DE2701159C3 - Schaltungsanordnung zum periodischen Überprüfen der Funktionsfähigkeit von Teilen einer blockiergeschützten druckmittelbetätigten Fahrzeugbremsanlage - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum periodischen Überprüfen der Funktionsfähigkeit von Teilen einer blockiergeschützten druckmittelbetätigten Fahrzeugbremsanlage gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bekanntlich kann die Bremsung eines Kraftfahrzeuges mit einer blockiergeschützten Fahrzeugbremsanlage zu sehr gefährlichen Situation führen, wenn ein Fehler in der elektronischen Anordnung der Bremsanlage auftritt. Es ist daher notwendig, Sicherheitsschaltungen vorzusehen, die die Aufgabe haben, bei Auftreten von Fehlern diese zu erkennen und durch Korrektur- oder Abschaltsignale eine gefährliche und unzulässige Regelung zu verhindern. Es ist also erforderlich, die elektronischen Schaltungseinrichtungen, welche zum Zweck der Ansteuerung von Druckregelventilen dienen, gelegentlich oder vorzugsweise in gewissen Zeitabständen kontinuierlich währenJ verschiedener Betriebszustände des Fahrzeuges auf Funktionsfähigkeit und Funktionssicherheit zu überprüfen.

Eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art ist durch die DE-OS 21 30 907 bekanntgeworden, t-ei der ein simuliertes Regelsignal durch Kurzschließen des Drehzahlgebers bzw. Sensors erzeugt wird und anschließend überprüft wird, ob die Anlage auf ein derart gewonnenes Signal reagiert. Nachteilig ist, daß durch das Kurzschließen des Sensors nicht mehr erkannt werden kann, zu welchem Zeitpunkt der Kurzschluß wieder aufgehoben werden darf, wodurch die Gefahr besteht, daß unbestimmte Periodendauerreste gemessen und ausgewertet und somit kurzzeitig zu hohe Geschwindigkeitswerte erzielt werden. Ferner ist nachteilig, daß wegen der notwendigerweise größeren Zeitkonstanten der Kondensator im Frequenzspannungsurrrcetzer und der nachfolgenden Verarbeitungsstufe bei jedem Priifvorgang die Endverstärker belastet werden. Die Belastung ist zwar pro Prüfvorgang gering, erfolgt aber mit recht große Häufigkeit, da die Prüfvorgänge entsprechend häufig durchgeführt werden müssen, um eine ständige Überwachung der Funktionstüchtigkeit zu gewährleisten.

Die DE-OS 22 31864 zeigt eine Schaltungsanordnung zum Überprüfen der Funktionssicherheit eines Anfiblockierregelsystems, bei der den Radbremszylindern Druckschalter zugeordnet sind, die den Aufbau des Bremsdruckes überwachen. Soll die Bremsanlage auf Funktionstüchtigkeit überprüft werden, werden zunächst durch Einschalten des Fahrschalters drei bistabile Kippstufen gesetzt, über die eine bistabile Kippstufe wird eine Warnlampe betätigt, wodurch dem Fahrer angezeigt wird, daß er die Bremse betätigen muß, um Bremsdruck in die Radbremszylinder einzusteuern. Wenn sämtliche Druckschalter den Druckanstieg ordnungsgemäß weitergemeldet haben, wird über eine der bistabilen Kippstufen eine monostabile Kippstufe ausgelöst, was den ordnungsgemäßen Druckaufbau anzeigt. Nach Ablauf der Impulsdauer der monostabilen Kippstufe wird ein simuliertes Radverzögerungssignal auf den Regelkanal der Bremsanlage gegeben, und zwar auf einen Differenzierer, eine Stufe zur Nachbildung der Fahrzeuggeschwindigkeit, die mit einem Speicherkondensator arbeitet, und ein Summierglied. Das Summierglied stellt einen übergroßen Schlupf fest, und es spricht ein Schwellwertschalter an, der die Endverstärker zur Ansteuerung der Magnetventile ansteuert, um den Bremsdruck abzusenken. Wenn die simulierte Fahrzeuggeschwindigkeit auf Null geht, spricht der Differenzierer an, der einen Schwellwertschalter ansteuert, der ebenfalls die Magnetventile über die Endverstärkerbetätigt zum Herabsetzen des Bremsdrucks. Hierdurch schalten die Druckschalter zurück, wodurch die Warnlampe ausgeschaltet wird. Dies zeigt dem Fahrer an, daß kein Fehler in den überprüften Teilen der Bremsanlage vorliegt. Diese Prüfung ist nur bei stehendem Fahrzeug vor Fahrtantritt möglich. Eine begrenzte Prüfung ist auch während der Fahrt möglich. Es kann allerdings nur der Ausfall des Sensors oder

