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Die
Erfindung betrifft eine druckmittelbetätigte Fahrzeugbremsanlage
gemäß dem Patentanspruch 1.
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Es
ist bekannt druckmittelbetätigte Fahrzeugbremsanlagen als
Zweikreisbremsanlagen auszuführen. Bei einer derartigen
Ausführung ist sowohl den Bremszylindern der Vorderachse
als auch den Bremszylindern der Hinterachse zur Steuerung des Bremsdruckes
jeweils eine Steuerventileinrichtung mit zugehörigem Druckmittelspeicher
zugeordnet. Durch die Aufteilung der Bremsanlage in zwei Bremskreise
ist sichergestellt, dass bei Ausfall des einen Bremskreises die
dem jeweils anderen Bremskreis zugeordneten Bremszylinder noch mit
Druckmittel versorgt werden, so dass das Fahrzeug relativ sicher verzögert
werden kann.
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Bei
Ausfall des als Hinterachsbremskreises dienenden Bremskreises wird
noch eine gute Verzögerung des Fahrzeugs erzielt, da bedingt
durch die dynamische Achslastverlagerung bei einem Bremsvorgang
in etwa 70% bis 80% der Bremskraft von den Rädern der Vorderachse
des Fahrzeugs aufgebracht werden. Fällt jedoch der den
Rädern der Vorderachse des Fahrzeugs zugeordnete Bremskreis
aus, kann das Erreichen der vom Gesetzgeber vorgeschriebenen, von
den Rädern der Hinterachse des Fahrzeugs aufzubringenden,
Bremskraft problematisch werden. Dies ist insbe sondere dann der
Fall, wenn es sich um ein Fahrzeug mit einem sehr niedrigen Leergewicht
und einem hohen zulässigen Gesamtgewicht handelt, da die
Räder der Hinterachse des unbeladenen Fahrzeugs unter ungünstigen
Umständen nicht mit der eine gute Verzögerung
des Fahrzeugs gewährleistenden Kraft in Richtung auf die
Fahrbahn belastet werden.
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Das
Dokument
EP 1 069 016
B1 offenbart eine druckmittelbetätigte Fahrzeugbremsanlage
mit wenigstens einem einem ersten Bremskreis zugeordneten Bremszylinder,
der über eine erste Steuerventileinrichtung in Abhängigkeit
von einem dem ersten Bremskreis zugeordneten Steuersignal eines
Bremswertgebers mit einer Druckmittelquelle für den ersten Bremskreis
verbindbar ist, einem einem zweiten Bremskreis zugeordneten ersten
und einem zweiten Bremszylinder, die über eine zweite Steuerventileinrichtung
in Abhängigkeit von einem dem zweiten Bremskreis zugeordneten
Steuersignal des Bremswertgebers mit einer zweiten Druckmittelquelle
für den zweiten Bremskreis verbindbar sind und einer der
zweiten Steuerventileinrichtung und dem ersten Bremszylinder zwischengeordneten
Umschaltventileinrichtung. Die Umschaltventileinrichtung umfasst zumindest
ein Relaisventil und ein elektrisch steuerbares Magnetventil mit
wenigstens zwei Schaltzuständen, wobei in einem von einem
elektrischen Steuersignal abhängigen Schaltzustand das
dem ersten Bremskreis zugeordnete druckeingangsseitig des Magnetventils
anstehende pneumatische Steuersignal einem Betätigungsmittel
des Relaisventils zuschaltbar ist. In Abhängigkeit von
dem zuschaltbaren dem ersten Bremskreis zugeordneten Steuersignal
ist ein druckeingangsseitig am Relaisventil anstehen der Vorratsdruck
einer unabhängigen Druckmittelquelle druckausgangsseitig
als Funktion des dem ersten Bremskreis zugeordneten Steuersignals
aussteuerbar und dem ersten Bremszylinder zuschaltbar. Diese Anordnung
weist den Nachteil auf, dass sich bestimmte Regelfunktionen des
ersten der Hinterachse zugeordneten Bremskreises (ABS, ESP, ASR)
im Falle einer Hilfsbremsung bei einem Ausfall des der Vorderachse
zugeordneten zweiten Bremskreises ungünstig auswirken können.
