es zeigt:
Fig. 1 Die Anhänger-Bremssteuerung in ihrer Anord
nung von Komponenten, die vorwiegend als
pneumatische, elektropneumatische und elek
tronische Komponenten ausgeführt sind.
Die Anhänger-Bremssteuerung nach Fig. 1 ist in einem
Zugfahrzeug mit hydraulischer Bremsanlage unterge
bracht; zur hydraulischen Bremsung im Zugfahrzeug ist
ein Bremspedal-betätigter Hydraulik-Hauptbremszylinder
(23) für einen Vorderachs- und einen Hinterachs-Brems
kreis vorgesehen.
Für die Bremsung eines an das Zugfahrzeug ankoppelbaren
Anhängers mit pneumatischer Bremsanlage ist im Zugfahr
zeug ein erster Anhänger-Druckluftkreis (1) zur Bereit
stellung der Vorratsluft und ein zweiter Anhänger-
Druckluftkreis (2) zur Bereitstellung der Bremsluft
vorgesehen. Hierbei wird zunächst davon ausgegangen,
daß der Anhänger im Zweileitungsbetrieb arbeitet; auf
die Bremsung eines Anhängers im Einleitungsbetrieb wird
weiter unten eingegangen. Ferner enthält das Zugfahr
zeug eine Drucklufterzeugungseinrichtung, die aus dem
Kompressor (25) und dem den Kompressor (26) antreiben
den Elektromotor (26) besteht. Zur Steuerung der beiden
Anhänger-Druckluftkreise (1) und (2) und der Druck
lufterzeugungsanlage ist eine elektronische Steuerein
richtung (8) vorgesehen.
Zur Ermittlung des Hydraulik-Druckes in mindestens ei
nem Hydraulik-Bremskreis ist mindestens ein Sensor vor
gesehen; in der Ausbildung nach Fig. 1 sind zwei Senso
ren vorgesehen: Ein Sensor (21) dient zur Erfassung des
Hydraulik-Druckes im Vorderachs-Bremskreis, dessen
elektrischer Ausgang über eine elektrische Leitung (38)
mit einem Eingang der Steuereinrichtung (8) verbunden
ist, und ein Sensor (22) dient zur Erfassung des Hy
draulik-Druckes im Hinterachs-Bremskreis, dessen elek
trischer Ausgang über eine elektrische Leitung (39) und
mit einem Eingang der Steuereinrichtung (8) verbunden
ist.
Die ersten (1) und zweiten (2) Anhänger-Druckluftkreise
sind mit dem Druckluftausgang des Kompressors (25)
pneumatisch verbunden; in dieser pneumatischen Verbin
dung ist eine Fremdbelüftung (24) vorgesehen. Unter
Nutzung der Fremdbelüftung (24) können nach Ankopplung
des Anhängers die unten erläuterten Vorratsbehälter
(13) und (14) erstmalig aufgefüllt werden, da für das
Auffüllen dieser Vorratsbehälter über die Drucklufter
zeugungsanlage der Anhänger-Bremssteuerung, je nach
Auslegung, einige Minuten benötigt werden.
Der erste Anhänger-Druckluftkreis (1) besteht aus den
Komponenten eines Rückschlagventils (19), eines Vor
ratsbehälters (13), der mit einer Entwässerung (17)
versehen ist, aus einer Drossel (51), einer ersten
elektrisch betätigbaren Ventileinrichtung (3) mit einem
pneumatischen Eingang und einem pneumatischen Ausgang
und aus einem ersten Kupplungskopf "Rot" (6); die ge
nannten Komponenten des ersten Anhänger-Druckluftkrei
ses (1) sind in der Reihenfolge ihrer Nennung durch
pneumatische Leitungen miteinander verbunden. Der
zweite Anhänger-Druckluftkreis besteht aus den Kompo
nenten eines Rückschlagventils (20), eines mit einer
Entwässerung (18) versehenen Vorratsbehälters (14), aus
einer zweiten elektrisch betätigbaren Ventileinrichtung
(4) mit einem pneumatischen Eingang und einem pneumati
schen Ausgang und aus einem zweiten Kupplungskopf
"Gelb" (7); die Komponenten des zweiten Anhänger-Druck
luftkreises (2) sind in der Reihenfolge ihrer Nennung
durch pneumatische Leitungen miteinander verbunden.
Die Rückschlagventile (19) und (20), über die der erste
Anhänger-Druckluftkreis (1) und der zweite Anhänger-
Druckluftkreis (2) mit der Druckerzeugungseinrichtung
verbunden sind, dienen zur Entkopplung der Anhänger-
Druckluftkreise (1) und (2) gegeneinander; sie stellen
eine kostengünstige Alternative für ein 2-Kreis-Schutz
ventil dar. Die Vorratsbehälter (13) und (14) verfügen
beispielsweise über ein Volumen von je 5 Litern.
