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Schaltungsanordnung zur Überwachung des Flüssigkeits-
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niveaus in dem Behälter einer schlupfgeregelten Bremsanlage Die Erfindung
bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Überwachung des Flüssigkeitsniveaus
in dem Druckausgleichs- und Vorratsbehälter einer hydraulischen schlupfgeregelten
Bremsanlage, mit einem Signalweg, in dem ein normalerweiser geschlossener, beim
Absinken des Flüssigkeitsniveaus unter eine Ansprechschwelle sich öffnender Schalter
bzw. Kontakt zu einem druckgesteuerten, bei ausreichendem Arbeitsdruck geschlossenen
Schalter in Reihe liegt, ferner mit einer Bremsen-Warnlampe, die über einen weiteren
Schalter beim Absinken des Flüssigkeitsniveaus unter einer Ansprechschwelle anschaltbar
ist.
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Das Überwachen und das frühzeitige, zuverlässige Erkennen von Defekten
und Fehlfunktionen ist generell bei schlupfgeregelten Bremsanlagen äußerst wichtig,
weil eine Schlupfregelung auf ein zeitweises Konstanthalten
und
Abbauen des Bremsdruckes an dem geregelten Rad beruht. Fehler in der Bremsanlage
oder in der zugehörigen elektronischen Regelung könnten daher die Bremse außer Funktion
setzen oder auf andere Weise, z.B. durch Blockieren der Hinterräder, zu gefährlichen
Fahrsituationen führen. Durch rechtzeitiges Erkennen eines Defektes und Abschalten
der Regelung, verbunden mit einem den Fahrer warnenden Signal, läßt sich meistens
zumindest ein normales, d.h. ungeregeltes Bremsen sicherstellen, wobei es dann zwar
zum Blockieren der Räder und zum Verlust der Lenkbarkeit kommen kann, was jedoch
das kleinere Übel im Vergleich zum völligen Entbremsen bzw. Aufheben der Bremswirkung
darstellt.
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Eine wichtige Voraussetzung für die sichere Funktion einer hydraulischen
Bremsanlage ist das Vorhandensein einer ausreichenden Menge an hydraulischer Flüssigkeit
im System. Dies wird durch Kontrolle des Flüssigkeitsniveaus im Druckausgleichs-
und Vorratsbehälter überwacht.
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Sinkt der Flüssigkeitsspiegel unter einen vorgegebenen Mindestwert,
wird dies dem Fahrer über eine Bremsen-Warnlampe optisch signalisiert, und es wird
zu einem gegebenen Zeitpunkt, z.B. beim weiteren Absinken des Flüssigkeitsspiegels
unter eine tiefere Schwelle, die Regelung teilweise oder völlig abgeschaltet.
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Bei derartigen Überwachungsvorrichtungen mit zwei übereinander liegenden
Ansprechschwellen bzw. Flüssigkeitsniveaus, deren Erreichen mit bestimmten Schaltfunktionen
verbunden ist, bereitet der Aufbau und die Justierung der den Flüssigkeitspegel
im Behälter messenden Füllstandssensoren Schwierigkeiten, Der zur Verfügung stehende
Raum
und insbesondere die zulässige Behälterhöhe sind nämlich häufig sehr beschränkt,
so daß nur ein geringer Abstand zwischen der oberen und der unteren Ansprechschwelle
bleibt. Unter Berücksichtigung der Fertigungstoleranzen des Füllstandssensors bzw.
der einzelnen Teile, insbesondere der beiden Schalter des Füllstandssensors, wird
es daher schwierig, die Grenzwerte der Ansprechschwellen einzuhalten.
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Eine bekannte Vorrichtung zur Messung der Füllhöhe in derartigen Behältern
besitzt zwei übereinander angeordnete Reedkontakte, die in der Ruhestellung geöffnet
sind (DE-OS 32 41 250). Ein mit einem Betätigungsmagneten ausgerüsteter Schwimmer
befindet sich bei ausreichendem Füllstand in der Nähe des oberen Reedkontaktes und
schließt dadurch die Kontaktzone. Beim Absinken des Flüssigkeitsniveaus gelangt
der Magnet in die Nähe des zweiten, nämlich des unteren Reedkontaktes, wodurch nacheinander
dieser geschlossen und der obere geöffnet wird. Nachteilig ist bei einer solchen
Anordnung, daß zur Justage nur die beiden Reedkontakte gemeinsam auf der vertikalen
Achse verschoben werden können, so daß eine unabhängige Justage der Einsatzpunkte
beider Reedkontakte nicht möglich ist. Außerdem ist die gesamte Anordnung relativ
aufwendig.
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Es läßt sich bei solchen Anordnungen mit zwei übereinander angeordneten
Schaltern häufig nicht vermeiden, daß der obere Schalter, wenn das Flüssigkeitsniveau
sich im Toleranzfeld dem unteren Wert nähert, zu früh anzeigt.