ein Leitungsbruch festgestellt werden, wenn gerade nicht gebremst wird. Nachteilig ist, daß die eigentliche Prüfung nur vor Fahrtantritt, also bei stehendem Fahrzeug möglich ist. Fehler, die während der Fahrt auftreten - mit Ausnahme des Ausfalles des Sensors oder eines Leitungsbruches, können nicht erkannt werden. Die Überprüfung der Endstufen und der Magnetventile ist nur indirekt über die Druckschalter und auch nur bei stehendem Fahrzeug möglich.

Die DE-OS 21 37 072 zeigt eine Prüfeinrichtung für eine blockiergeschützte Fahrzeugbremsanlage, die einen Pulsgenerator aufweist, der in vorbestimmten Zeitabständen ein Prüfsignal abgibt, das die Sensorsignalspannung mit Hilfe eines Widerstandsteilers herunterteilt zur Simulierung eines Schlupfes, der mit der Fahrzeuggeschwindigkeit verglichen wird. Da das Prüfsignal somit ein Radblockieren vortäuscht, wird ein Endverstärker angesteuert, wenn die Schaltung ordnungsgemäß arbeitet. Das Äusgangssignai des Endverstärkers für das Magnetventil wird gleichzeitig der Basis eines über einen Widerstand an Vorspannung liegenden Transistors zugeführt, der dadurch leitet und das Prüfsignal, das an diesem Transistor über einen Widerstand ansteht, zur Erde ableitet. Fehlt ein solches Ausgangssignal, so bewirkt das Prüfsignal die Aufladung eines Kondensators, der dann über einen weiteren Transistor das Aufblinken einer Warnlampe steuert. Nachteilig ist, daß die erzeugten Schlupfregelsignale den Endverstärker und die Magnetventile jedesmal voll belasten, was einen schnellen Verschleiß dieser Bauteile bedeutet. Nachteilig ist auch, daß nur die Erzeugung von Schlupfregelsignalen und nicht der Regelsignale geprüft wird, und auch nur eine quantitative und nicht qualitative Prüfung der Ausgangssignale des Endverstärkers vorgesehen ist.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, eine Schaltungsanordnung gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 so auszubilden, daß die einzelnen Funktionsgruppen der blockiergeschützten Fahrzeugbremsanlage sowohl vor als auch während der Fahrt uneingeschränkt überprüfbar sind, wobei eine längere oder häufige Beanspruchung der Endverstärker vermieden werden soll.

Diese Autgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Gestaltungsmerkmale gelöst.

Die Vorteile der erfindungsgemäßen Ausbildung sind darin zu sehen, dalS zum einen die einzelnen Funktionsgruppen des Regelkanals für sich überprüfbar sind und ferner die Ansteuerbarkeit der Magnetventile ohne Belastung der Endverstärker prüfbar ist. Die Überprüfung kann unabhängig vom Fahrzustand erfolgen, d. h. vor Fahrtantritt als auch während der Fahrt. Der Vergleich erfolgt stets mit einem Bezugssi- »nal, was den Vorteil hat, daß man schaltungsmäßig das zeitliche Auftreten der zu überprüfenden Ausgangssignale nicht vorzugeben braucht. Die Überprüfung der Endstufen einschließlich der Ansteuerbsrkeit der Magnetventile hat keine Erregung der Magnete zur Folge, wodurch die Prüfung auch bei fahrendem Fahrzeug ohne Gefahr für die Fahrsicherheit gewährleistet ist.

Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Lösung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. Besonders erwähnenswert ist die weitere Ausgestaltung gemäß Anspruch 2, durch die eine sichere Erkennung von Ausfällen im Regelkanal möglich ist, auch wenn eine iVüfschaltung selbst ausfällt.

Hierdurch besteht die Möglichkeit einer sehr einfachen Auswertung der Ausgangssignale auf Richtigkeit.

Die gemeinsame Integration der Sicherheitsschaltungskanäle in einem Baustein gemäß Anspruch 3 hat den Vorteil des geringen baulichen Aufwandes, während die Anordnung in zwei getrennten Bausteinen die Sicherheit der Erkennung von Fehlern erhöht.

ίο Die Erfindung soll nun anhand der Zeichnung, die Ausführungsbeispiele zeigt, näher erläutert werden. Es zeigt

F i g. 1 eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung zum periodischen

,5 Überprüfen der Funktionsfähigkeit von Teilen einer blockiergeschützten Fahrzeugbremsanlage,

Fig.2 eine Weiterbildung der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung mit einer Sicrr-heitsschaltung, die in einem eigenen Schaltkreis getrennt von den Rcgelkanälen angeordnet ist,

Fig. 3 eine Schaltungsanordnung ähnlich Fig. 2, bei der jedoch die Sicherheitsschaltung zusammen mit dem Regelkreis in einem Baustein integriert angeordnet ist, und

Fig. 4 ein Prinzipschaltbild der Schaltungsanordnung nach den Fig. 2 und 3.

Es soll nun zunächst Bezug genommen werden auf die Fig. 1. Ein Sensor 2 liefert über eine logische Schaltung 4 Signale an einen Regelkanal 6 der blokkiergeschützten Fahrzeugbremsanlage. Zur Erzeugung von Prüfsignalen, die Sensorsignale simulieren, ist ein einen Taktimpulsgeber bzw. Generator 8 aufweisendes Steuerwerk 10 vorgesehen, das die Prüfvorgänge steuert.

3s Der Prüfvorgang läuft wie folgt ab: Zunächst erscheint nach Einleitung des Prüfvorganges am Ausgang 12 des Steuerwerkes 10 ein Signal, das über eine Leitung 14 und ein ODER-Gatter 16 sowie ein UND -Gatter 18 einem Endverstärker 20 und Magneten 22 eines Magnetventils zugeführt wird. Der weitere Ausgang 24 des Steuerwerkes ist »low«. Das Signal am Ausgang 12 des Steuerwerkes 10 wird ferner über eine Leitung 26 einem Vergleicher 28 zugeführt, der außerdem mit dem Ausgang des Endverstärkers 20 über eine Leitung 30 verbunden ist.

Wenn die Signalkette vom ODER-Gatter 16 bis zum Magneten 22 fehlerfei ist, schaltet der Endverstärker 20 durch.-Das Ausgangssignal des Verstärkers 20 wird dann im Veigleicher 28 mit dem Prüfimpuls bzw. dem Prüfsignal des Steuerwerkes 10 verglichen. Wenn Vein Fehler erkannt worden ist, kann das Steuerwerk von »12« auf »24« weiterschalten, so daß der Ausgang 12 »low« >\nd der Ausgang 24 »high« wi/d. Das high-Signal am Ausgang 24 unterbricht zunächst

ν, die Ansteuerbarkeit der Endstufe durch Sperrung des UND-Gatters 18 und ermöglicht ferner, daß anstatt des Sensorsignals (Sperrung eines UND-Gatters 32) ein den Rad\ erlauf simulierendes Signal des Generators 8 über ein UND-Gatter 34 und ein ÖDER-Gatter 36 dem zu überprüfenden Regelkanal 6 zugeführt wird. Das Ausgangssignal des Generators 8 wird fernereinem Bezugsregelkanal 38 zugeführt, der ein Bezugssignal erzeugt, aas in einem Vergleicher 40 mit dem Ausgangssignal des Rad-Regelkanals 6 verglichen wird. Die Abgabe des simulierten Generatorsignals wird über einen Ausgang 42 des Steuerwerkes 10 gesteuert. Wird kein Fehler festgestellt, ist der Prüfzyklus beendet und wird das Steuerwerk 10 zu-

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rückgesetzt.

