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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft
ein System zum Überwachen
von mehreren Zuständen
in einem mit Druckluft oder pneumatisch betätigten Fahrzeugbremssystem.
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Im Stand der Technik sind schwere
Lastkraftwagen und andere große
Fahrzeuge typischerweise mit einem Druckluftbremsbetätigungssystem
ausgestattet. Das Druckluftbremsbetätigungssystem führt Druckluft
zu einer Betriebskammer, um eine Membran in einer ersten Richtung
zu bewegen. Eine Druckstange bewegt sich typischerweise mit der
Membran, und die Druckstange ist mit einem Gestänge verbunden, das die Fahrzeugbremsen
betätigt.
Auch eine Notfallkammer befindet sich im Allgemeinen neben der Betriebskammer
und hat die Funktion, die Druckstange im Falle des Ausfalls des
Druckluftsystems zu bewegen. Zu diesem Zweck ist in die Notfallkammer gewöhnlich eine
starke Triebfeder integriert, um die Druckstange zu betätigen, wenn
in der Systemluftleitung eine Störung
vorliegt. Diese Feder betätigt
auch typischerweise die Druckstange, wenn das Fahrzeug geparkt ist.
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Ein Bremsbetätigungselement hat einen vorbestimmte
Betrag an verfügbarer
Bewegung, oder Hub, für
die Druckstange. Der Bewegungsbereich der Druckstange, der notwendig
ist, um die Bremsen vollständig
zu betätigen,
muss sorgfältig überwacht werden,
so dass er innerhalb des Hubweges des Bremsbetätigungselementes liegt. Im
Stand der Technik sind Situationen eingetreten, in denen es einen
zu langen Druckstangenweg zum Betätigen des Bremssystems gab.
Ein solcher zu langer notwendiger Druckstangenweg kann durch beliebige
von mehreren Faktoren erzeugt werden. Typischerweise ist ein zu
langer Weg auf Bremsbelagverschleiß zurückzuführen. Mit zunehmender Abnutzung
der Bremsen braucht die Druckstange einen immer längeren Weg
zum Betätigen
der Bremsen. Ferner ist möglicherweise,
wenn sich Gestänge,
Verbindungen usw. zwischen den die Druckstange mit den Bremsen verbindenden
Elementen verbiegen, lösen
oder zu stark abnutzen, ein zusätzlicher
Druckstangenweg für
einen ausreichenden Hub der Bremse erforderlich. Eine Kombination
aus diesen mehreren Merkmalen kann zuweilen zur Folge haben, dass
sich der Druckstangenweg, der zum Betätigen der Bremsen notwendig
ist, dem verfügbaren
Druckstangenweg, oder Hub, von dem Bremsbetätigungselement nähert. Dies
ist natürlich
eine unerwünschte
Situation.
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Der Stand der Technik hat versucht,
die Länge
des Druckstangenwegs während
der Betätigung der
Bremse zu überwachen
und einem Bediener anzuzeigen, wenn der Druckstangenweg zu lang
wird. Die Ermittlung, wann der Druckstangenweg zu lang wird, hängt vom
Soll-Hub oder theoretischen Hub des Bremsbetätigungselementes ab. Darüber hinaus
befindet sich eine als Gestängesteller
bezeichnete Vorrichtung typischerweise zwischen der Druckstange und
dem Foundation Brake System. Der Gestängesteller wird inkremental
eingestellt, um Lockerheit im Bremssystem auszugleichen und den
benötigten Druckstangenweg
zu verkürzen.
Es sind heutzutage automatische Gestängesteller erhältlich,
die das Foundationbremssystem automatisch einstellen.
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Der Stand der Technik beinhaltet
Serienbremsbetätigungselemente,
die visuell anzeigen, wenn der benötigte Druckstangenweg zu lang
wird oder wenn er sich einem Zustand nähert, in dem die Gefahr besteht,
dass er aus dem Hubbereich hinaus gerät. Eine solche visuelle Anzeige
kann einfach ein helles Farbband an der Druckstange sein, das sich nicht
außerhalb
der Bremskammer befinden oder dort sichtbar sein sollte. Ein Benutzer,
der dieses helle Farbband sieht, erhält eine Anzeige dafür, dass
die Druckstange sich – bald – ihrem
maximalen effektiven Hub nähert,
indem sie sich über
ihren maximal zulässigen
Hubweg hinaus bewegt. Solche Systeme haben sich als recht nützlich erwiesen;
aber bei allen visuellen Systemen dieser Art muss der Bediener unter
dem Fahrzeug nachsehen, um die Anzeige eines zu langen Druckstangenwegs
festzustellen.
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Im Stand der Technik wurden elektronische Anzeigesysteme
vorgeschlagen, aber diese wurden in der Praxis nie in Serienbremsbetätigungselemente eingebaut.
Die vorgeschlagenen elektronischen Systeme bestanden aus verschiedenen
elektronischen oder magnetischen Sensoren, die in der Bremskammer
oder außerhalb
der Bremskammer montiert wurden. Die Sensoren überwachen die Bewegung der Druckstange
und geben einem Bediener ein Signal, wenn ein zu langer Weg auftritt.
Der Stand der Technik hat Systeme vorgeschlagen, in denen die Bremsbetätigungselemente
eine Signalleitung aufweisen, die zu einem Display im Fahrerhaus
eines Fahrzeugs führt.
Alternativ hat der Stand der Technik auch ein System vorgeschlagen,
in dem jedes der Bremsbetätigungselemente
mit einer einzelnen Signalgabevorrichtung verbunden ist, die ein
einzelnes Signal zum Fahrer sendet, das besagt, dass wenigstens
eine Bremse nachgestellt werden muss. Dieses System des Standes
der Technik identifiziert nicht, welche Bremse nachgestellt werden
muss.
