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Die
Erfindung betrifft eine Einrichtung einer in einem Zugfahrzeug mit
hydraulische Bremsen angeordnete Anhänger-Bremssteuerung für einen
koppelbaren Anhänger
mit pneumatischer Bremsen gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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Aus
der
DE-A1-197 52 147 ist
eine gattungsgemäße für einen
hydraulisch gebremsten Motorwagen vorgesehene elektropneumatische
Steuereinrichtung zur Betätigung
der Bremsen eines angekoppelten 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 Proportionalventil 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 Kupplungskopf dient zur Übertragung der "Vorrats-Luft" und ein zweiter
Kupplungskopf dient zur Übertragung der "Brems-Luft".
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Das
Anhängersteuerventil
[Gerät
z. B. entsprechend der Firmendruckschrift Nr. 815 000 003 3 der
WABCO Westinghouse Fahrzeugbremsen, Ausgabe März 1989, "Beschreibung der Druckluftgeräte in Fahrzeugen", Seiten 79 bis 80]
ist über
einen weiteren, entlüftend
wirkenden Steuereingang mit einer Kombination von Ventilen verbunden,
die bewirken, daß dieser
Eingang bei Betätigung
der Feststellbremse entlüftet
wird.
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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 Abriss der
Leitung "Vorrats-Luft" als auch beim Abriss
der Leitung "Brems-Luft" erfolgt die Zwangsbremsung
des Anhängers
in der vorgeschriebenen Art.
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Bei
der genannten Schrift ist allerdings das für die Betriebsbremse zuständige elektrisch
angesteuerte Proportionalventil [dort 1(12)]
nur einmal vorhanden, so daß ein
Restrisiko, das bei Ausfall der Funktion dieses Ventils entsteht,
nicht ausgeschlossen werden kann.
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Der
Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Anhänger-Bremssteuerung
der art zu verbessern, daß die
Sicherheit weiter erhöht
wird.
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Diese
Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebene Erfindung
gelöst.
Weiterbildungen und vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung
sind in den Unteransprüchen
angegeben.
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Die
Erfindung hat den Vorteil, daß die
Anhängersteuerung
zweikreisig aufgebaut ist; sie weist weiter den Vorteil auf, daß auf die
Verwendung eines herkömmlichen
Anhängersteuerventiles
verzichtet werden kann.
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Entsprechend
einer Weiterbildung der Erfindung sind die elektrisch steuerbaren
Ventileinrichtungen zur Bereitstellung 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 Ventileinrichtungen so ausgeführt, daß die eine Ventileinrichtung
an keine vorgeschaltete Komponente der anderen Ventileinrichtung
angeschlossen ist, so daß der
Vorteil einer vollständigen funktionellen
Unabhängigkeit
beider Ventileinrichtungen voneinander entsteht.
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Dadurch,
daß die
Drucklufterzeugungsanlage entsprechend einer anderen Weiterbildung
der Erfindung schaltbar ausgeführt
ist, entsteht der Vorteil, daß der
das Bordnetz sehr stark belastende Kompressor nur dann eingeschaltet
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 Leerlaufdrehzahl
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.
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Andere
Weiterbildungen der Erfindung erlauben es, die Drucksensoren und
die elektrischen Kreise der Magnetventile zu überwachen; hierdurch entsteht
der Vorteil, daß der
augenblickliche Zustand der Anlage genau beschrieben ist, so daß auch bei
einem Komponentenausfall noch plausible Rückschlüsse auf den Zustand der Anlage
gemacht werden können,
um die bestmögliche
Fehlerreaktion sicherzustellen.
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Entsprechend
einer weiteren Weiterbildung der Erfindung sind auch Anhänger im
Einleitungsbetrieb ankoppelbar, wobei vorteilhafterweise die Komponenten
des Zweileitungsbetriebes zur Bereitstellung des Druckes für den Anhänger mitverwendet werden;
hierbei werden aufgrund einer anderen Weiterbildung die Betriebsarten "Zweileitungs- und
Einleitungs-Betrieb" vorteilhafterweise
von der Art der Anhänger-Ankopplung
abhängig
gemacht.