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Beispielsweise kann es bei Kurvenfahrten zum kurzzeitigen Ansprechen
des oberen Schalters und dadurch zum
Flackern der Signallampe kommen,
was sehr unerwünscht ist, da es den Fahrer verunsichern kann.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die geschilderten Nachteile
zu überwinden und eine Schaltungsanordnung zur Überwachung des Flüssigkeitsniveaus
zu entwickeln, die die Verwendung eines Füllstandssensors und damit eines Behälters
geringer Bauhöhe zuläßt und die mit großer Zuverlässigkeit beim Unterschreiten der
vorgegebenen Füllstandshöhe die Schlupfregelung ausschaltet.
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Es hat sich nun herausgestellt, daß diese Aufgabe in technisch fortschrittlicher
Weise durch eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art gelöst werden kann,
deren Weiterbildung darin besteht, daß in Reihe zu dem beim Absinken des Flüssigkeitsniveaus
ansprechenden Schalter und zu dem druckgesteuerten Schalter eine mindestens zwei
Schaltpositionen aufweisende Schaltstufe (D1) eingefügt ist, die beim Öffnen des
Signalweges oder des Strompfades für eine vorgegebene Zeitspanne bzw.
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Verzögerungszeit ihre Schaltstellung beibehält und die nach Ablauf
der Verzögerungszeit die Schlupfregelung abschaltet oder die Abschaltung der Schlupfregelung
auslöst.
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Nach einer vorteilhaften Ausführungsart der Erfindung entspricht die
Verzögerungszeit bis zum Abschalten der Schlupfregelung der Zeitspanne, die bei
Abfluß von Hydraulikmittel infolge eines Defektes bis zum Erreichen einer die Funktion
der Regelung sicherstellenden Restmenge mindestens zur Verfügung steht. Andererseits
kann
die Verzögerungszeit jedoch auch nach der bis zur Beendigung
eines geregelten Bremsvorganges maximal benötigten Zeitspanne oder nach der Dauer
einer durchschnittlichen geregelten Bremsung bemessen werden.
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Die in Reihe zu dem Flüssigkeitsniveau-Schalter und zu dem druckgesteuerten
Schalter angeordnete Schaltstufe ist nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsart
der Erfindung in Form eines mechanischen Relais ausgebildet, das über einen normalerweise
geschlossenen, beim Umschalten des Relais sich öffnenden Kontakt der elektronischen
Regelung den Fehlerzustand meldet und die Abschaltung auslöst. Anstelle eines solchen
Relais kann auch eine monostabile Schaltung verwendet werden, die über Transistoren,
Tyristoren oder andere Halbleiter-Schalter den Kontakten des Relais entsprechende
Funktionen ausübt.
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Des weiteren kann eine Schaltungsanordnung nach der Erfindung eine
zweite Schaltstufe aufweisen, die in einer ersten Schaltstellung einen Schalter
oder Kontakt im Stromversorgungsweg der Bremsen-Warnlampe geschlossen hält, die,
z.B. beim Anlassen des Fahrzeug-Motors, durch einen kurzen Impuls in eine zweite
Schaltstellung umschaltbar ist, in der der Schalter im Stromversorgungsweg zur Bremsen-Warnlampe
geöffnet ist, und die einen Selbsthalteschalter oder -kontakt aufweist, über den
die zweite Schaltstellung bis zum Ansprechen des Flüssigkeitsniveau-Schalters erhalten
bleibt. Die zweite Schaltstufe kann beispielsweise in Form eines mechanischen Relais
mit einem Arbeitskontakt im Selbsthaltepfad und einem Ruhekontakt im Stromversorgungsweg
für die
Bremsen-Warnlampe ausgebildet sein, oder in Form eines
entsprechenden elektronischen Schaltkreises, der die gleichen Funktionen übernehmen
kann.
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Schließlich ist erfindungsgemäß noch eine Schaltungsanordnung vorgesehen,
die eine festverdrahte oder programmierbare Schaltlogik aufweist, wobei die Schaltstufen
und Schaltfunktionen in dem Signalweg des beim Absinken des Flüssigkeitsniveaus
ansprechenden Schalters und im Stromversorgungsweg der Bremsen-Warnlampe durch logische
Verknüpfungen realisiert sind.
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Die Erfindung beruht also auf der Erkenntnis, daß zur Überwachung
des Flüssigkeitsniveaus im Behälter einer schlupfgeregelten Bremsanlage ein einziger
Schalter in Verbindung mit einer abfallverzögerten Schaltstufe genügt, während man
bisher glaubte, zwei auf verschiedene Flüssigkeits-Pegel eingestellte Schalter verwenden
zu müssen. Beim Ansprechen des den Flüssigkeits-Pegel überwachenden Schalters wird
erfindungsgemäß sofort ein Warnsignal ausgelöst, die Schlupfregelung jedoch erst
nach einer bestimmten Verzögerungszeit, die zur Beendigung des geregelten Bremsvorganges
genügt, abgeschaltet.
