DE3312981A1 - Verfahren und sicherheitsvorrichtung zur ansteuerung eines drucksteuerventils bei einer automatisch lastabhaengigen bremsregelung - Google Patents

Verfahren und sicherheitsvorrichtung zur ansteuerung eines drucksteuerventils bei einer automatisch lastabhaengigen bremsregelung

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Description

R. 181*91
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17.03.1983 He
ROBERT BOSCH GMBH, 7000 Stuttgart 1
Verfahren und Sicherheitsvorrichtung zur Ansteuerung ?"*** eines Drucksteuerventils bei einer automatisch lastabhängigen Bremskraftregelung
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren und einer Sicherheitsvorrichtung jeweils nach der Gattung des Hauptanspruchs bzw. des ersten Vorrichtungsanspruchs. Es ist bekannt, durch einen geeigneten Achssensor ein Signal zu erzeugen, welches als Maß oder Hinweis für den Beladungszustand eines mit einer automatisch lastabhängigen Bremskraftregelung (ALB) ausgerüsteten Kraftfahrzeugs so ausgewertet wird, daß den Beladungszustand einbeziehende Drucksteuerwerte im Bremsfall zu den Brems zylindern gelangen. Hierdurch läßt sich eine Überbremsung des Fahrzeugs durch Blockieren der Räder vermeiden, was insbesondere dann einen gefährlichen Fahrzustand zur Folge haben kann, wenn das Blockieren an den Hinterrädern zuerst auftritt, was zu nicht mehr beherrschbaren Übersteuerungstendenzen des Fahrzeugs führt. Das den jeweiligen Radbremsen zugeführte Druckmittelsignal ist daher bei solchen eine
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ALB aufweisenden Fahrzeugen gebildet aus der Verknüpfung des Ausgangssignals des Achssensors (Lastsignal) mit einem Signal, welches von dem der willkürlichen Beeinflussung der Bedienungsperson des Kraftfahrzeugs unterworfenen Bremswertgeber stammt (Drucksignal).
Es ist bei mechanischen ALB-Reglern bekannt, bei einem eventuellen Ge stange bruch, was zu einem Ausfall der ALB-Regelung des Bremsdrucks zu den entsprechenden Bremszylindern führt, beispielsweise durch Federkraft einen Nocken so einzustellen, daß der Regler in der Weise weiterarbeitet, daß nunmehr der Druck nach einer vorgegebenen Teilbeladung (z.B. Halblast) geregelt wird. Hierdurch ist ein Notbetrieb bis zur Reparatur sichergestellt.
Da in zunehmendem Maße ALB-Systeme mit elektrischen (analogen) Drucksteuerventilen ausgerüstet werden in Verbindung mit einer zentralen Steuerlogikschaltung oder einer ähnlichen elektrischen Schaltung zur Verarbeitung zugeführter Druck- und Lastsignale, wodurch sich eine wesentlich größere Variationsbreite auch hinsichtlich der Bremskraftverteilungskurven ergibt, muß Sorge getroffen werden, daß bei Ausfall wesentlicher Teile oder Geber des elektrischen Systems die ALB-Funktionen in etwa aufrechterhalten werden und jedenfalls Brems vorgänge ohne Gefährdung, also Ausfall von Bremsen, weiter möglich sind.