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Des
Weiteren offenbart das Dokument
EP 1 561 661 B1 ein elektronisches Bremssystem
für einen Lastzug mit einem vorderen elektronischen Bremssystem
mit einem vorderen Aktor zum Betätigen vorderer Bremsen
in Reaktion auf einen Bremsbefehl, mit einem hinteren elektronischen
Bremssystem mit einem hinteren Aktor zum Betätigen hinterer Bremsen
in Reaktion auf einen Bremsbefehl und einem elektronischen Steuergerät
zum Erzeugen eines Bremsenbetätigungssignals in Reaktion
auf den Bremsbefehl. Das Bremsenbetätigungssignal wird
zu dem vorderen und dem hinteren Aktor übertragen. Des
Weiteren umfasst das elektronische Bremssystem ein Anhängersteuerventil,
welches mit einer Anhängerluftzufuhr für ein Anhängerbremssystem
funktionsmäßig verbunden ist und mit dem vorderen
Aktor funktionsmäßig verbunden ist, wobei Luft
in Reaktion auf einen Ausfall des vorderen elektronischen Bremssystems
automatisch von der Anhängerluftzufuhr über das
Anhängersteuerventil dem vorderen Aktor zugeführt
wird. Diese Anordnung weist den Nachteil auf, dass ein Anhängersteuerventil
benötigt wird. Des Weiteren tritt durch die Zufuhr der
geregelten Druckluft des Anhängersteuerventils das Problem
auf, dass die durch die Vorderachse bei Ausfall des vorderen elektronischen
Bremssystems aufgebrachte Bremskraft möglicherweise zu
gering ist.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine einfache druckmittelbetätigte
Fahrzeugbremsanlage zu schaffen, die so ausgebildet ist, dass auch
unter ungünstigen Fahrbahn- und Gewichtsbedingungen für
das Fahrzeug auch bei einem Defekt an einem Bremskreis des Fahrzeugs
ein sicheres Verzögern des Fahrzeugs gewährleistet.
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Diese
Aufgabe wird durch die in dem Patentanspruch 1 angegebene Erfindung
gelöst. Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen
der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Die
Erfindung hat den Vorteil, dass während eines Hilfsbremsvorgangs,
d. h. bei einem Ausfall des zweiten Bremskreises und einem entsprechenden
Bremsbetätigungswunsch des Fahrers, der Bremsdruck in dem
zweiten Bremszylinder nicht geregelt wird, sondern der zweite Bremszylinder über die
Umschalteinrichtung dauerhaft mit der Druckmittelquelle verbunden
ist (für die Dauer des Hilfsbremsvorgangs). Somit ist der
Bremsdruck des zweiten Bremszylinders unabhängig von einem
in dem ersten Bremskreis auftretenden Bremsdruck. Durch diese Unabhängigkeit
wird gewährleistet, dass die durch den zweiten Bremszylinder
aufgebrachte Bremskraft ausreichend hoch ist. Eventuell im ersten
Bremskreis stattfindende ABS-Regelvorgänge beeinflussen
nicht den Bremsdruck des zweiten Bremszylinders.
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Die
Erfindung hat den weiteren Vorteil, dass sie sehr einfach und somit
kostengünstig realisiert werden kann. Neben den ohnehin
in der Fahrzeugbremsanlage vorhandenen Komponenten werden lediglich
ein Wechselventil und ein weiteres Ventil benötigt. Eine
dritte Druckmittelquelle ist in der Regel im Fahrzeug vorhanden,
z. B. zur Versorgung eines Anhängersteuerventils oder eines
Luftfedersystems. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin,
dass sie auch für Fahrzeugbremsanlagen ohne Anhängesteuerventil
anwendbar ist.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung verbindet das Ventil die
dritte Druckmittelquelle mit dem zweiten Eingang des Wechselventils, falls
das Steuersignal des Bremswertgebers einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet.