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Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung
gehen aus der folgenden Beschreibung anhand der beigefügten Abbildungen hervor.
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Es zeigen Fig. 1 in vereinfachter Darstellung den Schaltplan einer
bisherigen Überwachungsschaltung und
Fig. 2 in gleicher Darstellungsweise
eine Ausführungsart einer Schaltungsanordnung nach der Erfindung.
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Die Überwachungsschaltung für das Flüssigkeitsniveau in dem Druckausgleichs-
und Vorratsbehälter einer schlupfgeregelten hydraulischen Bremsanlage besitzt gemäß
Fig.
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1 als wesentliche Bestandteile zwei in dem (nicht gezeigten) Behälter
angeordnete Schalter 1,2. Dargestellt Sind die Schaltpositionen bei intakter Bremsanlage
und im Betriebszustand, in dem ein ausreichender Druck im Hydrauliksystem vorhanden
ist.
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Der Schalter 1, der zur Behälterwarneinrichtung (BWE) gehört, liegt
im Stromversorgungsweg 3 einer Lampe 4, die als Bremsen-Warnlampe (BWL) bezeichnet
wird. Über einen Zündschalter 5 eines Kraftfahrzeuges ist die Lampe bei eingeschalteter
Zündung mit einem Pol der Batterie (+UB) verbunden, während der Anschluß zum zweiten
Pol über den Schalter 1 und, wie üblich, über die symbolisch angedeutete Masseverbindung
erfolgt.
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Der zweite Schalter 2, der das Bremsenwarnsignal (BWS) auslöst, liegt
in Reihe zu einem von dem Druck im Hydrauliksystem gesteuerten Kontakt oder Schalter
6 eines Druck-Warnschalters 7 (WS) und schließt bei intakter Anlage einen Signalweg
8 von dem Masseanschluß zur Reglerelektronik 9, die bei Empfang eines Fehlersignales
und nach Auswertung des Fehlersignales eine Regler-Warnlampe 10 (ASWL, d.h. Antiskid-Warnlampe)
zum Leuchten bringt.
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Schließlich enthält der Druck-Warnschalter 7 noch einen
zweiten
Kontakt 11, der mit dem Kontakt 6 mechanisch gekoppelt ist und, wenn ein zu niedriger
hydraulischer Druck im System vorhanden ist, ebenfalls die Bremsen-Warnlampe 4 mit
Strom versorgen kann.
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Beim Absinken des Flüssigkeitsniveaus spricht zunächst der Schalter
1 an und bringt die Bremsenwarnlampe 4 zum Leuchten. Auf die Schlupfregelung hat
dies keinen Einfluß. Erst bei einem weiteren Absinken des Pegels und Erreichen einer
niedrigeren Ansprechschwelle wird der Schalter 2 geöffnet und dadurch der Elektronik
über den Signalweg 12 der Fehlerzustand mitgeteilt. Das Ansprechen des Druck-Warnschalters
7 ist allein abhängig vom Druckniveau im Hydrauliksystem.
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Die erfindungsgemäße Ausgestaltung einer solchen Schaltung zeigt Fig.
2, in der gleiche Teile mit gleichen Bezugsziffern wie in Fig. 1 bezeichnet sind.
Nach dieser Schaltung wird zur Überwachung des Flüssigkeitsniveaus nur ein einziger
Kontakt bzw. Schalter 2 (BWS) benötigt.
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In Reihe zu dem Schalter 2, dessen Schaltposition vom Flüssigkeitsniveau
im Behälter abhängig ist, und zu dem druckgesteuerten Kontakt 6 ist nach Fig. 2
ein Relais D1 eingefügt. Dieses Relais trägt einen Kontakt dl, der dem elektronischen
Regler 9 über eine Signalleitung 12 signalisiert, ob das System intakt ist oder
ob ein Fehler vorliegt. Erkennt die Elektronik bzw. der Regler 9 das Vorliegen eines
Fehlers, der das Abschalten der Schlupfregelung notwendig macht, wird dieser Zustand
mit Hilfe der ASWL-Lampe 10 signalisiert.
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Das Relais D1 ist abfallverzögert, wodurch erreicht wird, daß die
Schlupfregelung nicht sofort auf die Unterbrechung des Stromweges 16 bzw. auf das
Öffnen des Schalters 2 reagiert, sondern daß die Elektronik erst nach Ablauf einer
vorgegebenen Verzögerungszeit durch Öffnen des Schalters dl über den Fehler informiert
wird.
