DE102011117882A1

DE102011117882A1 - Ventilanordnung und Verfahren zur Steuerung einer Ventilanordnung

Info

Publication number: DE102011117882A1
Application number: DE201110117882
Authority: DE
Inventors: Björn Müller; Karin Tischler; Uwe Neumann; David Mear
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2011-04-20
Filing date: 2011-11-08
Publication date: 2012-10-25

Abstract

Offenbart ist eine Ventilanordnung für ein Nutzfahrzeug, sowie ein Verfahren zur Steuerung einer derartigen Ventilanordnung. Die Ventilanordnung hat ein Anhänger-Bremsventil zur Steuerung eines Anhänger-Bremsdrucks. Der Anhänger-Bremsdruck wird für eine Anhänger-Bremsvorrichtung eines an das Nutzfahrzeug koppelbaren Anhängers eingesetzt. Das Anhänger-Bremsventil ist hydraulisch oder pneumatisch über einen Bremsdruck eines Bremsdruckgebers ansteuerbar. Zwischen dem Bremsdruckgeber und dem Anhänger-Bremsventil ist ein Steuerventil zwischengeschaltet. Über dieses ist der Bremsdruck, der zur Steuerung des Anhänger-Bremsventils dient, modulierbar, wodurch wiederum der Anhänger-Bremsdruck unabhängig von dem vom Bremsdruckgeber vorgegebenen Bremsdruck moduliert werden kann.

Description

Die Erfindung betrifft eine Ventilanordnung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und ein Verfahren zur Steuerung einer derartigen Ventilanordnung.
Landwirtschaftliche Anhänger mit höherem Gewicht und Höchstgeschwindigkeit werden üblicherweise mit einem Bremsdruck proportional zum Bremsdruck der Zugmaschine abgebremst. Ein Fahrer eines Nutzfahrzeugs, beispielsweise eines Traktors oder einer mobilen Arbeitsmaschine, an dem ein derartiger Anhänger angekoppelt ist, steuert durch Betätigung einer Bremse zusätzlich ein am Traktor angeordnetes Anhänger-Bremsventil. Durch Ansteuerung des Anhänger-Bremsventils steuert dieses wiederum eine pneumatische oder hydraulische Druckmittelverbindung zwischen einer Druckmittelquelle am Traktor und einem Bremssystem am Anhänger auf, wobei der Anhänger über Kupplungsanschlüsse pneumatisch oder hydraulisch mit dem Traktor verbunden ist. Am Anhänger ist gegebenenfalls ein Lastanpassungsventil angeordnet, mit dem eine Anpassung eines Anhänger-Bremsdrucks an einen Beladungszustand des Anhängers möglich ist.
In der Druckschrift DE 38 21 416 C2 ist eine Ventilanordnung für einen Traktor offenbart. Diese hat einen Bremskreis, über den ein Anhänger-Bremsventil steuerbar ist. Dieses wiederum dient zur Steuerung eines Anhänger-Bremsdrucks eines an den Traktor angekoppelten Anhängers. Das Anhänger-Bremsventil steuert hierbei eine Druckmittelverbindung zwischen einer Druckmittelquelle und einer Anhängerbremse des Anhängers. Der Bremskreis, die Druckmittelquelle, sowie das Anhänger-Bremsventil sind am Traktor angeordnet. Bei Betätigung eines Bremsdruckgebers im Bremskreis steuert das Anhänger-Bremsventil die Druckmittelverbindung zwischen der Druckmittelquelle und der Anhängerbremse auf, was zur Bremsung des Anhängers führt, indem der Anhänger-Bremsdruck mittelbar oder unmittelbar auf die Bremsvorrichtung des Anhängers wirkt.
Nachteilig hierbei ist, dass insbesondere bei starken Bremsungen auf glatten, rutschigen oder einen niedrigen Reibwert aufweisenden Untergründen es bei dieser Ventilanordnung zu einem Blockieren von gebremsten Anhängerrädern des Anhängers kommen kann. Dies wiederum kann zu einem seitlichen Ausbrechen des Anhängers führen.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde eine vorrichtungstechnisch einfach aufgebaute Ventilanordnung zu schaffen, mit der die Sicherheit beim Bremsen eines Nutzfahrzeugs mit einem daran angekoppelten Anhänger erhöht ist. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Steuerung einer derartigen Ventilanordnung zu schaffen, das ein sicheres Bremsen ermöglicht.
Diese Aufgaben werden gelöst durch eine Ventilanordnung nach den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und einem Verfahren nach den Merkmalen des Patentanspruchs 12.
Sonstige vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand weiterer Unteransprüche.