Vorteile der Erfindung
Das erfindungs gemäße Verfahren und die erfindungs gern äße Sicher-
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he its vorrichtung jeweils mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs bzw. des ersten Vorrichtungsanspruchs haben den Vorteil, daß auch bei Signalausfällen der einen oder anderen Art sowie bei Ausfall der gesamten Elektrik eine Bremsung gewährleistet ist, gegebenenfalls sogar unter Beibehaltung einer ausgeprägten ALB-Wirkung. Es ist möglich, ein fiktives Last- oder Drucksignal bei Fehlen solcher Signale vorzugeben, wobei gegenüber den bekannten mechanischen Lösungen durch die Erfindung auch eine Vielzahl von Wahlmöglichkeiten verwirklicht werden kann, insbesondere Ausgestaltung vorgegebener Kurven verlaufe im Bremskraftverteilungsdiagramm je nach Art des mit einem solchen System ausgerüsteten Kraftfahrzeugs oder Wunsch des Anwenders.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des erfindungsgemäßen Sicherheitssystems möglich. Besonders vorteilhaft ist der Umstand, daß grundsätzlich und unabhängig davon, wie weit der Ausfall erfolgt und welche Systeme von diesem Ausfall umfaßt sind, die Grundbremsfähigkeit aufrechterhalten bleibt, da das verwendete elektrische Drucksteuerventil so ausgebildet ist, daß bei fehlender Ansteuerung der Eingangsdruck im Verhältnis 1 : 1 durchgesteuert wird.
Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 in grob schematisierter Darstellung einen Regel-
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kreis zur elektrischen, lastabhängigen Bremskraftregelung (ALB) einschließlich einer schematisierten Darstellung des verwendeten elektrischen Proportional-Drucksteuermagnetventils, Fig. 2 in Form eines Diagramms Möglichkeiten zur Teillastregelung entsprechend vorgegebenen Kennlinienverläufen, Fig. 3 ebenfalls in Form eines Diagramms Druckverläufe des vom Drucksteuerventil der ALB bei Ausfall des Drucksignals für das elektronische Steuergerät den Bremszylindern zugeführten Drucks und Fig. 4 nach Art eines Flußdiagramms ein Funktions- und Wirkungsschema des elektronischen Steuergeräts für den Normal- und Störungsfall.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Bei dem in Fig. 1 gezeigten Regelschema für eine lastabhängige Bremskraftregelung wird davon ausgegangen, daß der vom Bremspedal 1 beaufschlagte Bremswertgeber 2 in seiner Ausbildung als Betriebsbremsventil unmittelbar der Beaufschlagung und dem Wunsch des Benutzers entsprechend einen Eingangsdruck Pl erzeugt und dem elektrischen Proportional-Magnetventil 3 als elektro-pneumatisches Drucksteuerventil der ALB zuführt. Die Erfindung betrifft aber auch solche Regelanlagen, bei denen anstelle des pneumatischen Drucksignals Pl vom Bremswert geber 2 ausschließlich ein elektrisches Signal erzeugt wird, welches in diesem Fall dann einem nachgeschalteten zusätzlichen Drucksteuerventil zugeführt wird, welches als Vorsteuer-Elektromagnetventil den erwähnten Eingangs -
druck Pl erzeugt und dem Drucksteuerventil 3 zuführt.
Die Bremskraftregelung erfolgt dann so, daß von einem elektronischen
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Steuergerät 5 mit Hilfe eines Lastsignals von einem Lastsensor 6, der in geeigneter Weise die Veränderung der schematisch bei 6a angedeuteten Achsposition erfaßt und als Lastsignal umsetzt, sowie eines von einem Drucksensor 7 gelieferten Drucksignals der Ausgangsdruck P2 des Drucksteuerventils 3 gesteuert wird. Lastsensor 6 und Drucksensor 7 sind als Wandler ausgebildet, die eine physikalische Eingangsgröße - beim Lastsensor 6 üblicherweise eine mechanische Verschiebung und beim Drucksensor 7 ein Druck - in elektrische Aus gangs signale umsetzen, die von dem elektronischen Steuergerät 5 miteinander entsprechend vorgegebenen Funktionskriterien verknüpft und in ein elektrisches Ausgangssignal, üblicherweise ein Stromsignal I umgesetzt und dem Magnetteil des Drucksteuerventils 3 zugeführt werdaiJDaher liegen am eine proportionale Drucksteuerung bewirkenden Drucksteuerventil 3 parallel das Drucksignal des Eingangs drucks Pl sowie das elektrische, verknüpfte Lastdrucksignal I an. Der Ausgangsdruck P2 kann dem oder den Bremszylinder(n) 60 unmittelbar oder einem diesen vorgeschalteten, separaten Relaisventil 70 zugeführt sein. Die erforderlichen Betriebsdrücke für den Bremswertgeber 2 und das gegebenenfalls vorgesehene Relaisventil 70 stammen von einem bei 4 angedeuteten Vorratsdruck.