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Die
Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels, das in der
Zeichnung dargestellt ist, näher
erläutert.
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Es
zeigt:
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1 Die
Anhänger-Bremssteuerung
in ihrer Anordnung von Komponenten, die vorwiegend als pneumatische,
elektropneumatische und elektronische Komponenten ausgeführt sind.
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Die
Anhänger-Bremssteuerung
nach 1 ist in einem Zugfahrzeug mit hydraulischer Bremsanlage
untergebracht; zur hydraulischen Bremsung im Zugfahrzeug ist ein
Bremspedal-betätigter
Hydraulik-Hauptbremszylinder (23) für einen Vorderachs- und einen
Hinterachs-Bremskreis vorgesehen.
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Für die Bremsung
eines an das Zugfahrzeug ankoppelbaren Anhängers mit pneumatischer Bremsanlage
ist im Zugfahrzeug ein erster Anhänger-Druckluftkreis (1)
zur Bereitstellung 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 Zugfahrzeug
eine Drucklufterzeugungseinrichtung, die aus dem Kompressor (25)
und dem den Kompressor (29) antreibenden Elektromotor (26)
besteht. Zur Steuerung der beiden Anhänger-Druckluftkreise (1) und
(2) und der Drucklufterzeugungsanlage ist eine elektronische
Steuereinrichtung (8) vorgesehen.
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Zur
Ermittlung des Hydraulik-Druckes in mindestens einem Hydraulik-Bremskreis
ist mindestens ein Sensor vorgesehen; in der Ausbildung nach 1 sind
zwei Sensoren 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 Hydraulik-Druckes im Hinterachs-Bremskreis, dessen
elektrischer Ausgang über
eine elektrische Leitung (39) und mit einem Eingang der
Steuereinrichtung (8) verbunden ist.
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Die
ersten (1) und zweiten (2) Anhänger-Druckluftkreise sind mit
dem Druckluftausgang des Kompressors (25) pneumatisch verbunden;
in dieser pneumatischen Verbindung 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
Drucklufterzeugungsanlage der Anhänger-Bremssteuerung, je nach
Auslegung, einige Minuten benötigt
werden.
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Der
erste Anhänger-Druckluftkreis
(1) besteht aus den Komponenten eines Rückschlagventils (19),
eines Vorratsbehälters
(13), der mit einer Entwässerung (17) versehen
ist, aus einer Drossel (51), einer ersten elektrisch steuerbaren
Ventileinrichtung (3) mit einem pneumatischen Eingang und
einem pneumatischen Ausgang und aus einem ersten Kupplungskopf "Rot" (6); die
genannten Komponenten des ersten Anhänger-Druckluftkreises (1)
sind in der Reihenfolge ihrer Nennung durch pneumatische Leitungen
miteinander verbunden. Der zweite Anhänger-Druckluftkreis besteht aus den Komponenten eines
Rückschlagventils
(20), eines mit einer Entwässerung (18) versehenen
Vorratsbehälters
(14), aus einer zweiten elektrisch steuerbaren Ventileinrichtung
(4) mit einem pneumatischen Eingang und einem pneumatischen
Ausgang und aus einem zweiten Kupplungskopf "Gelb" (7);
die Komponenten des zweiten Anhänger-Druckluftkreises
(2) sind in der Reihenfolge ihrer Nennung durch pneumatische
Leitungen miteinander verbunden.
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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.
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Es
ist weiter eine dritte elektrisch steuerbare Ventileinrichtung (5)
vorgesehen, deren pneumatischer Eingang mit dem Ausgang des Vorratsbehälters (13)
verbunden ist, und dessen pneumatischer Ausgang mit dem zweiten
Kupplungskopf "Gelb" (7) pneumatisch
verbunden ist.