Durch diese Ausgestaltung wird sichergestellt, dass der zweite Bremszylinder
nur bei ausreichend hoher Bremsbetätigung mit der dritten
Druckmittelquelle verbunden wird. Somit erzeugt der zweite Bremszylinder
bei Ausfall des zweiten Bremskreises nur bei starken Bremsbetätigungen,
wie z. B. Notbremsungen, Bremskräfte.
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Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist zwischen dem Ventil
und der dritten Druckmittelquelle ein Druckbegrenzer angeordnet. Durch
den Druckbegrenzer wird der Druck am Eingang des Ventils im Vergleich
zu dem in der dritten Druckmittelquelle herrschenden Druck ggf.
verringert. Im Falle eines Ausfalls des zweiten Bremskreises und
einer entsprechenden Bremsbetätigung entspricht dieser
verringerte Druck dem Bremsdruck im zweiten Bremszylinder. Somit
wird durch diese Weiterbildung ein zu starkes und somit eventuell
unkontrollierbares Bremsen des Fahrzeugs vermieden.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen
unter Verwendung der Zeichnung näher erläutert:
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Es
zeigen
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1 ein
Schema einer druckmittelbetätigten Fahrzeugbremsanlage,
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2 eine
Schema einer druckmittelbetätigten Fahrzeugbremsanlage
mit zusätzlichem Wechselventil und
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3 ein
Schema einer druckmittelbetätigten Fahrzeugbremsanlage
mit ABS-Ventilen.
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In 1 ist
eine zweikreisige elektropneumatische Fahrzeugbremsanlage für
ein zweiachsiges Nutzfahrzeug dargestellt. Für die Erfindung
unwesentliche Elemente der Fahrzeugbremsanlage, wie z. B. Kompressoren,
Komponenten zur Luftaufbereitung oder Räder sind der 1 nicht
eingezeichnet.
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Die
Fahrzeugbremsanlage weist zwei Bremszylinder 1, 2 zur
Bremsung von Rädern einer Hinterachse des Fahrzeugs auf.
Die Bremszylinder sind über Druckmittelleitungen 3, 4 mit
einer ersten Steuerventileinrichtung 5 verbunden. Weiterhin
ist die erste Steuerventileinrichtung 5 über eine
Druckmittelleitung 6 mit einer ersten Druckmittelquelle 7 zur
Versorgung der Bremszylinder 1, 2 mit Druckmittel
verbunden. Die o. g. Komponenten bilden einen ersten Bremskreis.
Die erste Steuerventileinrichtung 5 ist über eine
elektrische Leitung 8 mit einem Steuergerät 9 verbunden.
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Ein
zweiter, von dem ersten unabhängiger Bremskreis umfasst
einen ersten Bremszylinder 10 und einen zweiten Bremszylinder 11 zur
Bremsung von Rädern einer Vorderachse des Fahrzeugs, eine zweite
Steuerventileinrichtung 12 und eine zweite Druckmittelquelle 13,
die über eine Druckmittelleitung 14 mit der zweiten
Steuerventileinrichtung 12 verbunden ist. Die zweite Steuerventileinrichtung 12 ist über
eine elektrische Leitung 60 mit dem Steuergerät 9 verbunden.
Der erste Bremszylinder 10 ist über eine Druckmittelleitung 15 direkt
mit der zweiten Steuerventileinrichtung 12 verbunden, wogegen
der zweite Bremszylinder 11 über eine Druckmittelleitung 16 mit
einem Ausgang 17 eines Wechselventils 18 verbunden
ist. Über einen ersten Eingang 19 des Wechselventils 18 ist
der zweite Bremszylinder 11 über die Druckmittelleitung 20 mit
der zweiten Steuerventileinrichtung 12 verbindbar.
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Ein
zweiter Eingang 21 des Wechselventils 18 ist über
eine Druckmittelleitung 22 mit einem Ausgang 23 eines
3/2-Wegeventils 24 verbunden. Das Wechselventil 18 hat
die Funktion den Eingang 19, 21 mit seinem Ausgang 17 zu
verbinden, der den höheren Druck aufweist (Select-High-Ventil).