Es ist weiter eine dritte elektrisch betätigbare Ven
tileinrichtung (5) vorgesehen, deren pneumatischer Ein
gang mit dem Ausgang des Vorratsbehälters (13) verbun
den ist, und dessen pneumatischer Ausgang mit dem zwei
ten Kupplungskopf "Gelb" (7) pneumatisch verbunden ist.
Der elektrische Eingang der ersten elektrisch betätig
baren Ventileinrichtung (3) ist elektrisch mit einem
ersten Ausgang (9) der Steuereinrichtung (8) verbunden;
der elektrische Eingang der zweiten elektrisch betätig
baren Ventileinrichtung (4) ist elektrisch mit einem
zweiten Ausgang (10) der Steuereinrichtung (8) verbun
den, und der elektrische Eingang der dritten elektrisch
betätigbaren Ventileinrichtung (5) ist elektrisch mit
einem dritten Ausgang (11) der Steuereinrichtung (8)
verbunden.
Zur Messung des Druckes im Vorratsbehälter (13) ist ein
Drucksensor (15) vorgesehen, dessen elektrischer Aus
gang über eine elektrische Leitung (40) mit einem Ein
gang der Steuereinrichtung (8) verbunden ist; zur Mes
sung des pneumatischen Druckes im Vorratsbehälter (14)
ist ein Drucksensor (16) vorgesehen, dessen elektri
scher Ausgang über eine elektrische Leitung (41) mit
einem Eingang der Steuereinrichtung (8) verbunden ist;
zur Messung des pneumatischen Druckes am zweiten Kupp
lungskopf "Gelb" (7) ist ein Drucksensor (12) vorgese
hen, dessen elektrischer Ausgang über eine elektrische
Leitung (42) mit einem Eingang der Steuereinrichtung
(8) verbunden ist.
Die Spannungsversorgung der elektronischen Steuerein
heit (8) erfolgt über die Batterie (53) in Zusammenhang
mit dem im Zündschloß des Zugfahrzeuges untergebrachten
Zündschalter (33). Bei geschlossenem Zündschalter (33)
wird die Spannung der Batterie (53) über die elektri
sche Leitung (35) an den Spannungsversorgungseingang
(46) der Steuereinrichtung (8) angelegt. Neben diesem
geschalteten Anlegen der Versorgungsspannung wird die
Batteriespannung auch direkt an die elektronische Steu
ereinrichtung (8) angelegt: Über die elektrische Lei
tung (36) wird die Batteriespannung mit einem Timer-
Spannungsversorgungseingang (47) der Steuereinrichtung
(8) verbunden. Über diesen Spannungsversorgungseingang
wird ein in der Steuereinrichtung (8) vorgesehener Ti
mer mit Spannung versorgt; dieser Timer dient zur zeit
lichen Überwachung der Folge von Schließungen des Zünd
schalters (33). Der Masseanschluß (49) der Steuerein
richtung (8) ist über eine elektrische Leitung (43) mit
einem Massepunkt des Zugfahrzeuges verbunden.
Im Regelfall verfügt das Zugfahrzeug über eine 12 V-
Elektrik-Anlage, weshalb die elektronische Steuerein
richtung (8) mit einer 12 V-Versorgungsspannung arbeitet
und die Batterie als 12 V-Batterie ausgestattet ist; al
ternativ ist auch eine Variante der elektronischen
Steuereinrichtung (8) für eine 24 V-Elektrik-Anlage rea
lisierbar.
Ein Generator (52) [andere Bezeichnung: Lichtmaschine]
dient zur Aufladung der Batterie (53) und ist zu diesem
Zweck mit dieser über eine elektrische Leitung (44)
verbunden. An einer Klemme (61) des Generators (52) ist
ein Sensorsignal abgreifbar, das die Frequenz des Gene
rators in Form eines Rechtecksignales anzeigt. Dieses
Signal entspricht der Drehzahl des Fahrzeugmotors und
wird einem Eingang der Steuereinrichtung (8) über eine
elektrische Leitung (37) zugeführt.
Die vorstehend erläuterte Drucklufterzeugungseinrich
tung ist über die Steuereinrichtung (8) schaltbar aus
gebildet. Hierzu ist ein vierter Ausgang (27) vorgese
hen, der über eine elektrische Leitung (39) mit der
Spule eines elektrischen Schaltschützes (54) verbunden
ist, welches im Falle einer am vierten Ausgang (27) ab
gegebenen Spannung den Schütz-Schaltkontakt schließt,
so daß die Spannung der Batterie (53) an den Elektromo
tor (26) der Drucklufterzeugungseinrichtung angelegt
wird. Durch ihre schaltbare Ausführung braucht die
Druckerzeugungseinrichtung nur bei gekoppeltem Anhän
ger, und zwar nur dann eingeschaltet zu werden, wenn
der Druck in den Vorratsbehältern (13) und (14) soweit
abgesunken ist, daß eine Nachfüllung erforderlich wird.