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Der
elektrische Eingang der ersten elektrisch steuerbaren Ventileinrichtung
(3) ist elektrisch mit einem ersten Ausgang (9)
der Steuereinrichtung (8) verbunden; der elektrische Eingang
der zweiten elektrisch steuerbaren Ventileinrichtung (4)
ist elektrisch mit einem zweiten Ausgang (10) der Steuereinrichtung
(8) verbunden, und der elektrische Eingang der dritten
elektrisch steuerbaren Ventileinrichtung (5) ist elektrisch
mit einem dritten Ausgang (11) der Steuereinrichtung (8)
verbunden.
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Zur
Messung des Druckes im Vorratsbehälter (13) ist ein
Drucksensor (15) vorgesehen, dessen elektrischer Ausgang über eine
elektrische Leitung (40) mit einem Eingang der Steuereinrichtung
(8) verbunden ist; zur Messung des pneumatischen Druckes
im Vorratsbehälter
(14) ist ein Drucksensor (16) vorgesehen, dessen
elektrischer Ausgang über
eine elektrische Leitung (41) mit einem Eingang der Steuereinrichtung
(8) verbunden ist; zur Messung des pneumatischen Druckes
am zweiten Kupplungskopf "Gelb" (7) ist
ein Drucksensor (12) vorgesehen, dessen elektrischer Ausgang über eine
elektrische Leitung (42) mit einem Eingang der Steuereinrichtung (8)
verbunden ist.
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Die
Spannungsversorgung der elektronischen Steuereinheit (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 elektrische Leitung (35)
an den Spannungsversorgungseingang (46) der Steuereinrichtung
(8) angelegt. Neben diesem geschalteten Anlegen der Versorgungsspannung
wird die Batteriespannung auch direkt an die elektronische Steuereinrichtung
(8) angelegt: Über
die elektrische Leitung (36) wird die Batteriespannung
mit einem Timer-Spannungsversorgungseingang
(47) der Steuereinrichtung (8) verbunden. Über diesen
Spannungsversorgungseingang wird ein in der Steuereinrichtung (8)
vorgesehener Timer mit Spannung versorgt; dieser Timer dient zur
zeitlichen Überwachung der
Folge von Schließungen
des Zündschalters
(33). Der Masseanschluß (49)
der Steuereinrichtung (8) ist über eine elektrische Leitung
(43) mit einem Massepunkt des Zugfahrzeuges verbunden.
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Im
Regelfall verfügt
das Zugfahrzeug über eine
12V-Elektrik-Anlage,
weshalb die elektronische Steuereinrichtung (8) mit einer
12V-Versorgungsspannung arbeitet und die Batterie als 12V-Batterie ausgestattet
ist; alternativ ist auch eine Variante der elektronischen Steuereinrichtung
(8) für
eine 24V-Elektrik-Anlage realisierbar.
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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 Generators 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.
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Die
vorstehend erläuterte
Drucklufterzeugungseinrichtung ist über die Steuereinrichtung (8) schaltbar
ausgebildet. Hierzu ist ein vierter Ausgang (27) vorgesehen,
der über
eine elektrische Leitung (39) mit der Spule eines elektrischen
Schaltschützes (54)
verbunden ist, welches im Falle einer am vierten Ausgang (27)
abgegebenen Spannung den Schütz-Schaltkontakt
schließt,
so daß die
Spannung der Batterie (53) an den Elektromotor (26)
der Drucklufterzeugungseinrichtung angelegt wird. Durch ihre schaltbare
Ausführung
braucht die Druckerzeugungseinrichtung nur bei gekoppeltem Anhänger, und
zwar nur dann eingeschaltet zu werden, wenn der Druck in den Vorratsbehältern (13)
und (14) soweit abgesunken ist, daß eine Nachfüllung erforderlich
wird.