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Die beiden oben beschriebenen Typen
von Systemen des Standes der Technik haben insofern Mängel, als
das System des ersten Typs eine Reihe von Signalleitungen benötigen würde, die
von den Bremsbetätigungselementen
nach vorne zum Fahrerhaus eines Fahrzeugs führen müssten. Die Bremsbetätigungselemente
sind in einer widrigen Umgebung montiert, und die Notwendigkeit,
dass eine lange Signalleitung von jedem der Bremsbetätigungselemente
zum Fahrerhaus des Fahrzeugs führt,
würde die
Gefahr mit sich bringen, dass sich mehrere lange Signalleitungen
lösen.
Systeme des Standes der Technik zeigen gewöhnlich nur einen Problemzustand
an. Somit würde
sich eine gelöste Leitung
nicht unbedingt erkennen lassen, und der Bediener hätte möglicherweise
keine Anzeige für
ein solches Lösen.
Die abgetrennte Leitung wird einfach als das Fehlen eines Problems
im Bremssystem angesehen.
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Mit dem System des zweiten Typs bekäme der Bediener
keine Anzeige dafür,
welche Bremse nachgestellt werden muss. Es ist nicht immer unbedingt
offensichtlich, welche Bremse nachgestellt werden muss, und somit
geben solche Systeme keinerlei Informationen, die ein Bediener benötigen würde, um die
Bremsen an einem Fahrzeug ordnungsgemäß zu überwachen und zu warten.
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Andere Zustände in dem Bremsbetätigungselement
und in Bremssystemen wurden gewöhnlich nicht
auf kontinuierlicher Basis überwacht.
Aber es wäre
trotzdem nützlich,
einem Bediener eine Anzeige über
viele andere Zustände
zu geben. So wäre
es zum Beispiel möglich,
dass sich die Feststellbremsen nicht immer ganz lösen. In
einigen Fällen
wird die größere Triebfeder
möglicherweise
nicht vollständig zusammengedrückt, so
dass die Feststellbremsen nur teilweise aktiviert werden. Dies ist
offensichtlich unerwünscht.
Es wäre
somit nützlich,
einem Bediener eine Anzeige für
eine solche Situation zu geben.
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Darüber hinaus haben Foundation-Brakes, Gestängesteller,
Bremsbeläge
und Bremsbetätigungselemente
gewöhnlich
eine erwartete Lebensdauer, die sich auf eine bestimmte Anzahl von
Betätigungen
des Bremssystems oder auf eine bestimmte Anzahl von Gestängestellerjustierungen
bezieht. Die Systeme des Standes der Technik bieten keine Möglichkeiten
zum Überwachen
oder Melden der Anzahl der Betätigungen
des Systems.
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Außerdem ändert sich bei bestimmten Straßenverhältnissen
wie zum Beispiel bei einer langen Fahrzeit ohne Betätigung der
Bremsen oder bei einer langen Fahrzeit mit ständiger Betätigung der Bremsen die Temperatur
des Foundation Brake Systems. Mit einer Änderung der Temperatur des
Bremsbelags oder anderer Bremskomponenten ändern sich auch die Maße des Bremssystems,
und somit ändert
sich auch der benötigte
Druckstangenweg zum Betätigen der
Bremse. Die vorgeschlagenen Bremshubüberwachungssysteme berücksichtigen
die Zeitperiode, während
der eine Bremse möglicherweise
betätigt war,
nicht. Somit könnten
diese Systeme übermäßig große Anzeigen
für eine
Bremse mit zu langem Weg geben oder alternativ überhaupt keine Anzeige für ein Betätigungselement
mit zu großem
Hub geben.
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Das US-Patent 4,937,554 (Herman)
beschreibt ein System zum Überwachen
des Fahrzeugbremsenzustands, das auf der Überwachung des Luftdrucks,
mit dem jedes Bremsbetätigungselement beaufschlagt
wird, und der von jeder Druckstange zurückgelegten Distanz beruht.
Die Zustände
werden mit Hilfe eines Mikroprozessor-Reglers im Fahrzeug überwacht,
der auf der Basis von Luftdruck- und Druckstangendistanzmessungen
Fehlausrichtungen der Bremsen anzeigt.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Gemäß der vorliegenden Erindung
wird ein Fahrzeugbremsenzustandsüberwachungssystem gemäß Definition
in den unabhängigen
Ansprüchen bereitgestellt.
Weitere Merkmale der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen offenbart.
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Diese und andere Aspekte der vorliegenden Erfindung
gehen am besten aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen
hervor, die im Anschluss kurz beschrieben werden.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1A ist
ein Schema eines Reglers zum Überwachen
des Zustands der Bremsen eines Fahrzeugs;
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1B zeigt
Beispiele für
Fahrerhausanzeigen;
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2 ist
ein Blockdiagramm des Reglers gemäß Illustration in 1;
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3 ist
eine Ansicht eines alternativen Reglers;
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4 ist
eine Querschnittsansicht eines Bremsbetätigungselementes gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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5 ist
eine Ansicht des Steinschlagschutzes der Ausgestaltung von 4;
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6 ist
ein Schema von alternativer Elektronik, die in den Steinschlagschutz
von 4 integriert ist;
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7 ist
eine Querschnittsansicht einer alternativen Ausgestaltung eines
Bremsbetätigungselementes
gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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8 ist
eine Querschnittsansicht durch den Steinschlagschutz von 7;
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9 ist
eine Draufsicht auf den in 8 gezeigten
Steinschlagschutz;
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10 ist
eine Ansicht einer Hülse
mit Magneten für
die Montage an einer Druckstange gemäß der vorliegenden Erfindung;
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11 zeigt
schematisch einen ersten Bremsenzustand;
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12 zeigt
schematisch einen zweiten Bremsenzustand; Fig.