Erfindungsgemäß hat eine Ventilanordnung für ein Nutzfahrzeug, beispielsweise einen Traktor, ein Anhänger-Bremsventil. Dieses dient zur Steuerung eines Anhänger-Bremsdrucks für eine Anhänger-Bremsvorrichtung eines an das Nutzfahrzeug anschließbaren und ankoppelbaren Anhängers. Das Anhänger-Bremsventil wird hydraulisch oder pneumatisch über einen Bremsdruck eines Bremsdruckgebers, beispielsweise eines Bremspedals des Traktors, bei einer Bremsung angesteuert. Im Druckmittelströmungspfad zwischen dem Bremsdruckgeber und dem Anhänger-Bremsventil ist eine Steuerventilanordnung, beispielsweise eine ABS- oder ESP-Ventilanordnung, angeordnet. Diese dient zum Steuern des Bremsdrucks, mit dem wiederum das Anhänger-Bremsventil gesteuert wird.
Diese Lösung hat den Vorteil, dass der vom Bremsdruckgeber vorgegebene Bremsdruck zusätzlich durch die Steuerventilanordnung beeinflussbar, insbesondere reduzierbar, ist, oder auch unabhängig vom Bremsdruck aktiv erhöht werden kann. Beispielsweise führt ein das Anhänger-Bremsventil steuernder und durch die Steuerventilanordnung reduzierter Bremsdruck dazu, dass auch der durch das Anhänger-Bremsventil vorgegebene Anhänger-Bremsdruck für den Anhänger geringer wird. Somit kann der Bremsdruck, der neben der Ansteuerung des Anhänger-Bremsventils auch zur Steuerung eines Bremssystems des Nutzfahrzeugs einsetzbar ist, für das Anhänger-Bremsventil unabhängig vom Bremsdruckgeber reduziert werden, um damit wiederum einen Anhänger-Bremsdruck zu reduzieren. Bei einer Vollbremsung auf einer nassen Fahrbahn würde, bei einer Ventilanordnung gemäß dem eingangs erläuterten Stand der Technik, der Bremsdruck in voller Höhe zur Steuerung des Anhänger-Bremsventils eingesetzt werden. Dies wiederum würde zur Bremsung des Anhängers mit einem hohen Anhänger-Bremsdruck führen, was bei einer glatten Fahrbahn leicht ein Blockieren der Räder und seitliches Ausbrechen des Anhängers bedingt. Durch die erfindungsgemäße Ventilanordnung kann in einer derartigen Situation der das Anhänger-Bremsventil steuernde Bremsdruck reduziert werden, wodurch der Anhänger-Bremsdruck ebenfalls reduziert ist und somit ein Blockieren der Räder des Anhängers vermeidbar ist.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Ventilanordnung liegt darin, dass die Steuerventilanordnung zum Steuern des für das Anhänger-Bremsventil eingesetzten Bremsdrucks nur für geringe Volumenströme ausgelegt werden muss.
Mit Vorteil wird die Steuerventilanordnung über ein Steuergerät, beispielsweise eine Electronic-Control-Unit (ECU), gesteuert, wobei das Steuergerät Teil eines ABS/ESP-Systems des Nutzfahrzeugs sein kann. Hierdurch ist dann beispielsweise die Steuerventilanordnung für verschiedene Fahrzustände des Nutzfahrzeugs unterschiedlich ansteuerbar.
Vorzugsweise steuert das Steuergerät die Steuerventilanordnung in Abhängigkeit von gemessenen und/oder berechneten Systemgrößen. Durch die gemessenen und berechneten Systemgrößen kann ein Anhänger-Bremsdruck durch die Steuerventilanordnung über das Steuergerät beispielsweise an eine Fahrzeuglängsverzögerung oder an eine ABS/ESP-Fahrsituationserkennung des Nutzfahrzeugs angepasst werden.
Um Vorrichtungen zur Messung und Berechnung von Systemgrößen am Anhänger zu vermeiden und dadurch beliebige Anhänger ohne zusätzliche Vorrichtungen bedienen zu können, werden Systemgrößen vorzugsweise am Nutzfahrzeug gemessen.
Zur Messung der Systemgrößen dient zumindest ein mit dem Steuergerät verbundener Sensor am Nutzfahrzeug.
Der Sensor kann beispielsweise ein Verzögerungssensor, ein Drehzahlsensor, ein Sensor eines ABS/ESP-Systems, ein Drucksensor, ein Kupplungskraftsensor und/oder ein Drehratensensor sein, die mit dem Steuergerät zur Übermittlung von gemessenen Systemgrößen verbunden sind.
Bevorzugter Weise ist ein Drucksensor im Druckmittelströmungspfad zwischen dem Steuerventil und dem Anhänger-Bremsventil angeordnet, um den Druck in diesem Druckmittelströmungspfad abzugreifen. Hierdurch kann der zur Steuerung des Anhänger-Bremsventils eingesetzte Druck als weitere Systemgröße für das Steuergerät dienen, um damit die Ansteuerung der Steuerventilanordnung zu beeinflussen.