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Ein
fünfter
Ausgang (48) der elektronischen Steuereinrichtung (8)
ist zur Anhebung der Leerlaufdrehzahl des Fahrzeugmotors vorgesehen.
Das an diesem Ausgang abgegebene Signal ist mit einer Einrichtung
[z. B. elektro nische Motorsteuerung oder Einspritzpumpe] verbunden,
welche im Fall, daß das Signal
aktiviert ist, die Leerlaufdrehzahl 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 Drucklufterzeugungseinrichtung,
und dieser Betrieb geht nicht zu Lasten der ohnehin stark belasteten
Batterie (53); die Energie zum Betrieb des Generators (52)
wird also von dem Fahrzeugmotor erzeugt.
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Die
im Zugfahrzeug eingebaute Handbremse (28) verfügt über einen
Handbremsschalter (29) und die Anzeigelampe (32)
für die
Handbremskontrolle. Bei gezogener Handbremse [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
Anzeigelampe (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 Leitung (34), wie soeben
beschrieben, keine Spannung an, so ist die Handbremse angezogen, liegt
dagegen an dieser Leitung die Batteriespannung an, so ist die Handbremse
gelöst.
Anhand der Spannung auf der elektrischen Leitung (34) stellt
die Steuereinrichtung (8) am entsprechenden 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].
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Da
man bei einem pneumatisch eingebremsten Anhänger aufgrund der Druckverhältnisse
in den Vorratsbehältern
(13) und (14) des Zugfahrzeuges und in dem Vorratsbehälter des
Anhängers,
die sich im Laufe der Zeit entleeren können, nicht grundsätzlich davon
ausgehen kann, daß ein
durch die Handbremse des Zugfahrzeuges ausgelöste pneumatische Bremsung des
Anhängers über lange
Zeit anhält,
ist eine Handbremskontrolle für
den Anhänger vorgesehen.
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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 Zugfahrzeug
und Anhänger an
einer Steigung oder in einem Gefälle
abgestellt ist.
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Zur
Handbremskontrolle ist an der Handbremse (28) des Zugfahrzeuges
zusätzlich
eine handbetätigte
Einrichtung vorgesehen, welche das dem Zustand der betätigten Feststellbremse
entsprechende Signal aufhebt.
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Im
Ausführungsbeispiel
nach 1 ist diese Aufhebungs-Einrichtung durch eine Schließverhinderung
(30) realisiert, die durch einen Betätigungsknopf (31)
aktiviert wird. Der Betätigungsknopf
(31) ist federbelastet und kehrt daher selbständig in
seine Ausgangsstellung zurück.
In der betätigten
Stellung des Betätigungsknopfes
(31), der Kontrollstellung, wird durch die Schließverhinderung
(30) mechanisch ein Schließen des Handbremsschalters
(29) verhindert; die mechanische Wirkung der Schließverhinderung ist
durch die gestrichelte Linie zwischen der Schließverhinderung (30)
und dem Handbremsschalter (29) angedeutet.
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Nach
dem Abstellen des Gespannes und dem Anziehen der Handbremse (28)
wird die Handbremskontrolle durch Drücken des Betätigungsknopfes
(31) in der durch den Pfeil angezeigten Richtung eingeleitet,
wodurch der Handbremsschalter (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 Feststellbremse des Zugfahrzeuges allein in der Lage
ist, das Gespann aus Zugfahrzeug und Anhänger in seiner abgestellten
Lage stabil zu halten. Wird der Betätigungsknopf (31)
wieder losgelassen, so wird die pneumatische Bremsung des Anhängers wiederhergestellt.
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Alternativ
zur Realisierung der Handbremskontrolle nach 1 kann ein
von einem Betätigungsknopf
ausgelöstes
Signal zur Handbremskontrolle auch lediglich als Statussignal 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 Anhängers bei
aktiviertem Handbrems-Kontrollsignal zurück und stellt die Bremsung
wieder her, wenn das Handbrems-Kontrollsignal
zurückgenommen
ist.