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Ein
Eingang 25 des 3/2-Wegeventils 24 ist über
eine Druckmittelleitung 26 mit einem Ausgang eines Druck begrenzers 27 verbunden.
Ein Eingang des Druckbegrenzers 27 ist über eine
Druckmittelleitung 28 mit einer von der zweiten Druckmittelquelle 13 unabhängigen
dritten Druckmittelquelle 29 verbunden. Die dritte Druckmittelquelle 29,
der Druckbegrenzer 27, das 3/2-Wegeventil 24 und
das Wechselventil 18 stellen die Komponenten eines Hilfsbremskreises
dar, der bei einem Ausfall des zweiten Bremskreises eine sichere
Verzögerung des Fahrzeuges gewährleistet.
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Über
eine elektrische Leitung 30 ist ein Steuereingang 31 des
3/2-Wegeventil 24 mit dem Steuergerät 9 verbunden.
Das magnetisch über die elektrische Leitung 30 von
dem Steuergerät 9 betätigbare 3/2-Wegeventil 24 weist
zwei Schaltstellungen auf. Im unbetätigten Zustand, d.
h. im stromlosen Zustand einer in dem 3/2-Wegeventil 24 als
Stellorgan vorhandenen Spule, ist der Ausgang 23 des 3/2-Wegeventils 24 mit
der Atmosphäre verbunden. Im betätigten Zustand,
d. h. im bestromten Zustand der in dem 3/2-Wegeventil 24 als
Stellorgan vorhandenen Spule, ist der Ausgang 23 des 3/2-Wegeventils 24 über den
Druckregler 27 mit der dritten Druckmittelquelle 29 verbunden.
Das Wechselventil 18 und das 3/2-Wegeventil 24 stellen
somit eine Umschaltventileinrichtung 50 dar, die den zweiten
Bremszylinder 11 mit der zweiten Steuerventileinrichtung 12 oder
mit der dritten Druckmittelquelle 29 verbindet.
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Des
Weiteren weist die Fahrzeugbremsanlage einen Bremswertgeber 32 auf,
der über eine elektrische Leitung 33 mit dem Steuergerät 9 verbunden ist.
Der Bremswertgeber 32 weist ein Bremspedal auf, über
welches ein Fahrer des Fahrzeuges seinen Bremsbetätigungswunsch übermitteln kann.
Der Bremsbetätigungswunsch des Fahrers wird durch ein Steuersignal
von dem Bremswertgeber 32 an das Steuergerät übermittelt.
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Im
Folgenden wird die Funktionsweise der in 1 gezeigten
Fahrzeugbremsanlage erläutert. Falls kein Bremsbetätigungswunsch
des Fahrers vorliegt, ist der Steuereingang 31 des 3/2-Wegeventils 24 nicht
bestromt und somit der zweite Eingang 21 des Wechselventils 18 über
das 3/2-Wegeventil 24 mit der Atmosphäre verbunden.
Des Weiteren sind die Bremszylinder 1, 2, 10, 11 entlüftet,
da sie über in der ersten bzw. zweiten Steuerventileinrichtung 5, 12 elektrisch
durch das Steuergerät 9 steuerbare Ventileinrichtungen
mit der Atmosphäre verbunden sind. Das Fahrzeug befindet
sich somit im ungebremsten Zustand.
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Falls
der Fahrer das Bremspedal des Bremswertgebers 32 betätigt,
wird ein entsprechendes Steuersignal an das Steuergerät 9 übermittelt
und entsprechend diesem Steuersignal werden die erste und zweite
Ventilsteuereinrichtung 5, 12 von dem Steuergerät 9 angesteuert.
Dabei werden die in der ersten Steuerventileinrichtung 5 vorhandenen
Ventileinrichtungen so gesteuert, dass die Bremszylinder 1, 2 durch
Druckmittel aus der Druckmittelquelle 7 in Abhängigkeit
des Steuersignals belüftet werden. Die Hinterachsräder
des Fahrzeugs werden somit gebremst. Analog dazu werden die in der
zweiten Steuerventileinrichtung 12 vorhandenen Ventileinrichtungen
so gesteuert, dass der erste und zweite Bremszylinder 10, 11 durch
Druckmittel aus der Druckmittelquelle 13 in Abhängigkeit
des Steuersignals belüftet werden. Die Vorderachsräder des
Fahrzeugs werden somit gebremst, für den Fall das der zweite
Bremskreis (Vorderachsbremskreis) funktioniert.