Es können auch zwei parallel angeordnete Bremsdruckgeber vorgesehen sein, wobei es sich bei dem Einen um einen von einem Bremspedal betätigbaren Bremszylinder und bei dem Anderen um eine Bremsdruckquelle handeln kann. Somit kann der Steuerdruck auch in Abhängigkeit des zweiten Bremsdruckgebers und somit unabhängig vom ersten Bremsdruckgeber eingestellt werden.
Die Steuerventilanordnung hat hierfür vorzugsweise zwei Eingangsanschlüsse, wobei an dem einen Eingangsanschluss der Bremszylinder und an dem anderen die Bremsdruckquelle angeschlossen ist, und wobei der zu steuernde Bremsdruck entweder der des Bremszylinders oder der der Bremsdruckquelle ist.
Beispielsweise zur Steuerung eines Anhänger-Bremsdrucks eines anderen Anhängers, können weitere parallel zueinander angeordnete alternativ ausgebildeter Anhänger-Bremsventile vorgesehen sein, die über die Steuerventilanordnung mit dem Bremsdruckgeber hydraulisch oder pneumatisch verbunden sind. Möglich wäre auch jedem weiteren Anhänger-Bremsventil eine eigene Steuerventilanordnung zuzuordnen.
Ein an das Nutzfahrzeug an- oder abgekoppelter Anhänger kann über ein Signal, beispielsweise eines Sensors, an das Steuergerät gemeldet werden. Hierdurch ist beispielsweise die Möglichkeit geschaffen, eine Ansteuerung der Steuerventilanordnung bei einem abgekoppelten Anhänger auszuschalten.
Um eine erfindungsgemäße Ventilanordnung mit einem geringen vorrichtungstechnischen Aufwand umzusetzen, sind vorzugsweise das Steuergerät und die Sensoren Teil des ABS/ESP-Systems des Nutzfahrzeugs.
Mit Vorteil ist die Steuerventilanordnung in einer ABS/ESP-Hydraulikeinheit des Nutzfahrzeugs ausgebildet, wodurch mit geringem vorrichtungstechnischem Aufwand die Anordnung einer Steuerventilanordnung ermöglicht ist.
Das Anhänger-Bremsventil ist insbesondere geeignet zur Steuerung einer Zweileitungsdruckluftbremsanlage des Anhängers, zur Steuerung einer Einleitungsdruckluftbremsanlage des Anhängers und/oder zur Steuerung einer hydraulischen Bremsanlage des Anhängers.
Erfindungsgemäß weist ein Verfahren zur Steuerung einer, insbesondere erfindungsgemäßen, Ventilanordnung folgende Schritte auf:

– Ansteuerung des Anhänger-Bremsventils durch Betätigung des Bremsdruckgebers; alternativ aktiver Bremsdruckaufbau;
– Ermittlung, insbesondere durch Messung und Berechnung, der Systemgrößen von dem Nutzfahrzeug und/oder dem Anhänger; und
– Ansteuerung des Anhänger-Bremsventils, insbesondere über die Steuerventilanordnung, in Abhängigkeit der berechneten Systemgrößen zur Änderung des Anhänger-Bremsdrucks.

Dieses Verfahren hat den Vorteil, dass der Anhänger-Bremsdruck nicht nur vom Bremsdruckgeber bestimmt wird, sondern auch bestimmte Systemgrößen berücksichtigt werden, wodurch ein sichereres Bremsen ermöglicht ist. Hierdurch kann beispielsweise eine ABS-Funktionalität eines Traktors für den Einsatz mit Anhängern erweitert werden. Beispielsweise in Bremssituationen, in denen das ABS des Traktors aktiv ist, kann die Kritikalität der Gespannbremsung bewertet werden und der vom Traktor vorgegebene Anhänger-Bremsdruck derart angepasst werden, dass das Bremsverhalten im Sinne einer Erhöhung der Sicherheit verbessert wird.
Der zweite Schritt, die Messung und Berechnung der Systemgrößen, kann dabei auch vor oder während des ersten Schritts und/oder während des dritten Schritts erfolgen. Es ist auch denkbar, den zweiten und dritten Schritt bereits vor Betätigung des Bremsdruckgebers durchzuführen, womit bei Betätigung des Bremsdruckgebers das Steuerventil bereits angesteuert ist, was zu einer äußerst geringen Reaktionszeit der Ventilanordnung führen würde.