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Damit
die Messung des Hydraulik-Druckes in den hydraulischen Bremskreisen
durch die vorstehend erläuterten
Sensoren (21) und (22) einen vernachlässigbaren
Einfluß auf
die hydraulischen Bremsdrücke
haben, sind diese Sensoren als besonders "schluckarme" Sensoren ausgebildet [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 pneumatischen Bremsdruck umgewandelt, der am gelben Kupplungskopf
(7) ausgegeben wird. Hierzu wird von der Steuereinrichtung
(8) ein diesem pneumatischen Bremsdruck entsprechendes
elektrisches Analogsignal an den elektrischen Eingang der zweiten
elektrisch steuerbaren Ventileinrichtung (4) angelegt, welche
an ihrem pneumatischen Ausgang den pneumatischen Luftdruck ausgibt.
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Aus
den zur Verfügung
stehenden Meßwerten
der Hydraulik-Drucksensoren
(21) und (22) wird also ein pneumatischer Bremsdruck
erzeugt; zur Art und Weise wie aus zwei hydraulischen Drücken ein pneumatischer
Druck gewonnen 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.
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Da
im Rahmen der unten erläuterten
Sicherheits-Philosophie die Sensoren (21) und (22)
in regelmäßigen Zeitabständen 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. Umgekehrt
gilt das Gleiche auch für
das Lösen
der Bremse.
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Hydraulische
Bremsanlagen arbeiten mit sehr unterschiedlichen Hydraulikdrücken. Im
unteren Bereich gibt es Zugfahrzeuge, die mit einem hydraulischen
Bremsdruck von 0–4
bar arbeiten [z. B. land- und forstwirtschaftliche Zugfahrzeuge],
im oberen Bereich gibt es Fahrzeuge, 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.
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Unabhängig vom
hydraulischen Bremsdruckbereich des Zugfahrzeuges liegt aufgrund
gesetzlicher Vorschriften der am gelben Kupplungskopf (7)
ausgesteuerte Bremsdruck im Bereich von 0–8 bar.
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Die
dritte elektrisch steuerbare Ventileinrichtung (5) ist
als Redundanz-Ventileinrichtung für den Ausfall der zweiten elektrisch
steuerbaren Ventileinrichtung (4) vorgesehen; sie steuert
den Bremsdruck am gelben Kupplungskopf (7) aus. Die dritte
Ventileinrichtung (5) ist. völlig separat zur zweiten Ventileinrichtung
(4) aufgebaut, sie verfügt über eine
getrennte elektrische Ansteuerung und über eine separate Versorgung über den
ersten Anhänger-Druckluftkreis
(1).
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In
Ergänzung
zu der Funktion der Ventileinrichtung (5) als Redundanz-Ventileinrichtung
ist es sogar vorteilhaft, zur Erzeugung des pneumatischen Bremsdruckes
die Ventileinrichtungen (4) und (5) abwechselnd
zu benutzen, da man auf diese Weise frühzeitig einen möglichen
Ausfall erkennt.
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Im
Ausführungsbeispiel
nach 1 sind die zweite (4) und die dritte
(5) elektrisch steuerbare Ventileinrichtung als Proportional-Relaisventile
aufgebaut.
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Alternativ
hierzu können
eine oder beide der elektrisch steuerbaren 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 Luftmengenverstärkung kann zusätzlich eine Ventilstufe
in Form eines Relaisventiles vorgesehen sein. Elektrisch steuerbare
Ventileinrichtungen nach dieser Bauart sind aus der
DE 42 27 084 A1 bekannt.
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Die
erste elektrisch steuerbare Ventileinrichtung (3) ist als
3/2-Wege-Magnetventil ausgestaltet. Im stromlosen 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.