Das Drucksteuerventil 3 ist als Magnetventil mit elektrischer Wicklung 11 und Anker 12 ausgebildet, der in einer ihn konzentrisch umgebenden Führung, die gleichzeitig die Wicklung 11 tragen kann, gleitverschie blich gelagert ist. Der Anker 12 wirkt über ein Verbindungsglied 12a auf ein Ventilglied 13., welches dann gegen seinen Sitz bei 13a gedrückt wird, wenn der Anker 12 bei Zuführen eines elektrischen Steuerstroms zu seinem Magnetteil gegen den Druck seiner
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Vorspannungsfeder 14 anzieht und bei dem dargestellten Ausführungs beispiel in der Zeichenebene nach oben zurückweicht. Die Proportionalregelwirkung ergibt sich aufgrund einer randfest und am Anker befestigte Membran 15, Hierauf und auf die erzielbaren Gleichgewichtswirkungen durch auf beidseitig der Membran 15 einwirkende Drücke braucht nicht weiter eingegangen zu werden, da dies nicht Gegenstand vorliegender Erfindung ist; wesentlich ist lediglich, daß das in Fig. dargestellte elektrische Proportional-Drucksteuerventil im Ruhezustand, also bei nicht angesteuerter Wicklung 11 die in diesem Fall dargestellte Position einnimmt, d.h. Einlaß 3a ist mit Auslaß 3b durchverbunden, so daß ein stromloses Drucksteuerventil durch mechanische Mittel geöffnet ist und sich eine 1 : 1 Durchsteuerung ergibt; in diesem Fall ist der Eingangsdruck gleich dem Ausgangsdruck.
Während bei intakter Anlage so der Bremsdruck P2 in der gewünschten Weise zwischen beladenem und leerem Fahrzeug und bei allen Teilbeladungszuständen entsprechend geregelt wird, können sich im Störungsfall die folgenden Ausfallmöglichkeiten ergeben:
1. Totalausfall der Elektrik
2. Kein Last- und kein Drucksignal
3. Kein Lastsignal, Drucksignal vorhanden
4. Kein Drucksignal, Lastsignal vorhanden.
Die erfindungsgemäße Ausbildung von elektrischem Drucksteuerventil in Verbindung mit dem elektronischen Steuergerät 5 sorgt dafür, daß für sämtliche der Ausfallmöglichkeiten 1 bis 4 geeignete
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Vorkehrungen und Maßnahmen getroffen sind, auf die im folgenden eingegangen wird.
Für den Fall 1, nämlich Totalausfall der Elektrik, bleibt, wie schon erläutert, das Drucksteuerventil 3 stromlos, so daß jedenfalls der vom Betriebsbremsventil 2 vorgegebene Bremsdruck Pl zu sämtlichen Bremszylindern gelangt. Da, wie weiter unten anhand der Fig. 4 für sämtliche Störungsfälle noch bezüglich des Funktionsablaufs der elektrischen oder elektronischen Steuerschaltung erlävt ert wird, in diesem Fall eine Fehleranzeige vorzugsweise im Blickfeld des Fahrers vorgenommen wird, kann der Fahrer seine Fahrweise und sein Bremsverhalten so einrichten, daß gefährliche Situationen nicht auftreten.
Im zweiten Fall des Auftretens von Doppelfehlern erfolgt ebenfalls eine Fehleranzeige im Blickfeld des Fahrers, wobei im übrigen davon ausgegangen werden kann, daß Doppelfehler zur gleichen Zeit, also sowohl Ausfall des Lastsensors 6 als auch des Drucksensors 7 äußerst selten sind. In einem solchen Fall ist das elektronische Steuergerät ebenfalls so geschaltet, daß mindestens' das Steuerven- til stromlos bleibt, daher die 1 : 1 Durchsteuerung wie im Fall 1 über das Drucksteuerventil möglich ist.