Vorzugsweise wird aus den Systemgrößen ein Soll- und ein Ist-Verhalten des Nutzfahrzeugs und des an diesem angekoppelten Anhängers ermittelt. Das Soll-Verhalten wird vorteilhaft aus einer Soll-Winkelgeschwindigkeit zwischen relativ zu einander verschwenkten Längsachsen des Nutzfahrzeugs und des daran angekoppelten Anhängers bestimmt. Dies wird beispielsweise über einen Lenkwinkel und einer Fahrgeschwindigkeit des Nutzfahrzeugs ermittelt, wodurch hierfür Sensoren am Nutzfahrzeug eingesetzt werden können. Das Ist-Verhalten wird insbesondere aus einer Ist-Winkelgeschwindigkeit zwischen den relativ zu einander verschwenkbaren Längsachsen des Nutzfahrzeugs und des daran angekoppelten Anhängers ermittelt. Als Sensorik kann hierzu alternativ oder zusätzlich zu den vorstehend genannten Sensoren beispielsweise am Nutzfahrzeug und/oder am Anhänger ein beispielsweise als Radar ausgebildeter Abstandssensor, und/oder ein Winkelsensor und/oder ein Winkelgeschwindigkeitssensor bzw. Gierratensensor vorgesehen sein. Hierdurch ist es auf einfache Weise möglich, das reale Relativverhalten von Nutzfahrzeug und Anhänger zueinander zu ermitteln und mit einem idealen Relativverhalten zu vergleichen. Zusätzliche Sensorik am Anhänger ist hierfür nicht unbedingt notwendig.
Mit Vorteil wird aus der Differenz der Soll- und der Ist-Winkelgeschwindigkeit eine Knickwinkeländerung berechnet, insbesondere durch integrieren der Differenz der Winkelgeschwindigkeiten über eine bestimmte Zeit. Überschreitet die Knickwinkeländerung einen vorbestimmten Wert, so wird dies als Ausbrechen des Anhängers erkannt. In dieser kritischen Fahrsituation wird dann das Anhänger-Bremsventil, insbesondere zur Reduzierung des Anhänger-Bremsdrucks, angesteuert. Denkbar ist auch, den Knickwinkel direkt zu messen.
Vorzugsweise wird das Anhänger-Bremsventil bei Überschreiten – beziehungsweise Unterschreiten bei mathematisch negativem Drehsinn – des vorbestimmten Wertes der Knickwinkeländerung erst dann angesteuert, wenn eine Änderung der Differenz aus der Soll- und der Ist-Winkelgeschwindigkeit ergibt, dass sich der Knickwinkel weiter vergrößert und/oder ein ABS des Nutzfahrzeugs aktiv ist und/oder eine Verminderung einer Geschwindigkeit des Nutzfahrzeugs gering ist.
Der Anhänger-Bremsdrucks (p_AB) wird bevorzugterweise derart reduziert wird, dass dieser einer tatsächlichen Zugfahrzeugverzögerung des Gespanns aus Nutzfahrzeug und Anhänger angepasst wird. Die Anpassung kann dabei insbesondere anhand von Kompatibilitätsbändern erfolgen, wie diese beispielsweise in der internationalen Richtlinie UN ECE R13 vorgegeben sind.
Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Die Figuren zeigen:
1 in einer schematischen Darstellung eine erfindungsgemäße Ventilanordnung;
2 in einem schematischen Blockschaltbild einen Regelungsablauf;
3 in einer schematischen Draufsicht ein Nutzfahrzeug mit einem Anhänger; und
4 in einem schematischen Diagramm einen Zusammenhang zwischen einer Zugfahrzeugverzögerung und einem Anhänger-Bremsdruck.
1 zeigt eine erfindungsgemäße Ventilanordnung 1 mit einer Steuerventilanordnung 2, das über eine Electronic-Control-Unit (ECU) 4 gesteuert ist. Die Steuerventilanordnung 2 ist mit einem Anhänger-Bremsventil 6 hydraulisch verbunden. Die Ventilanordnung 1 ist in einem Nutzfahrzeug, beispielsweise einem Traktor oder einer mobilen Arbeitsmaschine, angeordnet.
Die erfindungsgemäße Ventilanordnung 1 ist als Erweiterung eines ABS/ESP-Systems des Nutzfahrzeugs für die Bremsungssteuerung eines an das Nutzfahrzeug angekoppelten Anhängers vorgesehen.
Die Steuerventilanordnung 2 ist über einen Eingangsanschluss A mit einer Bremsleitung 8 verbunden. An diese ist ein nicht dargestellter Bremsdruckgeber, beispielsweise ein herkömmlicher mit einem Bremspedal verbundener Bremszylinder, verbunden. An einem Ausgangsanschluss B der Steuerventilanordnung 2 ist eine Steuerleitung 10 angeschlossen, die mit einem Steueranschluss P des Anhänger-Bremsventils 6 verbunden ist.