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Im
Zweileitungsbetrieb ist die rote Druckversorgungs-Leitung des Anhängers am
roten Kupplungskopf (6) angekuppelt und die gelbe Bremsleitung
ist am gelben Kupplungskopf (7) angekuppelt. Auf der Seite
des Anhängers
befindet sich ein Anhängerbremsventil,
das in der bekannten Weise an die rote und die gelbe Leitung des
Anhängers
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 Anhängersteuerung sind die Abrißsicherungen
sowohl für
die rote Druckversorgungs-Leitung als auch für die gelbe Bremsleitung realisiert.
Beim Abriß der
roten Druckversorgungs-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.
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Der
Abriß der
gelben Bremsleitung ist erstmalig bei der nächsten Bremsung nach dem Abriß erkennbar,
wenn sich nämlich
als Folge einer Ansteuerung der Ventileinrichtung (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 Magnetventiles und damit die am roten
Kupplungskopf (6) angeschlossene rote Anhänger-Druckleitung
werden entlüftet,
und das Anhängersteuerventil
des Anhängers
leitet entsprechend seiner Funktionsweise nach den gesetzlichen
Vorschriften eine Zwangsbremsung des Anhängers ein.
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Entsprechend
den gesetzlichen Vorschriften darf der pneumatische Druck am roten
Kupplungskopf (6) 8,5 bar nicht überschreiten. Um dies sicherzustellen
wird spätestens,
wenn in mindestens einem der Vorratsbehälter (13) oder (14)
ein pneumatischer Druck von 8,5 bar anliegt, der Elektromotor (26)
der Druckerzeugungsanlage über
das Schaltschütz
(54) abgeschaltet.
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Wie
vorstehend beschrieben, wird bei betätigter Handbremse des Zugfahrzeuges,
was anhand der Spannung auf der elektrischen Leitung (34)
feststellbar ist, der Anhänger
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.
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Alternativ
zur geschilderten pneumatischen Feststellbremse aufgrund einer Handbremsbetätigung im
Zugfahrzeug ist es auch möglich,
eine pneumatische Hilfsbremsung 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 Zugfahrzeuges gesteuert werden.
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Da
ein Ausfall der Anhänger-Bremssteuerung
zum Bremsen-Ausfall
eines gekoppelten Anhängers
führen
würde,
ist für
die Anhänger-Bremssteuerung
eine besondere Sicherheits-Philosophie vorgesehen.
Diese besagt, daß gerade
eine Systemkomponente ausfallen kann, wodurch eine Reduzierung der
Bremsfähigkeit
des Anhängers
in einem bestimmten Rahmen zugelassen ist, was jedoch nicht zu einem
augenblicklichen totalen Bremskraft-Verlust im Anhänger und
nicht zu einer unkontrollierten Vollbremsung führen darf.
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Im
Zusammenhang mit dieser Sicherheits-Philosophie werden im folgenden
die Maßnahmen
erläutert,
die für
die Sensoren der Anhänger-Bremssteuerung
und die elektrisch steuerbaren Ventileinrichtungen der ersten (1)
und zweiten (2) Anhänger-Druckluftkreise
vorgesehen sind.
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Die
Sensoren, sowohl die Hydraulik-Drucksensoren (21) und (22)
als auch die pneumatischen Drucksensoren (15), (16) und
(12) sind als selbstüberwachende
Sensoren ausgebildet. Selbstüberwachende
Sensoren sind z. B. unter Verwendung einer in den Sensoren realisierten
Brückenschaltung
in der Lage festzustellen, ob sie korrekt arbeiten oder ob sie z.
B. aufgrund eines internen Kurzschlusses oder eine Unterbrechung
defekt sind.