Ein fünfter Ausgang (48) der elektronischen Steuerein
richtung (8) ist zur Anhebung der Leerlaufdrehzahl des
Fahrzeugmotors vorgesehen. Das an diesem Ausgang abge
gebene Signal ist mit einer Einrichtung [z. B. elektro
nische Motorsteuerung oder Einspritzpumpe] verbunden,
welche im Fall, daß das Signal aktiviert ist, die Leer
laufdrehzahl des Fahrzeugmotors von z. B. 600 UPM auf
z. B. 1200 UPM anhebt. Bei erhöhter Leerlaufdrehzahl
liefert der Generator (52) einen ausreichenden Strom
zum Betrieb des Elektromotors (26) der Drucklufterzeu
gungseinrichtung, und dieser Betrieb geht nicht zu La
sten der ohnehin stark belasteten Batterie (53); die
Energie zum Betrieb des Generators (52) wird also von
dem Fahrzeugmotor erzeugt.
Die im Zugfahrzeug eingebaute Handbremse (28) verfügt
über einen Handbremsschalter (29) und die Anzeigelampe
(32) für die Handbremskontrolle. Bei gezogener Hand
bremse [der Zündschalter (33) ist geschlossen] schließt
der Handbremsschalter (29) und es fließt ein Strom über
den Widerstandsdraht der Anzeigelampe (32), der diese
zum Leuchten bringt. In diesem Zustand liegt an dem,
dem Zündschalter (33) abgewendeten Anschluß der Anzei
gelampe (32), welcher über die elektrische Leitung (34)
an einen Eingang der Steuereinheit (8) geführt ist,
durch den geschlossenen Handbremsschalter (29) ein
Massepotential an. Liegt also an der elektrischen Lei
tung (34), wie soeben beschrieben, keine Spannung an,
so ist die Handbremse angezogen, liegt dagegen an die
ser Leitung die Batteriespannung an, so ist die Hand
bremse gelöst. Anhand der Spannung auf der elektrischen
Leitung (34) stellt die Steuereinrichtung (8) am ent
sprechenden Eingang also fest, ob die Handbremse gelöst
oder angezogen ist. Bei gezogener Handbremse wird in
der unten beschriebenen Art und Weise der Anhänger
pneumatisch eingebremst [pneumatische Feststellbremse
des Anhängers].
Da man bei einem pneumatisch eingebremsten Anhänger
aufgrund der Druckverhältnisse in den Vorratsbehältern
(13) und (14) des Zugfahrzeuges und in dem Vorratsbe
hälter des Anhängers, die sich im Laufe der Zeit ent
leeren können, nicht grundsätzlich davon ausgehen kann,
daß ein durch die Handbremse des Zugfahrzeuges ausge
löste pneumatische Bremsung des Anhängers über lange
Zeit anhält, ist eine Handbremskontrolle für den Anhän
ger vorgesehen.
Bei der Handbremskontrolle geht man davon aus, daß ein
am Zugfahrzeug angekoppelter Anhänger allein durch die
Handbremse des Zugfahrzeuges feststellbar ist, was von
besonderer Bedeutung ist, wenn das Gespann aus Zugfahr
zeug und Anhänger an einer Steigung oder in einem Ge
fälle abgestellt ist.
Zur Handbremskontrolle ist an der Handbremse (28) des
Zugfahrzeuges zusätzlich eine handbetätigte Einrichtung
vorgesehen, welche das dem Zustand der betätigten Fest
stellbremse entsprechende Signal aufhebt.
Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist diese Aufhe
bungs-Einrichtung durch eine Schließverhinderung (30)
realisiert, die durch einen Betätigungsknopf (31) akti
viert wird. Der Betätigungsknopf (31) ist federbelastet
und kehrt daher selbständig in seine Ausgangsstellung
zurück. In der betätigten Stellung des Betätigungsknop
fes (31), der Kontrollstellung, wird durch die Schließ
verhinderung (30) mechanisch ein Schließen des Hand
bremsschalters (29) verhindert; die mechanische Wirkung
der Schließverhinderung ist durch die gestrichelte Li
nie zwischen der Schließverhinderung (30) und dem Hand
bremsschalter (29) angedeutet.
Nach dem Abstellen des Gespannes und dem Anziehen der
Handbremse (28) wird die Handbremskontrolle durch Drüc
ken des Betätigungsknopfes (31) in der durch den Pfeil
angezeigten Richtung eingeleitet, wodurch der Hand
bremsschalter (29) öffnet und damit an der elektrischen
Leitung (34) die Batteriespannung anliegt. Aufgrund
dieses Potentialwechsels auf der elektrischen Leitung
(34) nimmt die Steuereinrichtung (8) die pneumatische
Bremsung des Anhängers zurück, so daß dieser nun
ungebremst ist. Auf diese Weise kann bei gedrücktem
Betätigungsknopf (31) geprüft werden, ob die Feststell
bremse des Zugfahrzeuges allein in der Lage ist, das
Gespann aus Zugfahrzeug und Anhänger in seiner abge
stellten Lage stabil zu halten. Wird der Betätigungs
knopf (31) wieder losgelassen, so wird die pneumatische
Bremsung des Anhängers wiederhergestellt.