13 zeigt schematisch einen dritten Bremsenzustand;
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14 zeigt
schematisch einen vierten Bremsenzustand;
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15A ist
eine erste Ausgestaltung eines Regelsystems;
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15B ist
eine zweite Ausgestaltung des Regelsystems;
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15C zeigt
eine dritte Ausgestaltung eines Bremssystems.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG EINER
BEVORZUGTEN AUSGESTALTUNG
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Ein Bremsenzustandsüberwachungssystem 20 ist
in 1A illustriert. System 20 beinhaltet
einen Regler- oder Logikkasten 22, der am Fahrzeug montiert
ist. Spezifische Ausgestaltungen des Einbaus des Reglers in das
Fahrzeug werden später
mit Bezug auf die 15A–15C offenbart.
Die Grundlogik beim Betrieb der Reglersysteme wird nachfolgend mit
Bezug auf die spezifischen Figuren offenbart. Ein Ausgang führt vom
Regler 22 zu einem Display 24, das sich im Fahrerhaus
einer Kabine befinden kann. Eine Mehrzahl von Bremsbetätigungselementen 26a–26f ist
an der Fahrzeugkarosserie montiert. Jedes der Bremsbetätigungselemente 26 hat
eine Druckstange 27, und jedes der Bremsbetätigungselemente
sendet ein Steuersignal 28 zum Regler 22.
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Wie nachfolgend ausführlicher
erläutert
wird, kann der Regler 22 erkennen, welches der Bremsbetätigungselemente 26a–26f das
jeweilige Signal 28a–28f sendet,
und kann jedes der Signale von den Bremsbetätigungselementen 26 zum
Display 24 mit einem einzigen Signal übermitteln. Somit besteht aufgrund
der Verwendung des einzelnen Reglerkastens 22 keine Notwendigkeit
für ein
Bündel
von Leitungen, das vom Reglerkasten zum Display führt. Dies
verringert die Komplexität
des Gesamtsystems und erhöht
ferner die Integrität
des Systems.
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1B zeigt
mehrere Musterdisplays 24, die anzeigen, welche der Bremsen
nachgestellt werden muss und welche der Bremsen eine ungelöste Feststellbremse
haben kann. Es können
noch weitere Zustände
angezeigt werden, wie nachfolgend erläutert wird.
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Das in 1B gezeigte
Display 24 kann ein Video-Display sein, bei dem der Bediener
einen sich ändernden
oder selektiven Bericht auf dem Display erhält. Die Anzeigetechnik fällt nicht
in den Umfang der vorliegenden Erfindung und liegt im Kompetenzbereich
der Fachperson. 1B zeigt mehrere Musterdisplays.
Die gezeigten Displays geben besondere Informationen über jedes
einzelne Bremsbetätigungselement.
Weitere Displaytypen sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung vorgesehen.
Das Display kann auch Werte für
Fehleinstellungen eines bestimmten Bremsbetätigungselementes angeben. So
ist beispielsweise in 1b eingekreist
RF zu sehen, was sich auf das rechte vordere Bremsbetätigungselement
bezieht. Dieser Kreis soll eine Anzeige veranschaulichen, dass im
rechten vorderen Bremsbetätigungselement
ein Problemzustand vorliegt. Dies könnte mit einer anderen Farbe
für die RF-Bremse
oder mit einer anderen Anzeige wie zum Beispiel dem illustrierten
Kreis angezeigt werden. Darüber
hinaus ist vorgesehen, dass dieses Display auch Grade eines Problemszustands
anzeigen könnte.
So könnte
beispielsweise die rechte vordere Bremse zunächst mit einer gelben Lampe
identifiziert werden, die eine geringfügige Fehleinstellung der Bremse
anzeigen würde.
Wenn sich das Ausmaß der Fehleinstellung der
Bremse vergrößert, dann
könnte die
Warnlampe rot werden. Darüber
hinaus könnten auch
akustische Warnsignale in dieses Anzeigesystem integriert werden.
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Das Lösen der Feststellbremse ist
zwar als eine einzelne Anzeige dargestellt, aber dieses Display
könnte
auch weiter zwischen den mehreren Bremsen unterscheiden, um anzuzeigen,
welche Bremse evtl. nicht gelöst
ist. Wenn ein einzelnes Videodisplay verwendet wird, dann kann das
System zyklisch zwischen den verschiedenen angezeigten Zuständen umschalten.
Andererseits könnte
das Display, wie zum Beispiel das Lösen der Feststellbremse oder
der Prozentanteil des noch verbleibenden Bremsbelags, nach dem Starten
des Fahrzeugs oder nach dem Lösen
der Feststellbremse im Fahrerhaus aktiviert werden. Die oben erwähnte Situation,
in der die Anzahl der Betätigungen
der Bremse oder des Gestängestellers
gespeichert wird, um den noch verbleibenden Bremsbelag zu ermitteln,
ist in der rechten unteren Anzeige illustriert. Es könnte eine
Beziehung zwischen der Anzahl der Betätigungen und dem erwarteten
Prozentanteil des verbleibenden Bremsbelags voreingestellt und mit
der Zahl der Betätigungen
für jedes
System wie im Speicher gespeichert assoziiert werden.
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2 ist
ein Blockdiagramm des Reglers. Wie gezeigt, führen die Signale 28 in
einen allgemein mit 22 bezeichneten Mikroprozessor. Der
Mikroprozessor kommuniziert mit einem Speicher 30 und einem
Zähler 32.