Die Steuerventilanordnung 2 kann unterschiedlich ausgestaltet sein, beispielsweise handelt es sich dabei um ein elektrisch oder elektrohydraulisch betätigbares 2/2-Wegeschieberventil. Bei einer Verschiebung eines Ventilschiebers des Wegeschieberventils in eine Öffnungsrichtung, wird eine Druckmittelverbindung zwischen den Anschlüssen A und B aufgesteuert, während bei einer Verschiebung in die Gegenrichtung diese Druckmittelverbindung zugesteuert wird. Alternativ kann Die Steuerventilanordnung 2 auch als herkömmliches ABS-Ventilanordnung mit einem 3/3-Wegeventil oder zwei 2/2-Wegeventilen ausgebildet sein, über die eine Entlastung der Steuerleitung 10 zu einer Druckmittelsenke, wie beispielsweise einem Tank, möglich ist. Eine Betätigungsvorrichtung 12 der Steuerventilanordnung 2 ist über eine elektrische Steuerleitung 14 mit der ECU 4 verbunden. Die ECU 4 steuert dabei die Steuerventilanordnung 2 über die Steuerleitung 14 und die Betätigungsvorrichtung 12 in Abhängigkeit von Systemgrößen 16.
Das Anhänger-Bremsventil 6 ist hinlänglich aus dem Stand der Technik bekannt, siehe beispielsweise das Merkblatt RD 66 137/02.10 der Firma Rexroth (Bosch Group), weswegen im Folgenden nur die für die Erfindung relevanten Elemente des Anhänger-Bremsventils 6 erläutert sind und für weiterführende Informationen auf den genannten Stand der Technik verwiesen wird.
Das Anhänger-Bremsventil 6 hat einen Druckanschluss D, der mit einer Druckmittelquelle, beispielsweise eine Hydropumpe oder ein Hydrospeicher, über eine Druckleitung 20 verbunden ist. Über einen Arbeitsanschluss Z ist das Anhänger-Bremsventil 6 mit einer Anhänger-Bremsleitung 22 verbunden. Diese wiederum ist über eine nicht dargestellte Kopplungsvorrichtung mit einer Bremsleitung des an das Nutzfahrzeug ankoppelbaren Anhängers verbunden. Die Bremsleitung des Anhängers ist dabei ein Teil eines Bremskreises des Anhängers.
Bei dem Anhänger-Bremsventil 6 handelt es sich beispielsweise um 2/2-Wegeschieberventil mit dem über einen Ventilschieber eine Druckmittelverbindung zwischen dem Druckanschluss D und dem Arbeitsanschluss Z auf- und zusteuerbar ist. Somit ist über das Anhänger-Bremsventil 6 eine Druckmittelverbindung zwischen der Druckmittelquelle 18 und der zum Anhänger führenden Anhänger-Bremsleitung 22 steuerbar, womit ein Anhänger-Bremsdruck p_AB in der Anhänger-Bremsleitung 22 steuerbar ist, der zur Bremsung von Rädern des Anhängers eingesetzt ist. Der vom Anhänger-Bremsventil 6 aufgesteuerte Öffnungsquerschnitt zwischen den Anschlüssen D und Z wiederum ist abhängig von der Größe des am Steueranschluss P anliegenden Steuerdrucks p_S. Mit diesem ist der Ventilschieber des Anhänger-Bremsventils 6 in Richtung von Öffnungspositionen beaufschlagbar, wobei in Richtung von Schließpositionen der Ventilschieber mit einer Federkraft einer Feder beaufschlagt ist. D. h., je größer der Steuerdruck p_S ist, desto größer ist der Anhänger-Bremsdruck p_AB Zur Reduzierung des Anhänger-Bremsdrucks p_AB ist es denkbar, dass über das Anhänger-Bremsventil 6 eine Verbindung zu einer Druckmittelsenke aufsteuerbar ist.
Der Steuerdruck p_S ist zum Einen abhängig von einem Bremsdruck p_BD in der Bremsleitung 8, der vom nicht dargestellten Bremsdruckgeber vorgegeben wird, und zum Anderen von der Ansteuerung der Steuerventilanordnung 2. Der vom Bremsdruckgeber vorgegebene Bremsdruck p_BD ist über die Steuerventilanordnung 2 auf einen gewünschten Steuerdruck p_S reduzierbar.
Die Ansteuerung der Steuerventilanordnung 2 über die ECU 4 ist abhängig von einer oder mehrerer Systemgrößen 16. Diese werden am Nutzfahrzeug über nicht dargestellte Sensoren erfasst. Beispielsweise kann ein Verzögerungssensor vorgesehen sein, der eine Fahrzeuglängsverzögerung a_x misst und diese über eine elektrische Meldeleitung 24 an die ECU 4 meldet. Des Weiteren kann auch auf die gesamte Sensorik des ABS/ESP-Systems zurückgegriffen werden, wobei herkömmliche ABS/ESP-Signale über eine Meldeleitung 26 an die ECU 4 übermittelt werden. Ein Drucksensor stromabwärts des Steuerventils 2 kann den Steuerdruck messen und diesen dann über eine Meldeleitung zur ECU 4 melden. Des Weiteren kann ein Kupplungskraftsensor an einer Anhängerkupplung des Nutzfahrzeugs vorgesehen sein, über den auf die Anhängerkupplung wirkenden Kräfte erfasst werden können, womit beispielsweise festgestellt werden kann, ob der Anhänger schiebt oder von dem Nutzfahrzeug gezogen wird. Denkbar ist auch einen Beschleunigungssensor zur Messung einer Fahrzeugquerbeschleunigung und einer Gierrate des Nutzfahrzeugs anzuordnen.