Alternativ zur Realisierung der Handbremskontrolle nach
Fig. 1 kann ein von einem Betätigungsknopf ausgelöstes
Signal zur Handbremskontrolle auch lediglich als Sta
tussignal an die Steuereinheit (8) geliefert werden,
ohne daß eine mechanische Schließverhinderung selbst
vorgesehen ist. Bei einer derartigen Realisierung nimmt
die Steuereinheit (8) die pneumatische Bremsung des An
hängers bei aktiviertem Handbrems-Kontrollsignal zurück
und stellt die Bremsung wieder her, wenn das Handbrems-
Kontrollsignal zurückgenommen ist.
Damit die Messung des Hydraulik-Druckes in den hydrau
lischen Bremskreisen durch die vorstehend erläuterten
Sensoren (21) und (22) einen vernachlässigbaren Einfluß
auf die hydraulischen Bremsdrücke haben, sind diese
Sensoren als besonders "schluckarme" Sensoren ausgebil
det [die Sensoren verfügen über eine sehr geringe
Elastizität und nehmen über den Druckbereich nur sehr
wenig Hydraulikflüssigkeit auf]. Die von den Sensoren
(21) und (22) ermittelten hydraulischen Bremsdrücke
werden in einen zu diesen Drücken proportionalen pneu
matischen Bremsdruck umgewandelt, der am gelben Kupp
lungskopf (7) ausgegeben wird. Hierzu wird von der
Steuereinrichtung (8) ein diesem pneumatischen
Bremsdruck entsprechendes elektrisches Analogsignal an
den elektrischen Eingang der zweiten elektrisch betä
tigbaren Ventileinrichtung (4) angelegt, welche an ih
rem pneumatischen Ausgang den pneumatischen Luftdruck
ausgibt.
Aus den zur Verfügung stehenden Meßwerten der Hydrau
lik-Drucksensoren (21) und (22) wird also ein pneumati
scher Bremsdruck erzeugt; zur Art und Weise wie aus
zwei hydraulischen Drücken ein pneumatischer Druck ge
wonnen wird, gibt es verschiedene Möglichkeiten - es
kann z. B. der größere der beiden gemessenen Sensor-
Meßwerte der Sensoren (21) und (22) als Maß für den
pneumatischen Bremsdruck verwendet werden.
Da im Rahmen der unten erläuterten Sicherheits-Philoso
phie die Sensoren (21) und (22) in regelmäßigen Zeitab
ständen eingelesen werden, ist der Druck-Gradient der
hydraulischen Bremsdrücke erfassbar. Übersteigt der
Druckgradient dieser Sensoren einen bestimmten Wert, so
kann auf eine Vollbremsung geschlossen werden, da sich
die Bewegung des Fußes nicht mehr umkehren läßt. Umge
kehrt gilt das Gleiche auch für das Lösen der Bremse.
Hydraulische Bremsanlagen arbeiten mit sehr unter
schiedlichen Hydraulikdrücken. Im unteren Bereich gibt
es Zugfahrzeuge, die mit einem hydraulischen Bremsdruck
von 0-4 bar arbeiten [z. B. land- und forstwirtschaft
liche Zugfahrzeuge], im oberen Bereich gibt es Fahr
zeuge, die mit einem hydraulischen Bremsdruck von
0-200 bar [z. B. PKW] betrieben werden. Der Meßbereich
der Hydraulik-Drucksensoren (21) und (22) ist daher
entsprechend dem hydraulischen Bremsdruckbereich des
Zugfahrzeuges zu wählen.
Unabhängig vom hydraulischen Bremsdruckbereich des Zug
fahrzeuges liegt aufgrund gesetzlicher Vorschriften der
am gelben Kupplungskopf (7) ausgesteuerte Bremsdruck im
Bereich von 0-8 bar.
Die dritte elektrisch betätigbare Ventileinrichtung (5)
ist als Redundanz-Ventileinrichtung für den Ausfall der
zweiten elektrisch betätigbaren Ventileinrichtung (4)
vorgesehen; sie steuert den Bremsdruck am gelben Kupp
lungskopf (7) aus. Die dritte Ventileinrichtung (5) ist
völlig separat zur zweiten Ventileinrichtung (4) aufge
baut, sie verfügt über eine getrennte elektrische An
steuerung und über eine separate Versorgung über den
ersten Anhänger-Druckluftkreis (1).
In Ergänzung zu der Funktion der Ventileinrichtung (5)
als Redundanz-Ventileinrichtung ist es sogar vorteil
haft, zur Erzeugung des pneumatischen Bremsdruckes die
Ventileinrichtungen (4) und (5) abwechselnd zu benut
zen, da man auf diese Weise frühzeitig einen möglichen
Ausfall erkennt.
Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 sind die zweite (4)
und die dritte (5) elektrisch steuerbare Ventileinrich
tung als Proportional-Relaisventile aufgebaut.