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Diese Verzögerungszeit entspricht der Zeitspanne, die bei einem Leck
im Hydrauliksystem vom Ansprechen des Bremsenwarnschalters 2 bis zum Entleeren des
Behälters auf eine gerade noch ausreichende Restmenge mindestens zur Verfügung steht.
Beispielsweise könnte diese Verzögerungszeit 20 Sekunden betragen. Andererseits
ist es auch möglich, diese Verzögerungszeit auf die erfahrungsgemäß in Mittel bis
zur Beendigung eines geregelten Bremsvorganges benötigte Zeitspanne abzustimmen
oder nach der maximal bis zur Beendigung einer Regelbremsung erforderlichen Zeit
zu bemessen.
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Die Schaltung nach Fig. 2 besitzt außerdem eine zweite Schaltstufe
D2, die hier in Form eines mechanischen oder elektronischen Relais ausgebildet ist
und zwei Kontakte d21, d22 trägt. Eingeschaltet wird das Relais D2 über einen symbolisch
angedeuteten Wischkontakt 13, z.B.
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über den Anlasserausgang des Zündschalters 5; der Relaisstromkreis
wird zweckmäßigerweise mit Hilfe einer Diode 14 vom Anlasserstromkreis abgekoppelt.
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Der Kontakt d21 des Relais D2 dient zur Selbsthaltung der Schaltstufe
D2 bei intakter Bremsanlage bzw. bei ausreichendem Flüssigkeitsstand im Behälter.
Der zweite Kontakt d22 schließt beim Ansprechen des Behälterwarnschalters
2
den Stromkreis für die Bremsen-Warnlampe 4.
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Die beiden Kontakte d22 und d21 sind mechanisch gekoppelt.
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Die in Fig. 2 dargestellten Schalterstellungen gelten für eine intakte
Bremsanlage und für das Vorhandensein eines ausreichenden Druckes im Hydrauliksystem.
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Die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Überwachungsschaltung nach
Fig. 2 ist folgende: Beim Betätigen des Zündschalters 5 sei zunächst das Hydrauliksystem
drucklos. Nach Einschalten der Zündung leuchten daher die Bremsen-Warnlampe 4 und
die Regler-Warnlampe 10 auf. Der Pumpenmotor wird über einen nicht gezeigten Schalter
in Gang gesetzt.
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Beim Betätigen des Anlassers wird die zweite Schaltstufe bzw. das
Relais D2 über die Diode 14 unter Spannung gesetzt. Das Relais zieht an, schließt
den Kontakt d21 im Selbsthaltepfad 15 über den Stromweg 16 und öffnet gleichzeitig
den Kontakt d22 im Signalweg der Bremsen-Warnlampe 4. Da inzwischen auch ein ausreichender
Druck aufgebaut und dadurch der Kontakt 11 des Druck-Warnschalters 7 geöffnet ist,
erlischt die Lampe 4. Über dem Kontakt 6 des Druck-Warnschalters 7 wird die Schaltstufe
D1 zum Anzug gebracht, wodurch der Schalter dl schließt und dadurch der Elektronik
meldet, daß Füllstand und Arbeitsdruck ausreichend sind. Nach dem Loslassen des
Anlassers endet der Stromfluß über die Diode 14 zum Relais D2. Die Umschaltung der
zweiten Schaltstufe D2 bleibt jedoch über den Selbsthaltepfad 15 mit dem Kontakt
d21 erhalten.
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Sinkt nun infolge eines Defektes das Flüssigkeitsniveau im Behälter
der Bremsanlage so weit ab, daß die Ansprechschwelle des Schalters erreicht wird,
öffnet dessen Kontakt. Dadurch endet sofort oder nach einer minimalen Verzögerungszeit
die Selbsthaltung der zweiten Schaltstufe D2. Gleichzeitig leuchtet die Bremsen
Warnlampe 4 auf, da hier der Stromweg über den Kontakt d22 geschlossen wird. Die
Schlupfregelung wird jedoch zunächst noch fortgesetzt, weil die Schaltstufe D1 erst
nach der vorgegebenen Abfallverzögerungszeit den Schalter dl öffnen und dadurch
die Elektronik bzw. den Regler 9 über das Absinken des Flüssigkeitsniveaus unterrichten
kann. In der Zeitspanne zwischen dem Öffnen des Schalters 2, das sofort von der
Bremsenwarnlampe 4 angezeigt wird, und dem Abschalten der Schlupfregelung bleibt
also für den Fahrer genügend Zeit, um den geregelten Bremsvorgang zu beenden und
sich dann bis zur Reparatur der Anlage auf den Ausfall der Regelung einzustellen.
Der Fahrer wird sich daher bis zur Reparatur der Regelung bemühen, durch zurückhaltende
Betätigung der Bremse ein Blockieren der Räder zu vermeiden.