Ist entsprechend dem Fall 3 zwar ein Drucksignal vorhanden, jedoch kein Lastsignal, dann wird entsprechend dem in Fig. 2 dargestellten Druck Verteilungsdiagramm vom elektronischen Steuergerät die Aussteuerung des Drucksteuerventils 3 vorgenommen, nämlich neben der Anzeige des Fehlers Einstellung auf eine vorgegebene
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Teillastkurve, wobei entsprechend dem gewünschten Kennlinie η verlauf der Strom I zum Drucksteuerventil 3 so geregelt wird, daß sich die gewünschten vorgegebenen Teillast-Regelverläufe ergeben. Hier kommt eine strahlenförmige Regelung, eine Knickregelung, gegebenenfalls auch eine druckabhängige Änderung der Lastverteilung in Frage, denn das Drucksignal liegt vor, so daß für bestimmte Eingangsdruckwerte von dem elektronischen Steuergerät entsprechende Stromwerte erzeugt und zur Teillasteinstellung dem Drucksteuerventil zugeführt werden.
Alternativ ist bei Ausfall des Lastsignals aber auch lediglich die Stromlos steuerung des Drucksteuerventils möglich, ebenfalls bei Anzeige des Fehlers.
Fällt dann entsprechend dem Fall 4 lediglich das Drucksignal bei vorhandenem Lastsignal aus, was bedeutet, daß am Drucksteuerventil zwar der Eingangsdruck Pl vom Betriebsbremsventil 2 noch anliegt, das elektronische Steuergerät aber nicht über diesen Eingangs druck wert informiert ist, dann kann dieses je nachdem, ob der Bremsbeginn bekannt ist oder nicht, unterschiedlich reagieren. Ist der Bremsbeginn nicht bekannt, dann ergibt sich neben der Anzeige des Fehlers die Alternative, das Steuerventil stromlos zu schalten mit Durchsteuerung 1 : 1. Ist der Bremsbeginn bekannt, beispielsweise durch Abfrage eines Bremslichtschalters, dann kann entsprechend dem Diagrammverlauf der Fig. 3 verfahren werden, nämlich Ansteuerung des Drucksteuerventils dahingehend, daß ein Begrenzungsdruck (Scheinwert) vorgegeben wird, gegebenenfalls in lastabhängiger Verschiebung so, wie der Pfeil in Fig. 3 andeutet.
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d.h. mit starker Begrenzungswirkung bei sehr niedrigem Lastsignal (leeres Fahrzeug) und entsprechend schwacher Begrenzungswirkung und sinngemäß spätem Übergang in die Horizontale bei voll beladenem Fahrzeug.
Die Darstellung der Fig. 4 kann sowohl als Flußdiagramm für die Erfassung des Funktionsablaufs (entsprechend einem Programmablauf bei Einsatz eines geeigneten Rechnersystems) angesehen werden als auch als detaillierte Blockdarstellung des elektronischen Steuergeräts, wobei die einzelnen Blöcke Funktionen erfüllen, auf die im folgenden eingegangen wird und deren Realisierung für einen Fachmann daher problemlos möglich ist.
Der Block 20 stellt die Belastungsabfrage dar und kann dem Lastsensor 6 in Fig. 1 entsprechen; ein Block 21 dient der Druckabfrage und ein Block 22 der Bremslichtabfrage BLS. Liegen sowohl Ausgangssignale vom Block 20 als auch vom Block 21 vor, dann gelangen diese auf einen Signalverarbeitung^block 23, der Drucksignal und Lastsignal miteinander verknüpft und als Funktion der beiden Signale ein Stromansteuerungssignal erzeugt und über eine Blockieroder Unterbrechungsstelle (Schalter 24) einem Auswahlblock 25 zuführt, der das schematisch bei 3J angedeutete elektrische Magnet-Drucksteuerventil ansteuert.