Im Folgenden wird die Funktionsweise der Ventilanordnung 1 aus der Figur erläutert. Im Stand der Technik wird der vom Bremsdruckgeber vorgegebene Bremsdruck p_BD direkt als Eingangsdruck bzw. Steuerdruck für das Anhänger-Bremsventil 6 eingesetzt. Somit wird das Anhänger-Bremsventil 6 direkt vom Bremsdruck p_BD unabhängig von irgendwelchen Systemgrößen angesteuert. Der Anhänger-Bremsdruck p_AB ist somit unmittelbar abhängig von dem vom Bremsdruckgeber vorgegebenen Bremsdruck. Dies führt beispielsweise dazu, dass bei Untergründen mit einem niedrigen Reibwert, beispielsweise einer nassen Fahrbahn, bei einer Bremsung der Anhänger-Bremsdruck der gleiche wie bei einer trockenen Fahrbahn ist, womit Anhängerräder des Anhängers mit einer zu hohen Bremskraft beaufschlagt werden und blockieren, wodurch der Anhänger ausbrechen kann. Dies wird durch die erfindungsgemäße Ventilanordnung 1 vermieden, da der Bremsdruck p_BD über die Steuerventilanordnung 2 anpassbar bzw. modulierbar ist. Der Bremsdruck p_BD wird in Abhängigkeit von dem am Nutzfahrzeug gemessenen und von der ECU 4 berechneten Systemgrößen 16 gesteuert. Der Steuerdruck p_S entspricht somit entweder dem Bremsdruck p_BD oder ist im Vergleich zum Bremsdruck p_BD über die Steuerventilanordnung 2 reduziert oder ist höher als der Bremsdruck p_BD. Durch die gemessenen und von der ECU 4 berechneten Systemgrößen 16 kann auf den Fahrzustand des Anhängers und/oder des Untergrunds ein Rückschluss gezogen werden. Wird beispielsweise eine Blockierung der Räder des Anhängers von der ECU 4 festgestellt bzw. berechnet, so wird der Bremsdruck p_BD über die Steuerventilanordnung 2 auf den Steuerdruck p_S reduziert, womit das Anhänger-Bremsventils 6 den Anhänger-Bremsdruck p_AB ebenfalls reduziert. Dies wiederum führt zu einer Verminderung der auf die Räder des Anhängers wirkenden Bremskraft, wodurch eine Blockierung der Räder beendet werden kann. Der Bremsdruck p_BD kann derart auf den Steuerdruck p_S reduziert werden, dass eine Blockierung der Räder des Anhängers vermieden ist.
Der Anhänger-Bremsdruck p_AB wird bevorzugt nicht in Abhängigkeit von Systemgrößen des Anhängers sondern der Zugmaschine gesteuert, wodurch zusätzliche Sensorik am Anhänger vorteilhafter Weise vermieden ist. Ein autarkes ABS-System für den Anhänger, wie es aus dem Stand der Technik bekannt ist, ist für die erfindungsgemäße Ventilanordnung 1 ebenfalls obsolet.
Durch die Ventilanordnung 1 ist eine verbesserte Fahrstabilität landwirtschaftlicher Gespanne beim Bremsen in kritischen Situationen ermöglicht. Dies führt zu einer Erhöhung der Sicherheit für Fahrer und Umwelt ohne zusätzliche Vorrichtungen am Anhänger.
Des Weiteren kann durch die Ventilanordnung 1 der Anhänger-Bremsdruck p_AB situationsbedingt (dynamisch) angepasst werden (Modulation), womit dieser beispielsweise kurzzeitig abgesenkt wird, um blockierte Räder des Anhängers wieder zum Anlaufen zu bringen, wie es beispielsweise ähnlich bei einem ABS-System für Anhänger vorgesehen ist.