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Bei
einem derartigen Sensor kann am Spannungsbereich seines elektrischen
Ausgangssignales festgestellt werden, ob er korrekt arbeitet oder
ob er defekt ist. Bei einer Versorgungsspannung des Sensors von
beispielsweise 5 V besteht der Spannungsbereich, der ein korrektes
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 Abständen, die z. B. 1 s betragen,
von der Steuereinrichtung (8) eingelesen, so daß sofort
erkennbar wird, wenn einer der Sensoren ausfällt.
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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) erfaßbar; wenn andererseits z.
B. der Drucksensor (15) für den Vorratsbehälter (13)
ausgefallen ist, so kann man davon ausgehen, daß, wenn am Drucksensor (16)
des Vorratsbehälters
(14) ein Druck im richtigen Bereich angezeigt wird, der
Druck im Vorratsbehälter
(13) vermutlich korrekt ist. Will man diese Annahme überprüfen, so
läßt sich
bei der nächstfolgenden
Bremsung die Ventileinrichtung (5) einsetzen, um anhand
des vom Drucksensor (12) eingelesenen Meßwertes
zu überprüfen, ob
der erwartete Aufbau des Bremsdruckes stattgefunden hat; sollte
dies der Fall sein, so hat sich die Annahme eines korrekten Druckes
im Vorratsbehälter
(13) bestätigt.
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Die
elektrisch steuerbaren Ventileinrichtungen (3), (4)
und (5) verfügen über Überwachungseinrichtungen
für ihren
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 besonderer Bedeutung in Bezug auf die Sicherheit
sind auch die Kontaktierungsstellen zwischen diesen Komponenten.
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Das
Verfahren der Kreis-Überwachung
besteht darin, daß von
der Steuereinrichtung (8) in regelmäßigen zeitlichen 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 gemessenen Stromes zeigt an, ob die
Komponenten des Stromkreises in Ordnung sind oder ob ein Fehler
vorliegt. 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.
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Im
Gegensatz zu dem bisher erläuterten Zweileitungsbetrieb
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 Einleitungsbetrieb,
der vorwiegend für
land- und forstwirtschaftliche Zugfahrzeuge von Bedeutung ist. Für diese
Betriebsweise ist ein dritter Kupplungskopf "Schwarz" (50) vorgesehen.
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Bei
der Einleitungsbremse wird der gekuppelte Anhänger über einen schwarzen Druckschlauch
an den dritten Kupplungskopf "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 Zugfahrzeugen die Ankopplung von zwei Anhängern erlaubt
ist.
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Die
Füllung
des Anhängers
erfolgt, wenn in der Druckleitung der Einleitungsbremse ein Fülldruck von
mindestens 5 bar anliegt [dies entspricht den gesetzlichen Vorschriften
für den
EG-Raum; diese Vorschriften besagen weiter, daß am schwarzen Kupplungskopf
(50) maximal ein Druck von 5,3 bar anliegen darf].
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Nach
der Füllung
des Druckluft-Vorratsbehälters
im Anhänger
ist das Gespann aus Zugfahrzeug und Anhänger bremsbereit und daher
auch fahrbereit. Die Bremsung erfolgt nun indem in der Druckleitung
der Einleitungsbremse ein Bremsdruck invers ausgesteuert wird: Bei
einem Druck in der Druckleitung von 4,5 bar wird im Anhänger der
minimale Bremsdruck und bei einem Druck von 0 bar der maximale Bremsdruck
angesteuert.
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Entsprechend 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 steuerbare Ventileinrichtung durchgeführt.
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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 Steuereinrichtung
für die
zweite (4) und dritte (5) elektrisch steuerbare
Ventileinrichtung eine inverse Betriebsweise gewählt, wie sie oben beschrieben
ist: In der Füllphase
wird ein Fülldruck
von 5 bar ausgegeben, und während
einer Bremsung wird in Abhängigkeit
vom Hydraulik-Druck in den Sensoren (21) und (22)
ein Bremsdruck ausgesteuert, welcher bei minimaler Bremsung 4,5
bar und bei maximaler Bremsung 0 bar beträgt.