Der Mikroprozessor kommuniziert auch mit dem Ausgang, der ein Signal
zu einem Gestängesteller 36 senden
kann. Der Ausgang sendet auch ein Signal zum Display 24 im
Fahrerhaus eines Fahrzeugs. Die Ausgänge entsprechen vorzugsweise
den relevanten SAE-Multiplexstandards. Wie nachfolgend erläutert wird,
ist dieses Blockdiagramm etwas vereinfacht. In spezifischen Ausgestaltungen kann
der Regler direkt in das Fahrerhausdisplay integriert werden. Alle
Signale von den Bremsbetätigungselementen
können
zu einem Paar Signalspeiseleitungen zusammengefasst werden, die
zum Display führen.
Auch hier sind die spezifischen Systeme in den 15A–15C offenbart.
Eine durchschnittliche Fachperson könnte die jeweiligen Schaltungselemente
auf der Basis der folgenden Funktionen ausarbeiten.
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Die Bremsbetätigungselementsignale 28 zeigen
vorzugsweise an, ob eine Bremse nachgestellt werden muss und ob
eine Feststellbremse immer noch ungelöst ist. Darüber hinaus geben Signale 28 eine
Anzeige dafür,
wenn eine Bremse betätigt
ist. Der Speicher 30 kann einen Datensatz über die
Anzahl der Aktivierungen jedes Bremsbetätigungselementes oder die Zahl
der Justierungen des Gestängestellers
speichern. Damit kann die erwartete Lebensdauer für die Bremsen,
den Gestängesteller,
die Beläge
oder die Bremsbetätigungselemente
vorhergesagt werden. Als ein Beispiel würde, wie in 1B gezeigt, die Zahl der Gestängestellerbetätigungen auf
einen Prozentsatz der Bremsbelagabnutzung bezogen. Der Zähler oder
Speicher kann vorzugsweise manuell zurückgestellt werden, wenn die
Beläge
ausgewechselt werden.
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Darüber hinaus überwacht der Speicher 30 die
Zeitperiode, während
der eine bestimmte Bremse aktiviert wird. In einigen Fällen, wie
zum Beispiel dann, wenn ein Lkw eine lange Bergstraße hinunter fährt, werden
die Bremsen möglicherweise
für ungewöhnlich lange
Zeit betätigt.
In solchen Situationen kann die Bremstemperatur zunehmen. Diese
Situation wird vorzugsweise berücksichtigt,
wenn ermittelt wird, ob angezeigt werden soll, dass eine bestimmte Bremse
nachgestellt werden muss. Der Mikroprozessor assistiert bei diesen
Ermittlungen und kann vorzugsweise die Zeitdauer überwachen,
während
der eine Bremse aktiviert ist, und kann ermitteln, ob ein bestimmter
zu langer Druckstangenweg nachgestellt werden muss. Eine durchschnittliche
Fachperson würde
auf der Basis der Bremstemperatur erkennen, wie die Ermittlung justiert
werden kann, ob eine bestimmte Bremse nachgestellt werden muss.
Wie oben erläutert,
muss bei dieser Ermittlung unter anderem der Bremstyp berücksichtigt
werden. Der Regler kann diese Information auch zu einem Regler für Antiblockierbremsen übertragen.
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Die Gestängestellerschnittstelle 36 kann
mit einem automatischen Gestängesteller
verbunden werden, der als Reaktion auf ein Signal vom Regler 22 elektronisch
betätigt
wird. Der Gestängesteller stellt
dann ein, wenn die Bremse einen zu langen Druckstangenweg hat.
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3 zeigt
einen vereinfachten Regler 40, der den Mikroprozessor-Regler 22 ersetzen
kann. Der Regler 40 empfängt Signale 28 und überträgt jedes
dieser Signale zu einem anderen Schalter 42a–42f. Die Schalter 42 sind
wie in 3 gezeigt parallel
geschaltet. Ein Widerstand 43a–43f ist in Reihe mit
jedem Schalter 42a–42f geschaltet.
Die Signale 28 aktivieren jeden Schalter 42. Somit
würde das bei 44 anliegende
Ausgangssignal anzeigen, welche Schalter 42 durch ein Signal
von ihren jeweiligen Bremsbetätigungselementen
betätigt
wurden. Jedes Signal wird von einem der Widerstände 43 modifiziert.
Der Ausgang 44 ist mit dem Display 46 verbunden.
Die Widerstände 43a–43f werden
vorzugsweise so gewählt,
dass sie jeweils einen eindeutigen Wert haben. Der Ausgang 44 ist
somit für
jede Kombination von Bremsen 43a–43f eindeutig, von denen
ein Signal 28 gesendet wurde. Durch Referenzieren des eindeutigen
Wertes des Signals bei 44 könnte ein Display erkennen,
welche der Bremsbetätigungselemente 26 ein
Signal gesendet haben. Dies wäre
ein vereinfachtes System gegenüber
dem in 2 gezeigten,
das vornehmlich einen zu langen Druckstangenweg anzeigen könnte. Das
in den Fig. 1 und 2 illustrierte
System wäre
besser in der Lage, andere Zustände
als zu lange Druckstangenwege zu überwachen.
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4 zeigt
ein Bremsbetätigungselement 26,
das die vorliegende Erfindung ausgestaltet. Bekanntlich beinhaltet
ein Bremsbetätigungselement eine
Membran 50, die die Druckstange 27 antreibt. Eine
Rückstellfeder 51 bewegt
die Membran 50 nach oben, so dass sich die Bremse in eine
nichtbetätigte Position
bewegt. Wenn Luft oberhalb der Membran 50 zugeführt wird,
dann bewegt sich die Membran in 4 nach
unten und drängt
die Druckstange 27 aus der Bremskammer hinaus.