Wenn bei der Prüfung der Endstufe und des Magneten durch Vergleich der entsprechenden Signale im Vergleicher 28 ein Fehler festgestellt wird, wird eine Warneinrichtung 48 über ein ODER-Gatter 50 und ein UND-Gatter 52 zur Anzeige des Fehlers angesteuert. Gleichzeitig wird über eine nicht dargestellte Rückleitung das Steuerwerk zurückgesetzt, wodurch die Erzeugung der Prüfsignale (simulierten Radsignale) unterbunden und der weitere Prüfvorgang unterbrochen wird.

Wird bei der Prüfung des Regelkanals 6 ein Fehler festgestellt, erscheint am Ausgang des Vergleichers 40 ein Differenzsignal, das ebenfalls der Warneinrichtung 48 über die Gatter 50 und 52 zugeführt wird. Auch in diesem Falle wird über eine nicht dargestellte Rückmcideieiiuiig uas Steuerwerk 10 zurückgesetzt und damit der Prüfvorgang beendet.

Die Prüfung sollte auch dann zweckmäßigerweisc unterbunden werden, wenn ein Bremsvorgang eingeleitet wird. Hierzu ist, wie beispielhaft eingezeichnet, eine Leitung vom Bremslichtschalter zu einem Eingang 54 des Steuerwerkes 10 geführt, über die in diesem Falle das Steuerwerk 10 zurückgesetzt und somit ein bereits laufendes Prüfprogramm unterbrochen wird.

Statt eines gesonderten Bezugsregelkanals 38 kann auch ein anderer "inem anderen Rad zugeordneter Regelkanal als Bezugskanal genommen werden. In diesem Falle müßte ebenfalls die Ansteuerung der Magnetventile unterbrochen werden.

Bei einer Vierradregelung sind zur vollständigen Überprüfung der Regelkanäle vier Schritte notwendig. In diesem Falle werden zunächst alle Endverstärker überprüft; werden diese für gut befunden, werden danach alle Regelkanäle der Bremsanlage mit dem Prüfsignal beaufschlagt und miteinander verglichen. Auf diese Weise ist eine vollständige und sichere Prüfung der gesamten Bremsanlage möglich.

Es soll nun Bezug genommen werden auf Fig. 2, die eine Verknüpfung der Überprüfungsschaltung mit einer Sicherheitsschaltung zeigt, wobei die Sicherheitsschaltung in einem eigenen, von den Regelkreisen getrennten Schaltkreis angeordnet ist.

Einem Radsensor 60 ist ein Regelkreis 62 und einem weiteren Radsensor 64 ist ein Regelkreis 66 zugeordnet. Dem Regelkreis 62 sind Endverstärker 68 und 70 sowie Magnete 72 und 74 eines Auslaß- und Einlaßventils zugeordnet; dem Regelkreis 66 sind entsprechende Endverstärker 76 und 78 sowie Magnete 80 und 82 eines Auslaß- und eines Einlaßventils nachgeschaltet.

Eine Sicherheitsschaltung 84 weist zwei in einem Baustein angeordnete redundante Sicherheitsschaltungskanäle 86 und 88 auf, die Prüfsignale erzeugen, die jeweils über Leitungen 90 und 92 und über ODER-Gatter 94 und 96 auf jeden Regelkreis 62 und 66 gegeben werden. Die Abgabe der Prüfsignale der beiden Sicherheitsschaitungskanäle 86 und 88 ist so gesteuert, daß die Signale zeitlich aufeinander folgen. Die Ausgangssignale der Regelkreise 62 und 66, d. h. die Ausgangssignale der Schwellwertstufen für die Beschleunigung, die Verzögerung und den Schlupf, werden über Leitungen 98 und 100 jeweils auf beide Sicherheitsschaitungskanäle gegeben und redundant verglichen, d. h. in jedem Sicherheitsschaltungskanal werden die Ausgangssignale beider Regelkreise verglichen; hierdurch ist gesichert, daß auch bei Ausfall eines Sicherheitsschaltungskanals eine Prüfung und Fehlererkennung möglich ist.