Alternativ hierzu können eine oder beide der elektrisch
betätigbaren Ventileinrichtungen (4) und (5) aus einer
Kombination von geschalteten Ventilen bestehen, wobei
mindestens je ein belüftendes und mindestens je ein
entlüftendes Ventil vorzusehen ist. Zur Luftmengenver
stärkung kann zusätzlich eine Ventilstufe in Form eines
Relaisventiles vorgesehen sein. Elektrisch betätigbare
Ventileinrichtungen nach dieser Bauart sind aus der
DE-A1-42 27 084 bekannt.
Die erste elektrisch betätigbare Ventileinrichtung (3)
ist als 3/2-Wege-Magnetventil ausgestaltet. Im stromlo
sen Zustand ist der Eingang mit dem Ausgang verbunden,
so daß die Druckluft aus dem Vorratsbehälter (13) über
die Drossel (51) und das Ventil (3) am Kupplungskopf
"Rot" (6) anliegt.
Im Zweileitungsbetrieb ist die rote Druckversorgungs-
Leitung des Anhängers am roten Kupplungskopf (6) ange
kuppelt und die gelbe Bremsleitung ist am gelben Kupp
lungskopf (7) angekuppelt. Auf der Seite des Anhängers
befindet sich ein Anhängerbremsventil, das in der be
kannten Weise an die rote und die gelbe Leitung des An
hängers angeschlossen ist; im Anhänger ist außerdem ein
eigener Druckluft-Vorratsbehälter mit üblicherweise
mindestens einem Volumen von 20 Litern vorgesehen. Im
Zusammenwirken des Anhängerbremsventiles im Anhänger
und den Einrichtungen in der erfindungsgemäßen Anhän
gersteuerung sind die Abrißsicherungen sowohl für die
rote Druckversorgungs-Leitung als auch für die gelbe
Bremsleitung realisiert. Beim Abriß der roten Druckver
sorgungs-Leitung erfolgt über die Drossel (51) eine
Drosselung des den Vorratsbehälter (13) entlüftenden
Luftstromes. Die Drossel (51) ist hierbei entsprechend
der Förderleistung der Lufterzeugungsanlage auszulegen;
der Querschnitt der Drossel (51) beträgt z. B. 1 mm. Es
sei ergänzt, daß auf die Drossel (51) gegebenenfalls
verzichtet werden kann, wenn das 3/2-Wege-Magnetventil
(3) in seiner betätigten Stellung den Entlüftungsstrom
entsprechend unterbricht.
Der Abriß der gelben Bremsleitung ist erstmalig bei der
nächsten Bremsung nach dem Abriß erkennbar, wenn sich
nämlich als Folge einer Ansteuerung der Ventileinrich
tung (4) oder (5) am gelben Kupplungskopf (7) kein
Bremsdruck aufbaut. Dieser Zustand wird durch Einlesen
des Sensor-Meßwertes vom Drucksensor (12) festgestellt,
und dann erfolgt eine Zwangsbremsung durch Betätigung
des 3/2-Wege-Magnetventils (3): Der Ausgang des Magnet
ventiles und damit die am roten Kupplungskopf (6) ange
schlossene rote Anhänger-Druckleitung werden entlüftet,
und das Anhängersteuerventil des Anhängers leitet ent
sprechend seiner Funktionsweise nach den gesetzlichen
Vorschriften eine Zwangsbremsung des Anhängers ein.
Entsprechend den gesetzlichen Vorschriften darf der
pneumatische Druck am roten Kupplungskopf (6) 8,5 bar
nicht überschreiten. Um dies sicherzustellen wird spä
testens, wenn in mindestens einem der Vorratsbehälter
(13) oder (14) ein pneumatischer Druck von 8,5 bar an
liegt, der Elektromotor (26) der Druckerzeugungsanlage
über das Schaltschütz (54) abgeschaltet.
Wie vorstehend beschrieben, wird bei betätigter Hand
bremse des Zugfahrzeuges, was anhand der Spannung auf
der elektrischen Leitung (34) feststellbar ist, der An
hänger pneumatisch eingebremst. Diese pneumatische
Feststellbremse des Anhängers wird realisiert, indem
ein für die Feststellbremsfunktion geeigneter fester
pneumatischer Bremsdruck über die Ventileinrichtung (4)
oder (5) am gelben Kupplungskopf (7) ausgegeben wird.
Diese pneumatische Feststellbremse wirkt unabhängig von
der fußkraftbetätigten Bremse des Zugfahrzeuges.
Alternativ zur geschilderten pneumatischen Feststell
bremse aufgrund einer Handbremsbetätigung im Zugfahr
zeug ist es auch möglich, eine pneumatische Hilfsbrem
sung für den Anhänger vorzusehen, wenn die Handbremse
des Zugfahrzeuges betätigt wird. In diesem Fall genügt
es jedoch nicht mehr einen festen pneumatischen
Bremsdruck vorzugeben, sondern es ist eine analoge
Steuerung des Bremsdruckes erforderlich. Der analoge
Hilfsbrems-Druck kann z. B. in Abhängigkeit vom Meßwert
eines Seilzug-Sensors an der Handbremse des Zugfahrzeu
ges gesteuert werden.