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In der offenbarten Ausgestaltung
ist eine Notfall- oder Feststellbremsendruckstange 52 oberhalb
der Membran 50 montiert. Eine große Triebfeder 53 hat
die Aufgabe, die Druckstange 27 nach außen zu drücken und die Bremse zu aktivieren.
Die Feder 53 wird dann betätigt, wenn eine Störung im
Fahrzeugluftsystem vorliegt oder wenn ein Bediener die Feststellbremse
betätigt.
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In einem Überwachungssystem gemäß der vorliegenden
Erfindung ist eine Hülse 54 um
die radial äußere Oberfläche der
Druckstange 27 montiert. Die Hülse 54 trägt in der
offenbarten Ausgestaltung drei beabstandete Magnete 55, 56 und 58.
Magnet 58 befindet sich neben einem Ende der Hülse 54,
und die Magnete 55 und 56 haben einen geringeren
Abstand an einem inneren Ende der Hülse 54.
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Ein Steinschlagschutz 60 beinhaltet
eine radiale Nut 61, in die der Rand einer Öffnung im
Gehäuse 62 einrastet.
Der Steinschlagschutz 60 nimmt zwei Reed-Schaltersensoren 64 und 66 auf,
wie in 4 gezeigt ist.
Die Nut 61 hat einen Spielraum, um eine laterale Bewegung
zur Aufnahme einer Winkelartikulation der Druckstange zuzulassen.
Die Sensoren 64 und 66 haben die Aufgabe, eine
relative Bewegung der Magnete 55, 56 und 58 zu
erfassen.
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Wie in 5 gezeigt,
hat der Steinschlagschutz 60 einen Widerstand 65,
der mit dem Reed-Schalter 64 in
Reihe geschaltet eingebettet ist. Ein ähnlicher Widerstand ist mit
dem Reed-Schalter 66 in Reihe geschaltet eingebettet. Die
Widerstände in
Verbindung mit den Schaltern 64 und 66 haben vorzugsweise
jeweils einen eindeutigen Wert. Die beiden Reed-Schalter sind dann
parallel geschaltet. Wenn also der Regler 22 ein Signal 28 durch
Referenzieren der Spannung dieses Signals empfängt, dann kann der Regler erkennen,
welcher Reed-Schalter das Signal gesendet hat. Außerdem kann
der Regler verschiedene Kombinationen von betätigten Reed-Schaltern erkennen.
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Es ist zwar möglich, dass jeder der Widerstände in Verbindung
mit jedem der Bremsbetätigungselemente
einen eindeutigen Wert hat, so dass das Signal für jede beliebige Kombination
von betätigten
Schaltern an beliebigen der Bremsbetätigungselemente eindeutig ist,
aber dies ist nicht die am meisten bevorzugte Ausgestaltung. Eine
solche Ausgestaltung erfordert es, dass eindeutige Steinschlagschutzvorrichtungen
vorbereitet und jedem Bremsbetätigungselement
zur Verfügung
gestellt werden. Dies würde
das Führen
eines ausreichenden Inventars in Wartungswerkstätten etwas unpraktisch machen.
Stattdessen wird bevorzugt, dass die Signalleitung 28 einen
Widerstand empfängt,
der für
jedes Bremsbetätigungselement
eindeutig ist. Wenn also der Regler das Signal von jedem Bremsbetätigungselement
studiert, dann hat sich der jeweilige Widerstandswert dieses Signals
so geändert,
dass der Regler erkennen kann, welche Bremsbetätigungselemente Schalter betätigt haben.
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5 zeigt
auch, dass ein Schlitz 68 in dem Steinschlagschutz 60 ausgebildet
ist. Der Schlitz 68 erleichtert die Platzierung des Steinschlagschutzes 60 im
Gehäuse 62.
Der Steinschlagschutz 60 besteht vorzugsweise aus einem
relativ starren Kunststoffmaterial wie Nylon. Der Schlitz 68 ermöglicht es auch,
dass die Sensoren ausgewechselt werden, ohne die Bremse auseinanderbauen
zum müssen.
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Die im Steinschlagschutz von 5 dargestellten Reed-Schalter
und Widerstände
sind zwar in Reihe geschaltet, aber es können auch andere Anordnungen
zum Einsatz kommen. Bei Reihenschaltung von Widerstand und Schalter
sollten die beiden Schalter 64 und 66 parallel
geschaltet sein. Der Regler könnte
dann das kombinierte Signal von den beiden Schaltern studieren und
ermitteln, ob einer der beiden Schalter betätigt wurde oder ob beide betätigt wurden.
Eine Alternative zu dieser Anordnung ist in 6 dargestellt. 6 zeigt eine bevorzugte Schaltung, da
sie ein Signal selbst dann erzeugt, wenn kein Schalter betätigt wurde.
Wie in 6 gezeigt, sind
die Widerstände 65 relativ
zu den Schaltern 64 und 66 parallel geschaltet.
Die Schalter 64 und 66 sind in Reihe geschaltet.
Sollte ein Schalter offen sein, dann würde das Signal durch den zugehörigen Widerstand 65 passieren.