In einer weiteren Ausführungsform hat die Steuerventilanordnung 2 einen zweiten Eingangsanschluss C, der mit einem als Druckmittelquelle ausgebildeten Bremsdruckgeber 46 verbunden ist. Bei der Druckmittelquelle handelt es sich beispielsweise um eine Hydropumpe oder einen Hydrospeicher. Hierdurch kann der Steuerdruck p_S über eine aktive Druckbaueinheit unabhängig vom Bremsdruck p_BD des über die Bremsleitung 8 angeschlossenen Bremsdruckgebers aufgebaut werden. Die Steuerventilanordnung 2 weist hierzu eine zusätzliche Schaltstellung auf, bei der eine Druckmittelverbindung zwischen dem Eingangsanschluss A und dem Ausgangsanschluss B zugesteuert und eine Druckmittelverbindung zwischen dem Eingangsanschluss D und dem Ausgangsangschluss B aufgesteuert ist. Damit ist der Steuerdruck p_S in Abhängigkeit vom vom Bremsdruckgeber 46 vorgegebenen Druck einstellbar und entspricht somit im Wesentlichen diesem Druck oder ist zu diesem reduziert. Dies hat den Vorteil, dass das Anhänger-Bremsventil 6 unabhängig vom Bremsdruck P_BD des ersten Bremsdruckgebers durch den Druck des zweiten Bremsdruckgebers 46 steuerbar ist und somit der Anhänger auch dann gebremst werden kann, wenn der Fahrer das Bremspedal nicht betätigt. Der Druck des zweiten Bremsdruckgebers 46 kann beispielsweise auch höher sein, als der Bremsdruck p_BD. Um das Anhänger-Bremsventil 6 mit einem größeren Steuerdruck p_S als dem Bremsdruck p_BD des ersten Bremsdruckgebers anzusteuern, kann selbst bei betätigtem ersten Bremsdruckgeber, die Druckmittelverbindung zwischen dem zweiten Bremsdruckgeber 46 und dem Anhänger-Bremsventil 6 aufgesteuert sein.
Parallel zum Anhänger-Bremsventil 6 sind weitere Anhänger-Bremsventile 28 und 30 für andere Anhänger oder Bremskreise vorgesehen. Im Gegensatz zum Anhänger-Bremsventil 6, das für eine hydraulische Anhängerbremse eingesetzt ist, wird das Anhänger-Bremsventil 28 für eine Einleitungsdruckluftbremse verwendet. Das Anhänger-Bremsventil 28 ist über einen Steueranschluss P und einer Steuerleitung 32 mit der Steuerleitung 10 verbunden. An einem Druckanschluss D des Anhänger-Bremsventils 28 ist eine pneumatische Druckmittelquelle 34 angeschlossen. Diese ist über das Anhänger-Bremsventil 28 mit einer pneumatischen Anhänger-Bremsleitung 36 pneumatisch verbindbar, die an einen Arbeitsanschluss Z des Anhänger-Bremsventils 28 angeschlossen ist.
Das Anhänger-Bremsventil 30 wird für Zweileitungsdruckluftbremsen eingesetzt. Dieses hat einen Steueranschluss P, der über eine Steuerleitung 38 mit der Steuerleitung 10 verbunden ist. Ein Druckanschluss D ist mit einer pneumatischen Druckmittelquelle 40 verbunden. Ein erster Arbeitsanschluss Z1 des Anhänger-Bremsventils 30 ist dabei mit einer Anhänger-Steuerleitung 42 und ein Arbeitsanschluss Z2 mit einer Anhänger-Vorratsleitung 44 verbunden. Bei geöffnetem Anhänger-Bremsventil 30 liegt in der Vorratsleitung 44 ein konstanter Vorratsdruck an, während ein Steuerdruck in der Steuerleitung 42 durch das Anhänger-Bremsventil 30 einstellbar ist. Eine Zweileitungsdruckluftbremse mit einem derartigen Anhänger-Bremsventil 30 ist hinlänglich aus dem Stand der Technik bekannt, weswegen an dieser Stelle auf weitere Ausführungen verzichtet wird.
Durch das Ausführungsbeispiel der Figur ist gezeigt, das die Ventilanordnung 1 für mehrere unterschiedlicher Anhänger-Bremsventile 6, 28 und 30 einsetzbar ist. Die Ventilanordnung 1 kann beispielsweise nur ein einziges der Anhänger-Bremsventile 6, 28 bzw. 30 oder mehrere einer gleichen Kategorie, oder wie in der Figur mehrere unterschiedlicher Kategorien aufweisen.
Die Unterteilung der Figur in einen Teil „Nutzfahrzeug” und einen Teil „Anhänger” durch die Strichlinie soll verdeutlichen, dass die Ventilanordnung 1 am Nutzfahrzeug angeordnet ist, während die Leitungen 22, 36, 42 bzw. 44 zu einer Kupplung führen an die der Anhänger ankoppelbar ist.