Sind die Magnete 72, 74 80 und 82 in Ordnung, können die Endverstärker 68, 70, 76 und 78 durchschalten, und deren Ausgangssignale werden über Leitungen 102, 104, 106 und 108 jeweils auf beide Sicherheitsschaitungskanäle 86 und 88 gegeben und verglichen, analog wie oben für die Regelsignale beschrieben.

ίο Uenr eine Leitung 110 wird die Versorgungsspannung einer Spannungsquelle 112 in beiden Sicherheitsschaltungskanälen redundant auf Sollwert geprüft. Falls eine der obigen Prüfungen einen fehlerhaften Regelkreis, einen defekten Magneten, einen Fehler in einer Signalkette oder eine fehlerhafte Versorgungsspannung ergeben sollte, werden über eine Leitung 114 und/oder 116 entsnrechende Fehlersignale einer Warneinrichtung 118 zugeführt.

InderFig. 3.auf die nun Bezug genommen werden soll, ist eine Prüf- und Sicherheitsschaltung mit zwei getrennten Sicherheitsschaltungskanälen 130, 132 dargestellt, die im Gegensatz zu der Ausfühmngsform nach Fig. 2 zusammen mit den zugeordneten Regel-

>5 kreisen 134 und 136 in einem Baustein 137 integriert angeorr^et sind. Die Sicherheitsschaitungskanäle sind auch hier so geschaltet, daß der eigene und der andere Regelkreis überprüfbar sind.

Die Anordnung nach Fig. 3 arbeitet im Prinzip wie

jo die nach Fig. 2. Die Prüfsignaic aus jedem Sicherheitsschaltungskanal 130, 132 werden jedem Regelkreis 134 und 136 über Leitungen 138 und 140 und ODER-Gatter 142 und 144 zugeführt. Die Ausgangssignale der Regelkreise sowie die Ausgangssignale von Endverstärkern 146,148,150 und 152, die Magneten 154, 156, 158 und 160 entsprechender Auslaß- und Einlaßventile vorgeschaltet sind, werden zu den Sicherheitsschaltungskanälen zurückgeführt und dort, wie bereits für die Anordnung nach Fig. 2

beschrieben, redundant verglichen. Eine Überwachung der Versorgungsspannung ist ebenfalls vorgesehen, vgl. Bezugsziffer 162. Werden Fehler festgestellt, werden über Leitungen 164 und 166 entsprechende Fehlersignale an eine Fehleranzeigeeinrich-

■t5 tung 168 abgegeben.

In der Fig. 4 ist der prinzipielle Aufbau der Prüfschaltung nach den F i g. 2 und 3 dargestellt. Über eine Leitung 170 wird ein Signal mit einer bestimmten Taktfrequenz eingespeist, das über ein UND-Gatter

so 172 einem mehrstufigen Zähler oder Frequenzteiler 174 zugeführt wird. Das UND-Gatter wird durch Setzen eines Speichers 176 über einen Initialeingang 178 und ein »high«-SignaI zum Q-Ausgang des Speichers 176 vorbereitet. Im Zähler 174 erfolgt eine mehrstufige Herunterteilung der Frequenz der Signale zur Simulierung bestimmter Radverlaufszustände und Erzeugung von Prüfsignalen. Ein Multiplexer 179 wird nacheinander durch die einzelnen an den Stufen des Zählers abgegriffenen Signale angesteuert und die Prüfsignale mit den verschiedenen Frequenzen /ι,..., /„ werden nacheinander auf den Ausgang geschaltet und den Regelkreisen zugeführt.