Sollte ein Schalter geschlossen sein, dann würde das Signal den Weg des geringsten
Widerstands nehmen und den zugehörigen
Widerstand 65 umgehen. Der Ausgang 68 ist somit
dafür Indikativ,
welche der Schalter 64 oder 66 aufgrund der bei
28 anliegenden Spannung aktiviert wurden. Wenn ein Widerstand 65 umgangen
wird, dann würde
dies anhand des Wertes des Signals bei 28 angezeigt. Gleichzeitig
würde selbst
dann, wenn beide Schalter 64 und 66 offen sind,
ein Signal bei 28 angezeigt. Dieses Signal wäre das Signal,
das von den beiden Widerstandswerten R1 und R1 beeinflusst wurde.
Wenn der Regler 22 kein Signal von einem bestimmten Bremsbetätigungselement
erhält, dann
wird dies als eine Anzeige dafür
gesehen, dass sich die Signalleitung 28 von dem jeweiligen
Bremsbetätigungselement
gelöst
hat.
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Ein alternativer Steinschlagschutz 70 ist
in 7 illustriert. Beim
Steinschlagschutz 70 ruht eine äußere Umfangsfläche 71 auf
einer Oberfläche
des Gehäuses 62.
Der Steinschlagschutz hat auch einen Abschnitt 72, der
abwärts
in die Öffnung
im Gehäuse 62 verläuft. Ein
oberer Abschnitt 74 des Steinschlagschutzes verläuft aufwärts durch
eine Öffnung
in einer Steinschlagschutzhalterung 76. Der Steinschlagschutz 70 schwebt
in der Halterung 76, um eine laterale Bewegung des Steinschlagschutzes
mit einer beliebigen Winkelartikulation der Druckstange zuzulassen.
Der Steinschlagschutz 70 beinhaltet Reed-Schalter 64 und 66 wie
in einer der vorherigen Ausgestaltungen.
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Die 8 und 9 zeigen Einzelheiten des Steinschlagschutzes 70.
Wie gezeigt, sind die Reed-Schalter 64 und 66 in
der radialen Breite des Steinschlagschutzes eingebettet. Wie in 9 gezeigt, ist ein Widerstand 65 mit
dem Schalter 64 assoziiert. Ein ähnlicher Widerstand ist mit
dem Schalter 66 assoziiert.
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10 zeigt
ein Detail der Hülse 54.
Die Hülse 54 besteht
vorzugsweise aus einem flexiblen Nylon mit einem Schlitz 82,
so dass die Hülse 54 um
die Druckstange herum gelegt werden kann. An einer inneren Umfangsfläche der
Hülse 54 sind
die Magnete 55, 56 und 58 in eingeformten
Nuten montiert. Die Hülse
wird vorzugsweise mit einem Klebstoff an der Druckstange befestigt.
Die gleichen Pole der Magnete 55 und 56 sind vorzugsweise
aufeinander ausgerichtet. Auf diese Weise werden die von den Magneten 55 und 56 erzeugten
Magnetfelder von den benachbarten Magnetpolen radial nach außen weg
gerichtet. Dies ergibt eine bessere Trennung zwischen den beiden
Magneten, wobei das Potenzial für
die Reed-Schalter so begrenzt wird, dass nicht zwischen der Passage
jedes Magnets unterschieden werden kann. Die Magnete sind vorzugsweise
auch flexible Magnete, die die Druckstange umgeben. So ist eine Drehausrichtung
der Druckstange und der Schalter 64 und 66 nicht
wichtig. Geeignete Magnete sind unter der Handelsbezeichnung PlastiformTM von Arnold Engineering Co. aus Norfolk
in Nebraska erhältlich. Ein
hell gefärbtes
Band 83 kann ebenfalls auf die Außenfläche der Hülse 54 gelegt werden,
um eine visuelle Anzeige dafür
zu geben, dass die Bremse nachgestellt werden muss.
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Der Betrieb eines der mit einem der
Bremsbetätigungselemente
assoziierten Sensoren wird nachfolgend mit Bezug auf die 11–
14 beschrieben. 11 zeigt eine Situation, in der die Feststellbremse
noch nicht gelöst
wurde. Die inneren Magnete 55 und 56 sind relativ
zu den beiden Schaltern 64 und 66 nach innen beabstandet.
Die Schalter 64 und 66 sind somit in der offenen
Stellung dargestellt. Mit der in 6 gezeigten
Schaltung würde
das Signal 28 durch beide Widerstände 65 passieren.
Das Signal ist für
beide Widerstände
kumulativ und wird vom Regler 22 als Anzeige dafür gelesen,
dass keiner der Schalter 64 und 66 betätigt wird.
Gleichzeitig merkt sich der Speicher in Verbindung mit dem Regler
die Sequenz der Betätigungen
sowie frühere
Betätigungen
und „weiß", dass
der äußere Magnet 58 die Schalter 64 und 66 noch
nicht passiert hat. Die Position des Magneten 58 wird so
gewählt,
dass dann, wenn die Feststellbremse völlig gelöst ist, der Magnet 58 sich über wenigstens
einen der Schalter 64 und 66 hinaus bewegt hat.
Wenn der Magnet 58 diese Schalter nicht passiert hat, dann
stellt der Regler fest, dass die Feststellbremse nicht völlig gelöst ist.
Wenn also der in 10 illustrierte
Zustand aufgetreten ist und die Feststellbremsen gelöst sein
müssten,
dann sendet der Regler 22 ein Signal zum Display 24,
das besagt, dass die Feststellbremse in Verbindung mit dem jeweiligen
Bremsbetätigungselement
noch nicht vollständig
gelöst
ist. In einer Logik zur Durchführung dieser
Feststellung kann der Regler überwachen,
ob jedes der Bremsbetätigungselemente
ein Signal gesendet hat, das anzeigt, dass der äußerste Schalter 66 betätigt wird.