Da ein Ausfall der Anhänger-Bremssteuerung zum Bremsen-
Ausfall eines gekoppelten Anhängers führen würde, ist
für die Anhänger-Bremssteuerung eine besondere Sicher
heits-Philosophie vorgesehen. Diese besagt, daß gerade
eine Systemkomponente ausfallen kann, wodurch eine Re
duzierung der Bremsfähigkeit des Anhängers in einem be
stimmten Rahmen zugelassen ist, was jedoch nicht zu ei
nem augenblicklichen totalen Bremskraft-Verlust im An
hänger und nicht zu einer unkontrollierten Vollbremsung
führen darf.
Im Zusammenhang mit dieser Sicherheits-Philosophie wer
den im folgenden die Maßnahmen erläutert, die für die
Sensoren-der Anhänger-Bremssteuerung und die elektrisch
betätigbaren Ventileinrichtungen der ersten (1) und
zweiten (2) Anhänger-Druckluftkreise vorgesehen sind.
Die Sensoren, sowohl die Hydraulik-Drucksensoren (21)
und (22) als auch die pneumatischen Drucksensoren (15),
(16) und (12) sind als selbstüberwachende Sensoren aus
gebildet. Selbstüberwachende Sensoren sind z. B. unter
Verwendung einer in den Sensoren realisierten Brücken
schaltung in der Lage festzustellen, ob sie korrekt ar
beiten oder ob sie z. B. aufgrund eines internen Kurz
schlusses oder eine Unterbrechung defekt sind.
Bei einem derartigen Sensor kann am Spannungsbereich
seines elektrischen Ausgangssignales festgestellt wer
den, ob er korrekt arbeitet oder ob er defekt ist. Bei
einer Versorgungsspannung des Sensors von beispiels
weise 5 V besteht der Spannungsbereich, der ein korrek
tes Arbeiten des Sensors signalisiert, z. B. aus dem
Bereich von 0,5 V bis 4,5 V, und die Spannungsbereiche
0-0,5 V und 4,5-5 V zeigen an, daß der Sensor defekt
ist. Die Sensor-Meßwerte, d. h. die eben erläuterten
Ausgangssignale der Sensoren, werden regelmäßig in Ab
ständen, die z. B. 1 s betragen, von der Steuerein
richtung (8) eingelesen, so daß sofort erkennbar wird,
wenn einer der Sensoren ausfällt.
Mit dem regelmäßigen Einlesen der Sensor-Meßwerte ist
die Steuereinrichtung (8) über die Zustände der Drücke
in der Anhänger-Bremssteuerung vollständig informiert,
so daß beim Ausfall von gerade einem Sensor plausible
Rückschlüsse getroffen werden können. Fällt z. B. der
Hydraulik-Drucksensor (21) aus, so ist der hydraulische
Bremsdruck über den Hydraulik-Drucksensor (22) erfaß
bar; wenn andererseits z. B. der Drucksensor (15) für
den Vorratsbehälter (13) ausgefallen ist, so kann man
davon ausgehen, daß, wenn am Drucksensor (16) des Vor
ratsbehälters (14) ein Druck im richtigen Bereich ange
zeigt wird, der Druck im Vorratsbehälter (13) vermut
lich korrekt ist. Will man diese Annahme überprüfen, so
läßt sich bei der nächstfolgenden Bremsung die Ventil
einrichtung (5) einsetzen, um anhand des vom Drucksen
sor (12) eingelesenen Meßwertes zu überprüfen, ob der
erwartete Aufbau des Bremsdruckes stattgefunden hat;
sollte dies der Fall sein, so hat sich die Annahme ei
nes korrekten Druckes im Vorratsbehälter (13) bestä
tigt.
Die elektrisch steuerbaren Ventileinrichtungen (3), (4)
und (5) verfügen über Überwachungseinrichtungen für ih
ren elektrischen Stromkreis. Der elektrische Stromkreis
einer derartigen Ventileinrichtung besteht aus der
elektronischen Endstufe in der Steuereinrichtung (8),
aus der elektrischen Leitung zur Ventileinrichtung und
aus der Magnetspule der Ventileinrichtung, die an ihrem
ersten Anschluß mit der genannten elektrischen Leitung
und in ihrem zweiten Anschluß mit einem Massepunkt in
der Anhänger-Bremssteuerung verbunden ist; von besonde
rer Bedeutung in Bezug auf die Sicherheit sind auch die
Kontaktierungsstellen zwischen diesen Komponenten.
