DE19955797A1 - Anhänger-Bremssteuerung - Google Patents

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.