Jede Bremse, die kein solches Signal erzeugt hat, kann so angesehen
werden, dass der äußere Magnet 58 den
Schalter 66 nicht passiert hat, und könnte demzufolge so diagnostiziert
werden, dass sie eine Feststellbremse hat, die nicht vollständig gelöst ist.
Diese Logik gibt auch eine Anzeige dafür, ob eine Rückstellfeder
gebrochen ist. Ebenso kann der Regler überwachen, wenn eine Bremse
betätigt
wurde, um zu ermitteln, ob sich der Magnet 58 über die
Schalter 64 und 66 hinaus bewegt hat, und auch
um zu ermitteln, ob eine bestimmte Bremse nicht betätigt wird.
Wenn fünf
der sechs Bremsen 26 eine Anzeige darüber geben, dass ihre Bremsen
betätigt
wurden, und eine sechste Bremse kein solches Signal erzeugt, dann
kann festgestellt werden, dass ein Problem mit dieser sechsten Bremse
vorliegt. Das Problem könnte
in der Betätigung
oder in der Konstruktion der Bremse liegen, oder es könnte im Überwachungssystem
für die
Bremse liegen. Dieselbe Logik gibt eine Anzeige über den Betrieb der Bremsenkonstruktion.
Der Fahrzeugbediener wird dann jedoch wissen, dass er dieses Bremsbetätigungselement
prüfen
und feststellen muss, wo das Problem liegt. Darüber hinaus erlaubt der Zähler eine Anzeige
der Bremsbetätigungsgeschwindigkeit,
indem er die Passage der Magnete überwacht.
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Gemäß Illustration in 11 sind die Pole der Magnete 56 und 55 in
Bezug aufeinander ausgerichtet. Die Magnetfelder von den beiden
Magneten 55 und 56 wirken somit einer Bewegung
aufeinander zu entgegen und bewegen sich direkt radial auswärts, wie
mit gestrichelten Linien dargestellt ist. So entsteht ein deutlicher
Spalt zwischen den Feldern in Verbindung mit den beiden Magneten 55 und 56 und es
wird besser gewährleistet,
dass die Schalter 64 und 66 zwischen den beiden
Magneten 55 und 56 unterscheiden können.
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Eine Situation, die anzeigt, dass
eine Bremse nachgestellt werden muss, ist in 12 dargestellt. Der innere Schalter 64 ist
aktiviert, da sich der Magnet 56 dem Schalter 64 genähert hat.
Mit der Schaltung von 6 wird
der eindeutige Widerstand 65 in Verbindung mit dem Schalter 64 umgangen
und ist nicht Teil des zum Regler 22 gesendeten Signals. Der
Regler identifiziert den Wert des jeweiligen Signals 28 und
erkennt, dass der Schalter 64 geschlossen ist. Der Regler 22 gibt
dann eine Anzeige an einen Fahrer im Fahrerhaus darüber, dass
die fragliche Bremse in naher Zukunft nachgestellt werden muss. Der
Regler kann auch ein Signal zum Gestängesteller senden, wie oben
beschrieben wurde.
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13 zeigt
einen Zustand, bei dem der innere Magnet 55 jetzt den Schalter 64 betätigt hat. Dies
kann gleichzeitig so gesehen werden, dass der Magnet 56 möglicherweise
den Schalter 66 betätigt hat.
Bei der Schaltung von 6 werden
beide Widerstände
jetzt umgangen. Dies kann eine Anzeige dafür sein, dass die Bremse jetzt
sehr bald nachgestellt werden muss. Ebenso könnte die in 14 gezeigte Situation, wenn der Schalter 64 offen
ist, aber der Magnet 55 den Schalter 66 betätigt hat,
als ein Signal angesehen werden, dass die Bremse jetzt sofort nachgestellt
werden muss. Es können
größere Anzahlen
von Magneten oder Schaltern eingebaut werden, um mehr Regelabstufungen
oder verschiedene Funktionen bereitzustellen. Da die Schalter in
verschiedenen Ebenen montiert sind, nimmt die Zahl der Positionen,
die erfasst werden können,
geometrisch mit jedem neuen Schalter zu.
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Der Speicher merkt sich vorzugsweise
Position und Bewegung der Magnete 55, 56 und 58 relativ zu
den Schaltern 64 und 66 und stellt auf der Basis des
erwarteten Zustands des jeweiligen Bremsbetätigungselementes fest, wo der
Magnet in Bezug auf die Schalter 64 und 66 sein
sollte. Auf diese Weise kann der Regler 22 feststellen,
wenn eine Bremse betätigt
ist. So kann z. B. eine Bewegung des Magnets 58 über die
Schalter 64 und 66 hinaus als ein Signal angesehen
werden, das eine Betätigung anzeigt.
Der Regler 22 kann somit die Zahl der Betätigungen
der Bremse zählen,
und der Zähler
kann die Zeitdauer der Betätigung
mit dem jeweiligen Ausmaß der
Bremsenaktivierung überwachen.
Wie oben erläutert,
wenn eine Bremse für
eine ungewöhnlich
lange Zeitdauer betätigt
wird, dann nimmt möglicherweise
die Bremstemperatur zu, was die Frage beeinflussen kann, ob ein
bestimmter Bremsdruckstangenweg einen Nachstellungsbedarf anzeigt.
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Geeignete Reed-Schalter sind von
Hamlin Inc. aus Lake Mills, WI unter der Produktnummer MD-SR-7 erhältlich.
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Ein Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung
beinhaltet das kontinuierliche Überwachen
von Signalen von jedem der Bremsbetätigungselemente 26a–26f in
Verbindung mit dem Fahrzeug am Reglerkasten 22. Der Reglerkasten 22 hat
die Aufgabe, die Signale 28 zu empfangen und zu ermitteln,
ob eine bestimmte Bremse nachgestellt oder repariert werden muss.