Das Verfahren der Kreis-Überwachung besteht darin, daß
von der Steuereinrichtung (8) in regelmäßigen zeitli
chen Abständen, z. B. in 10-s-Abständen, ein kurzer
Testpuls an eine Ventileinrichtung ausgegeben wird, der
mit einer Dauer von z. B. 3 ms kurz genug ist, daß die
Ventileinrichtung aufgrund ihrer mechanischen Trägheit
nicht reagiert, der aber einen Strom im genannten
Stromkreis bewirkt, welcher durch einen Meßwiderstand,
der innerhalb der Endstufe angeordnet ist, gemessen
wird. Die Größe des in der Endstufe auf diese Weise ge
messenen Stromes zeigt an, ob die Komponenten des
Stromkreises in Ordnung sind oder ob ein Fehler vor
liegt. Ist der Strom z. B. Null, so liegt entweder ein
Leitungsbruch vor oder eine Kontaktierung ist so
hochohmig, daß kein meßbarer Strom fließt oder der
Transistor der Endstufe ist selbst defekt. Ist der
Strom dagegen zu hoch, so kann, je nach Ausführungsform
des Transistors der Endstufe, ein Kurzschluß zur Masse
oder zur Versorgungsspannung vorliegen.
Im Gegensatz zu dem bisher erläuterten Zweileitungsbe
trieb für einen Anhänger, bei dem, wie erläutert, ein
Anhänger über zwei Druckschläuche an dem ersten (6) und
dem zweiten (7) Kupplungskopf angeschlossen sind, gibt
es auch die Betriebsweise eines Anhängers im Einlei
tungsbetrieb, der vorwiegend für land- und forstwirt
schaftliche Zugfahrzeuge von Bedeutung ist. Für diese
Betriebsweise ist ein dritter Kupplungskopf "Schwarz"
(50) vorgesehen.
Bei der Einleitungsbremse wird der gekuppelte Anhänger
über einen schwarzen Druckschlauch an den dritten Kupp
lungskopf "Schwarz" (50) angeschlossen, welcher sowohl
die Steuerleitung als auch die Fülleitung darstellt. Im
Anhänger für den Einleitungsbetrieb ist ein Druck-
Vorratsbehälter mit einem Volumen von bis zu 40 Litern
vorgesehen, da bei land- und forstwirtschaftlichen Zug
fahrzeugen die Ankopplung von zwei Anhängern erlaubt
ist.
Die Füllung des Anhängers erfolgt, wenn in der Druck
leitung der Einleitungsbremse ein Fülldruck von minde
stens 5 bar anliegt [dies entspricht den gesetzlichen
Vorschriften für den EG-Raum; diese Vorschriften besa
gen weiter, daß am schwarzen Kupplungskopf (50) maximal
ein Druck von 5,3 bar anliegen darf].
Nach der Füllung des Druckluft-Vorratsbehälters im An
hänger ist das Gespann aus Zugfahrzeug und Anhänger
bremsbereit und daher auch fahrbereit. Die Bremsung er
folgt nun indem in der Druckleitung der Einleitungs
bremse ein Bremsdruck invers ausgesteuert wird: Bei ei
nem Druck in der Druckleitung von 4,5 bar wird im An
hänger der minimale Bremsdruck und bei einem Druck von
0 bar der maximale Bremsdruck angesteuert.
Entsprechend Fig. 1 ist der dritte Kupplungskopf
"Schwarz" (5) pneumatisch mit dem zweiten Kupplungskopf
"Gelb" (7) verbunden. Der Druck an diesem Kupplungskopf
wird durch die zweite (4) oder dritte (5) elektrisch
betätigbare Ventileinrichtung durchgeführt.
Wenn nun am ersten (6) und zweiten (7) Kupplungskopf
keine Druckschläuche angeschlossen sind und nur am
dritten Kupplungskopf "Schwarz" (50) eine Druckleitung
angeschlossen ist, so wird in der elektronischen Steu
ereinrichtung für die zweite (4) und dritte (5) elek
trisch betätigbare Ventileinrichtung eine inverse Be
triebsweise gewählt, wie sie oben beschrieben ist: In
der Füllphase wird ein Fülldruck von 5 bar ausgegeben,
und während einer Bremsung wird in Abhängigkeit vom Hy
draulik Druck in den Sensoren (21) und (22) ein
Bremsdruck ausgesteuert, welcher bei minimaler Bremsung
4,5 bar und bei maximaler Bremsung 0 bar beträgt.