Ergibt sich ein Ausfall des Lastsignals vom Block 20 und/oder des Drucksignals vom Block 21, dann wird in allen Fällen über einen Block 26 zunächst eine Fehleranzeige im Blickfeld des Fahrers erfolgen und gleichzeitig durch parallele Ansteuerung eines Blockier-
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blocks 27 mit ODER-Wirkung der Schalter 24 geöffnet, so daß im allr gemeinsten Fall die elektrische Ansteuerung des Drucksteuerventils 3 der ALB unterbrochen wird. Dieses schaltet daher auf Durchsteuerung 1:1.
Liegt jetzt im angenommenen Fall 4 bei Ausfall eines Drucksignals über den Block 22 ein Bremslichtsignal über den Bremsbeginn vor, dann erzeugt, jedoch nur in diesem Fall,ein Steuerblock 28 ein elektrisches Ansteuersignal für das Drucksteuerventil 3J, welches diesem über den Verteiler block 25 zugeführt ist und den Kurvenverlauf entsprechend Fig. 3 realisiert.
Schließlich ist für den anderen Fall des Fehlens eines Lastsignals ein weiterer Steuerblock 29 für eine Teillasteinstellung vorgesehen, der dann einen solchen Steuerstrom über den Verteiler block 25 dem Drucksteuerventil 3J zuführt, daß sich jeweils gewünschte Teillast-Kennlinie η verlaufe entsprechend Fig. 3 ergeben. Es versteht sich im übrigen, daß die soeben anhand des Flußdiagramms der Fig. 4 erläuterten Funktionen auch lediglich Wirkungen oder Umsteuerungen innerhalb eines entsprechenden Signal Verlaufs des elektronischen Steuergeräts sein können, wobei das Fehlen von Lastsignal oder Drucksignal dann die Abfrage anderer Speicherteile für die Erzeugung vorgegebener Stromansteuerungsverläufe bewirken.
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Claims (4)

  1. R. 1 8491
    1699/ot/mü
    17.03.1983 He
    ROBERT BOSCH GMBH, 7000 Stuttgart 1
    Patentansprüche
    Θ Verfahren zur Ansteuerung eines elektrischen Drucksteuerventils bei einer automatisch lastabhängigen Bremskraftregelung (ALB) im Störungsfall, dadurch gekennzeichnet, daß bei Druck- und/oder Lastsignalausfall ergänzend zu einer Fehleranzeige die Regelung abgeschaltet und dem Drucksteuerventil ein vorgegebener, einem gewünschten Teillast verlauf entsprechender Steuerstrom zugeführt wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch \, dadurch gekennzeichnet, daß bei Druck- und/oder Lastsignalausfall das Steuerventil der ALB stromlos geschaltet und mechanisch auf Durchgang gehalten wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Drucksignalausfall und bekanntem Druckbeginn dem Drucksteuerventil ein solcher Steuerstrom zugeführt wird, daß sich eine Druckbegrenzung ergibt, mit durch die Auswertung des verbleibenden Lastsignals gewonnener lastabhängiger Verschiebung.
    /2
    1699/ot/mü
    17ΓΟ3.1983 - 2 - R. 18U91
  4. 4. Sicherheitsvorrichtung zur Ansteuerung eines elektrischen Drucksteuerungsventils bei einer automatisch lastabhängigen Bremskraftregelung (ALB) im Störungsfall, dadurch gekennzeichnet, daß das Drucksteuerventil so ausgebildet ist, daß es bei Ausfall der Stromzuführung durch mechanische Mittel auf Durchgang geschaltet ist und das Druck- und Lastsignal auswertende elektronische Steuergerät eine Fehleranzeige (26) und eine Umschalteinrichtung (24, 27) enthält, die bei Ausfall des Druck- und/oder Lastsignals bei Vorliegen bestimmter Bedingungen auf eine Stromansteuerung des Drucksteuerventils längs vorgegebener Kennlinienverläufe (Teillast - Begrenzungsdruck mit lastabhängiger Verschiebung) umschaltet.
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