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Die
Steuerung des 3/2-Wegeventils 24 durch das Steuergerät 9 geschieht
folgendermaßen: In dem Steuergerät 9 wird
geprüft, ob das Steuersignal des Bremswertgebers 32 einen
vorgegebenen Schwellenwert überschreitet. Falls der Schwellenwert
nicht überschritten wird, wird das 3/2-Wegeventil 24 nicht
betätigt. Folglich ist der zweite Eingang 21 des
Wechselventils 18 über das 3/2-Wegeventil 24 mit
der Atmosphäre verbunden. Somit erfolgt selbst bei einem
Ausfall des zweiten Bremskreises keine Belüftung des zweiten
Bremszylinders 11 durch den Hilfsbremskreis. Hierdurch
wird sichergestellt, dass Bremsungen durch den Hilfsbremskreis bei
Ausfall des zweiten Bremskreises nur erfolgen, falls eine entsprechend
starke Betätigung des Bremswertgebers 32 durch
den Fahrer, wie z. B. bei einer Notbremsung, vorliegt.
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Falls
der Schwellenwert überschritten wird, wird das 3/2-Wegeventil 24 durch
das Steuergerät 9 betätigt und hierdurch
der zweite Eingang 21 des Wechselventils 18 über
das 3/2-Wegeventil 24 und den Druckbegrenzer 27 mit
der dritten Druckmittelquelle 29 verbunden. Es sind nun
zwei Fälle möglich. Für ersten den Fall,
dass der zweite Bremskreis funktioniert, ist der zweite Bremszylinder 11 über
das Wechselventil 18 und der zweiten Steuerventileinrichtung 12 mit
der zweiten Druckmittelquelle 13 verbunden, da der an dem
ersten Eingang 19 des Wechselventils 18 herrschende
Druck größer als der am zweiten Eingang 21 des
Wechselventils 18 herrschende Druck ist. Die Räder
der Vorderachse werden „normal" durch den zweiten Bremskreis
gebremst.
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Für
den zweiten Fall, dass ein Ausfall des zweiten Bremskreises vorliegt,
z. B. bedingt durch ein Leck in dem zweiten Druckmittelspeicher 13,
ist der zweite Bremszylinder 11 über das Wechselventil 18, das
3/2-Wegeventil 24 und den Druckbegrenzer 27 mit
der dritten Druckmittelquelle 29 verbunden, da der an dem
ersten Eingang 19 des Wechselventils 18 herrschende
Druck kleiner als der am zweiten Eingang 21 des Wechselventils 18 herrschende
Druck ist. Der zweite Bremszylinder 11 wird somit durch
den Hilfsbremskreis belüftet. Das dem zweiten Bremszylinder
zugehörige Rad wird durch den Hilfsbremskreis gebremst.
Es findet ein Hilfsbremsvorgang statt. Durch den Druckbegrenzer 27 wird
der in dem zweiten Bremszylinder 11 auftretende Bremsdruck begrenzt
und ggf. gegenüber dem Druck in der dritten Druckmittelquelle 29 vermindert,
wodurch ein zu starker und somit eventuell unkontrollierbarer Bremsvorgang
vermieden wird.
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Die
Erfindung weist den Vorteil auf, dass im Falle einer Hilfsbremsung
durch den Hilfsbremskreis der Bremsdruck im zweiten Bremszylinder 11 nicht
in Abhängigkeit eines Bremsdruckes des ersten Bremskreises
geregelt ist, sondern der Bremsdruck im zweiten Bremszylinder 11 ist
unabhängig von einem Bremsdruck des ersten Bremskreises.
Durch diese Unabhängigkeit wird gewährleistet,
dass die durch den zweiten Bremszylinder 11 aufgebrachte
Bremskraft ausreichend hoch ist. Eventuell im ersten Bremskreis
stattfindende ABS-Regelvorgänge beeinflussen nicht den
Bremsdruck des zweiten Bremszylinders 11.