Claims (19)
1. Einrichtung einer in einem Zugfahrzeug mit hydrau
lischen Bremsen angeordneten Anhänger-Bremssteue
rung für einen koppelbaren Anhänger mit pneumati
schen Bremsen, mit folgenden Merkmalen:
- a) Es ist eine elektronische Steuereinrichtung vorgesehen;
- b) es ist mindestens ein Sensor zur Erfassung des Hydraulik-Druckes in mindestens einem Hydrau lik-Bremskreis vorgesehen;
- c) der Sensor-Ausgang ist mit einem Eingang der elektronischen Steuereinrichtung verbunden;
- d) es ist ein erster Anhänger-Druckluftkreis mit einer ersten elektrisch steuerbaren Ventilein richtung vorgesehen, welche über einen pneuma tischen Eingang und einen pneumatischen Ausgang verfügt;
- e) es ist ein zweiter Anhänger-Druckluftkreis mit einer zweiten elektrisch steuerbaren Ventilein richtung vorgesehen, welche über einen pneuma tischen Eingang und einen pneumatischen Ausgang verfügt;
- f) der pneumatische Ausgang der ersten steuerbaren Ventileinrichtung ist mit einem ersten Kupp lungskopf zur Übertragung von Vorratsluft an den Anhänger im Zweileitungsbetrieb verbunden;
- g) der pneumatische Ausgang der zweiten steuerba ren Ventileinrichtung ist mit einem zweiten Kupplungskopf zur Übertragung von Bremsluft an den Anhänger im Zweileitungsbetrieb verbunden;
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß der Steuereingang der ersten steuerbaren
Ventileinrichtung mit einem ersten Ausgang der
Steuereinrichtung verbunden ist, und daß der Steu
ereingang der zweiten steuerbaren Ventileinrichtung
mit einem zweiten Ausgang der Steuereinrichtung
verbunden ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß der pneumatische Eingang der ersten
steuerbaren Ventileinrichtung mit einem ersten Vor
ratsbehälter verbunden ist, und daß der pneumati
sche Eingang der zweiten steuerbaren Ventileinrich
tung mit einem zweiten Vorratsbehälter verbunden
ist.
4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich
net, daß in die Verbindungsleitung zwischen dem er
sten Vorratsbehälter und dem pneumatischen Eingang
der ersten steuerbaren Ventileinrichtung eine Dros
sel eingefügt ist.
5. Einrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1
bis 4, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:
- a) Es ist eine dritte elektrisch steuerbare Ven tileinrichtung mit einem pneumatischen Eingang und einem pneumatischen Ausgang vorgesehen;
- b) der pneumatische Eingang der dritten steuerba ren Ventileinrichtung ist mit dem ersten Vor ratsbehälter verbunden;
- c) der pneumatische Ausgang der dritten steuerba ren Ventileinrichtung ist mit dem zweiten Kupp lungskopf zur Übertragung von Bremsluft an den Anhänger verbunden;
6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da
durch gekennzeichnet, daß eine über die elektroni
sche Steuereinrichtung schaltbare Drucklufterzeu
gungseinrichtung vorgesehen ist.
7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich
net, daß der elektronischen Steuereinrichtung ein
der Drehzahl des Fahrzeugmotors entsprechendes Ein
gangssignal zugeführt ist.
8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 6 oder 7, da
durch gekennzeichnet, daß ein weiteres Ausgangs
signal der elektronischen Steuereinrichtung zur An
hebung der Leerlaufdrehzahl des Fahrzeugmotors be
stimmt ist.
9. Einrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der elektronischen
Steuereinrichtung ein dem Zustand der betätigten
Feststellbremse entsprechendes Eingangssignal Zuge
führt ist.
10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeich
net, daß eine handbetätigte Einrichtung zur Aufhe
bung des dem Zustand der betätigten Feststellbremse
entsprechenden Signals vorgesehen ist.
11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da
durch gekennzeichnet, daß mindestens eine der elek
trisch steuerbaren Ventileinrichtungen durch ein
proportional wirkendes Magnetventil gebildet ist.
12. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekenn
zeichnet, daß mindestens eine elektrisch steuerbare
Ventileinrichtung aus einer Kombination von ge
schalteten, mindestens aus je einem belüftenden und
einem entlüftenden Ventil bestehend, Magnetventilen
gebildet ist.
13. Einrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch ge
kennzeichnet, daß zur Luftverstärkung eine zusätz
liche Ventilstufe in Form eines Relaisventiles vor
gesehen ist.
14. Einrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch ge
kennzeichnet, daß für mindestens einen der Strom
kreise, die durch die Magnetventile mit den ent
sprechenden Ausgängen der elektrischen Steuerein
heit gebildet sind, eine Kreis-Überwachungseinrich
tung vorgesehen ist.
15. Einrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeich
net, daß die Kreis-Überwachungseinrichtung minde
stens zur Erkennung des Fehlers des Leitungsbruches
und zur Erkennung des Fehlers eines Kurzschlusses
dient.
16. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich
net, daß der erste und der zweite Anhänger-Druck
luftkreis über Rückschlagventile mit der schaltba
ren Druckerzeugungseinrichtung verbunden sind.
17. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch
die folgenden Merkmale:
- a) Es ist eine dritter Kupplungskopf zur Übertra gung von Brems- und Fülluft an den Anhänger im Einleitungsbetrieb vorgesehen;
- b) der dritte Kupplungskopf ist pneumatisch mit dem zweiten Kupplungskopf verbunden.
18. Einrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeich
net, daß die Betriebsart des Einleitungsbetriebes
durch die elektronische Steuereinrichtung aufgrund
eines nur am dritten Kupplungskopf angekoppelten
Anhängers bestimmt ist.
19. Einrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß neben den Sensoren zur
Erfassung von hydraulischen Drücken auch mindestens
ein Sensor zur Erfassung von pneumatischen Drücken
vorgesehen ist, und daß mindestens einer der hy
draulischen und pneumatischen Sensoren als selbst
überwachender Sensor ausgebildet ist.
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