Die Ermittlungen werden auf dem Display 24 im Fahrerhaus
des Fahrzeugs angezeigt. Das Display gibt dem Bediener nicht nur
eine Anzeige dafür, dass
eine Bremse nachgestellt oder repariert werden muss, sondern gibt
auch eine Anzeige darüber,
welche Bremse nachgestellt oder repariert werden muss. Darüber hinaus
können
weitere Zustände
von dem Regler 22 überwacht
und entsprechende Signale zum Display 24 gesendet werden.
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Wie in den Figuren 15A–15C gezeigt,
gibt es mehrere mögliche
Anordnungen für
den Einbau der erfinderischen Systeme in ein Fahrzeug. Wie in 15A gezeigt, beinhaltet
ein erstes System 100 eine Mehrzahl von Signalleitungen 28,
die von einer Mehrzahl von Bremsbetätigungselementen 26a–26f abgehen.
Jedes der Bremsbetätigungselemente 26 beinhaltet
drei Widerstände
und zugehörige
Schalter 102, 104 und 106. Es sind zwar
in den zuvor offenbarten Ausgestaltungen nur zwei Schalter dargestellt,
aber es ist zu verstehen, dass drei Schalter, wie z. B. in dieser
Ausgestaltung gezeigt, oder sogar noch mehr Schalter in den Umfang
der vorliegenden Erfindung fallen. Die Schalter 102, 104 und 106 haben
vorzugsweise Widerstände,
mit denen jeweils ein anderer Wert assoziiert ist. Außerdem sind
alle Schalter 102, 104 und 106 vorzugsweise
in einen Steinschlagschutz in Verbindung mit jedem Bremsbetätigungselement 26 eingebettet.
Wie gezeigt, verbindet ein Verbinder 108 die Signalleitungen 28 mit Verbindungssignalleitungen 109.
Ein Widerstand 110 ist in jeder Verbindungssignalleitung 109 montiert. Ein
Paar Signalspeiseleitungen 112 nehmen jede der Verbindungssignalleitungen 109 auf
und gehen nach vorne zum Fahrerhausdisplay 24. Das Fahrerhausdisplay
weist einen Regler auf, der das Signal von den Signalspeiseleitungen 112 interpretiert.
Das Signal ist für
jede mögliche
Kombination von betätigten Schaltern 102, 104 und 106 und
für jedes
der Bremsbetätigungselemente 26a–26f aufgrund
der eindeutigen Werte der Widerstände 110 eindeutig.
Die Widerstände 110 über jede
der Bremsen 26a–26f sollen
so gewählt
werden, dass eine beliebige Kombination von Schaltern 102, 104 und 106 und
beliebige der Bremsen einen eindeutigen Wert ergeben. Die Wahl geeigneter
Widerstandswerte, damit diese Identifikation möglich wird, liegt im Kompetenzbereich
der Fachperson.
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15B zeigt
eine weitere Ausgestaltung 120, bei der die Signalleitung
jedes der Bremsbetätigungselemente 26 durch
seinen Widerstand 110 verläuft und dann mit einem Paar
gekuppelter Knoten 122 und 124 verbunden wird.
Es sind zwar in dieser Figur zur Vereinfachung der Darstellung nur
drei Bremsbetätigungselemente
dargestellt, aber es ist zu verstehen, dass typischerweise mehr
Bremsbetätigungselemente
in Verbindung mit jedem im praktischen Einsatz befindlichen System
assoziiert wären. Die
Signalspeiseleitungen 125 und 126 verlaufen von den
Knoten 122 und 124 nach vorne zum Fahrerhausdisplay 24.
Das Fahrerhausdisplay 24 beinhaltet einen Regler, der die
Signale in den Signalspeiseleitungen 124 und 125 interpretieren
kann. Auch hier ist wieder aufgrund der eindeutigen Werte des Widerstands 110 das
in den Signalspeiseleitungen 125 und 126 befindliche
Signal für
eine beliebige Kombination von betätigten Bremsen und Schaltern
eindeutig.
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Schließlich zeigt 15C eine Ausgestaltung 130,
auch hier wieder mit nur drei Bremsbetätigungselementen, um die Darstellung
zu vereinfachen. Auch hier ist zu verstehen, dass es in einem echten
Fahrzeug typischerweise mehrere zusätzliche Bremsbetätigungselemente
geben würde.
In dieser Ausgestaltung ist jedes der Bremsbetätigungselemente mit einem elektronischen
Logikkasten 132 verbunden. Signalspeiseleitungen 133 verlaufen nach
vorne zum Fahrerhausdisplay 24. Diese Leitungen sind typischerweise
verdreht, um den Empfang und die Übertragung von Rauschsignalen
in den Leitungen oder Interferenzen vom elektronischen Logikkasten 132 zum
Fahrerhausdisplay 24 zu verhindern. In dieser Ausgestaltung
sind keine Widerstände 110 dargestellt,
obwohl sie in diesem System integriert sein könnten. Stattdessen würde der
Logikkasten 132 anhand des Ortes der Verbindung erkennen, welches
Bremsbetätigungselement
ein bestimmtes Signal sendet.
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Es wurden mehrere Ausgestaltungen
der vorliegenden Erfindung offenbart. Eine durchschnittliche Fachperson
würde jedoch
erkennen, dass auch weitere Modifikationen in den Umfang der vorliegenden
Erfindung fallen. Aus diesem Grund müssen zur Ermittlung des wahren
Umfangs und Inhalts der vorliegenden Erfindung die nachfolgenden
Ansprüche studiert
werden.