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Die
Erfindung hat den weiteren Vorteil, dass sie sehr einfach und somit
kostengünstig realisiert werden kann. Neben den ohnehin
in der Fahrzeugbremsanlage vorhandenen Komponenten werden lediglich
das Wechselventil 18 und das 3/2-Wegeventil 24 benötigt.
Die dritte Druckmittelquelle 29 ist in der Regel im Fahrzeug
vorhanden, z. B. zur Versorgung eines Anhängersteuerventils
oder eines Luftfedersystems. Ein weiterer Vorteil der Erfindung
besteht darin, dass sie auch für Fahrzeugbremsanlagen ohne
Anhängesteuerventil anwendbar ist. Ein weiterer Vorteil
ist darin zu sehen, dass Detektionsmittel zum Feststellen eines
Ausfalls des zweiten Bremskreises, wie z. B. Drucksensoren, nicht
erforderlich sind.
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Eine
vorteilhafte Variante der Erfindung sieht für Fahrzeugbremsanlagen,
bei denen eine ABS-Regelung der Räder der Vorderachse mittels
des Steuergerätes 9 und mittels der Steuerventileinrichtung 12 erfolgt,
vor, den Hilfsbremskreis nur zu aktivieren, falls kein ABS-Regelbedarf
an der Vorderachse vorliegt. Hierdurch wird vermieden, dass durch
eine Hilfsbremsung ein Blockieren der Vorderräder verursacht
wird.
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Eine
in 2 gezeigte Variante der Erfindung sieht ein zusätzliches
Wechselventil (Select-High-Ventil) 34 vor, wobei ein erster
Eingang 35 des Wechselventils 34 über
eine Druckmittelleitung 36 mit der zweiten Steuerventileinrichtung 12 verbunden
ist, ein zweiter Eingang 37 des Wechselventils 34 über
eine Druckmittelleitung 38 mit dem Ausgang 23 des
3/2-Wegeventils 24 verbunden ist und ein Ausgang 39 des
Wechselventils 34 über eine Druckmittel leitung 40 mit
dem ersten Bremszylinder 10 verbunden ist. Die Funktionsweise
dieser Variante entspricht der in 1 gezeigten
Variante, bis auf den Unterschied, dass beide Bremszylinder 10, 11 der Vorderachse
durch den Hilfsbremskreis betätigt werden können.
Es können somit während des Hilfsbremsvorgangs
größere Bremskräfte erzeugt werden.
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Die
in 3 gezeigte Variante stellt eine Weiterbildung
der in 2 gezeigten Variante dar. Bei dieser Variante
ist ein erstes ABS-Ventil 41 zwischen dem Ausgang 17 des
Wechselventils 18 und dem zweiten Bremszylinder 11 geschaltet. Über
eine elektrische Leitung 42 ist das ABS-Ventil mit dem Steuergerät 9 verbunden.
Entsprechend befindet sich zwischen dem Ausgang 39 des
Wechselventils 34 und dem ersten Bremszylinder 10 eine
zweites ABS-Ventil 43, welches über eine elektrische
Leitung 44 mit dem Steuergerät 9 verbunden
ist. Durch die ABS-Ventile 41, 43 kann eine ABS-Regelung
des Hilfsbremsvorgangs durchgeführt werden. Ein Blockieren
der Räder der Vorderachse während des Hilfsbremsvorgangs
wird hierdurch vermieden. Es ist anzumerken, dass natürlich
auch die in 1 gezeigte Variante mit einem
oder zwei ABS-Ventilen erweitert werden kann, um eine ABS-Regelung
des Hilfsbremsvorgangs zu ermöglichen.
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Das
Steuergerät 9, der Bremswertgeber 32 und
die zweite Steuerventileinrichtung 12 können bei einer
Ausführung zu einer zentralen Bremseinheit zusammengefasst
werden, um den Montageaufwand zu verringern.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - EP 1069016
B1 [0004]
- - EP 1561661 B1 [0005]