Die Ausgangssignale der den Magneten der Regelventile vorgeschalteten Endverstärker werden An-Schlüssen 180,181,182,183,184,185,186 und 187 zugeführt, wobei vorliegend vier Regelkreise angenommen sind mit jeweils einem Auslaß- und einem Einlaßventil und wobei die Anschlüsse 180 bis 183

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den Auslaßventilen und die Anschlüsse 184 bis 187 den Einlaßventilen zugeordnet sein sollen. Die den Anschlüssen 180 bis 183 zugeführten zeitlich synchronisierten Ausgangssi_o..alc der Endstufen werden in einem Exklusiv-ODER-Gatter 188 verglichen und die den Anschlüssen 184 bis 187 zugeführten Ausgangssignalc in einem Exklusiv-ODER-Gatter 190. Die Ausgänge dieser Gatter 180 und 190 sowie der Ausgang 192 von anderen Überwachungseinrichtungen, beispielsweise Einrichtungen zur Überwachung der Schwellwertstufen, sind an ein ODER-Gatter 194 gelegt. Bei einem Ausfall eines Signals wird ein Fehler signalisiert, indem am Ausgang des entsprechenden

Exklusiv-ODER-Gattersein »high«-Signal erscheint, das über das ODER-Gatter 194 einen Fehlerspeicher 196 setzt, über dessen ß-Ausgang und ein ODER-Gatter 198, an das noch weitere Ausgänge 200 weiterer Prüfschaltungen gelegt sein können, wie schematisch angedeutet ist, eine Warneinrichtung 201 angesteuert wird.

Nach Durchlauf der Zählerstufen des Zählers 174 wird der Speicher 176 automatisch über eine Leitung 202 zurückgesetzt. Der Fehlerspeicher 196 kann über einen Anschluß 204 zurückgesetzt und gelöscht werden.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zum periodischen Überprüfen der Funktionsfähigkeit von Teilen einer blokkiergeschützten, druckmittelbetätigten Fahrzeugbremsanlage mit einem einen Taktimpulsgeber aufweisenden Steuerwerk zur Erzeugung von simulierten, das Radverhalten kennzeichnenden Prüfsignalen in vorbestimmten Zeitabständen, die in den zu überprüfenden Teil des Regelkreises der Bremsanlage, der einen einem Magnetventil vorgeschalteten Endverstärker und einen Regelkanal aufweist, einspeisbar sind, mit einer Überwachungseinrichtung, die das Auftreten von durch die Prüfsignale ausgelösten Ausgangssignalen überwacht und einen Vergleicher aufweist, der Bezugssignale eines Bezugsregelkanals mit den Ausgangssignalen des Regelkanals und/oder einzelner Funktionsgruppen des Regelkanais vergleicht und auf gleichzeitiges Auftreten prüft, wobei bei nicht-gleichzeitigem Auftreten der zu prüfenden Signale eine Warneinrichtung betätigt und das Steuerwerk.zurückgesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerwerk(10) bestimmte Prüfsignale dem Endverstärker (20) nach dem Ausgang des Regelkanals (6) zuführt, daß die Überwachungseinrichtung einen Vergleicher (28) aufweist, der die Ausgangssignale des Endverstärkers (20) und die dem Vergleicher über eine Leitung (26J zugeführten bestimmten Prüfsignale miteinander vergleicht und sJif gleichzeitiges Auf- jo treten prüft, und

daß das Steuerwerk (10) nach er'olgter Prüfung des Endverstärkers (20) dessen Ansteuerbarkeit durch eine logische Schaltung (18) unterbricht und danach das simulierte, das Radverhalten kennzeichnende Signal erzuegt zur Prüfung des Regelkanals (6).

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Sicherheitsschaltung mit zwei redundanten Sicherheitsschaltungskanälen (86, 88; 130, 132) vorgesehen is·. die jeweils auf jede Funktionsgruppe (72,74 bzw. 80, 82; 154,156 bzw. 158, 160) oder jeden Rcgelkanal (62 bzw. 66; 134 bzw. 136) geschaltet sind, und daß die Ausgänge der Funktionsgruppen oder Regelkanäle jeweils auf beide Sicherheits-Schaltungskanäle (86,88; 130,132) zurückgeführt sind, deren Vergleicher die Ausgangssignale der Funktionsgruppen oder Regelkanäle redundant vergleichen.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß daß die beiden Sicherheitsschaltungskanäle (130, 132) in einem Baustein (137) integriert sind oder zwei getrennte Bausteine sind.

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