Gemäß 2 ist eine einer Regelung der Ventilanordnung 1 aus 1 erläutert. Bevor auf die genauere Regelung der Ventilanordnung 1 eingegangen wird, wird nachstehend das in der 2 dargestellte Blockschaltbild näher erläutert. Der obere Block 50 des Blockschaltbilds stellt das Anhänger-Bremsventil zusammen mit der Steuerventilanordnung 2 dar, wobei das Anhänger-Bremsventil beispielsweise dem Anhänger-Bremsventil 6 aus 1 entspricht, das vom Bremsdruck p_BD angesteuert ist, der vom Bremsdruckgeber aus 1 des Nutzfahrzeugs, bei dem es sich insbesondere um einen Traktor handelt, vorgegeben ist. Der Bremsdruck P_BD ist hierbei durch den Pfeil 52 dargestellt, der sich vom Block 54 zum Block 50 erstreckt, wobei der Block 54 den Traktor darstellt. Eine Ansteuerung der Steuerventilanordnung des Blocks 50 aufgrund bestimmter Systemgrößen, siehe 1, wird durch den Pfeil 56 dargestellt, der die Steuerleitung 14 aus 1 symbolisiert, wobei der Pfeil 56 im Block 50 mündet. Vom Block 50 erstreckt sich ein Pfeil 58 zum Block 60, der den an den Traktor angekoppelten Anhänger darstellt. Der Pfeil 58 stellt dabei den Anhänger-Bremsdruck P_AB aus 1 dar. Die Kopplung des Traktors mit dem Anhänger ist durch die Verbindungslinie 62 zwischen den Blöcken 54 und 60 verdeutlicht. Die Blöcke 54 und 60 sind zweigeteilt, wobei der untere Abschnitt 64 beziehungsweise 66 die Sensorik des Traktors bzw. des Anhängers darstellt. Bei dem Block 54 zeigt der untere Teil 64 zusätzlich das ABS des Traktors.
Die in der 2 unterhalb der Blöcke 50, 54 und 60 abgebildeten Blöcke zeigen den Verfahrensablauf zum Regeln des Anhänger-Bremsventils des Blocks 50 in der ECU 4 aus 1, während die oberen Blöcke 50, 54 und 60 das System beziehungsweise die Hardware darstellen. Verdeutlicht wird dies durch die Strichlinie 68, die die oberen Blöcke 50, 54 und 60 von den unteren trennt.
In dem unterhalb des Blocks 54 angeordneten Block 70 wird das Soll-Verhalten beziehungsweise Referenzverhalten des Gespanns aus Traktor und Anhänger ermittelt. Als Eingangsgrößen dienen hierbei die von der Sensorik des Traktors des Abschnitts 64 des Blocks 64 ermittelten Systemgrößen, die durch den Pfeil 72 dargestellt sind, der sich vom Block 54 zum Block 70 erstreckt.
Der unterhalb des Blocks 60 angeordnete Block 74 ermittelt das Ist-Verhalten des Gespanns aus Traktor und Anhänger, das zum Einen durch die von der Sensorik des Traktors, siehe Abschnitt 64 des Blocks 54, und/oder durch die Sensorik 66 des Anhängers, siehe Abschnitt 66 des Blocks 60, bestimmt ist. Dies ist in der 2 durch die Pfeile 76 und 78 verdeutlicht, wobei der Pfeil 76 sich vom Block 54 zum Block 74 und der Pfeil 78 sich vom Block 60 zum Block 74 erstreckt. In dem unter den Blöcken 60 und 74 dargestellten Block 80 wird eine Abweichung des Ist-Verhaltens vom Soll-Verhalten ermittelt. Aus der im Block 80 beschriebenen Abweichung wiederum wird in dem benachbart zum Block 80 angeordneten Block 82 eine Druckmodulation bestimmt, die dann die Ansteuerung des Anhänger-Bremsventils, was durch den Block 50 dargestellt ist, beeinflusst. Dies wird durch den Pfeil 56 dargestellt, der sich vom Block 82 aus zum Block 50 erstreckt. Neben der im Block 80 bestimmten Abweichung ist die Druckmodulation des Blocks 82 auch von dem im Block 84 dargestellten ABS des Traktors und der Fahrzeuglängsverzögerung a_x des Traktors abhängig. Die Verbindung zwischen dem Block 70 und 80 und dem Block 74 und 80 ist jeweils durch einen Pfeil 86 beziehungsweise 88 verdeutlicht und die Verbindung zwischen dem Block 80 und 82 und dem Block 84 und 82 durch einen Pfeil 90 beziehungsweise 92.
Die Regelung, die in der 2 dargestellt ist, basiert auf einer Erkennung eines kritischen Ausbrechens des Anhängers des Traktors anhand einer Abweichung des querdynamischen Verhaltens des Gespanns von einem theoretischen Idealverhalten beziehungsweise Referenzverhalten. Sowohl das tatsächliche Verhalten als auch das Referenzverhalten werden unter Verwendung von Signalen von Sensoren berechnet. Das Gespannverhalten wird durch die Knickbewegung des Gespanns aus Traktor und Anhänger ermittelt, was untenstehend näher erläutert ist. Ein Gespann aus Traktor und Anhänger ist in der 3 dargestellt.
Gemäß 3 ist ein Traktor 94 mit einem Anhänger 96 verbunden. Zum Verbinden hat der Traktor 94 eine Anhängerkupplung 98 an die der Anhänger 96 mit einer Deichsel 100 gekoppelt ist. Gemäß der Darstellung in der 3 sind der Traktor 94 und der Anhänger 96 bei einer Kurvenfahrt gezeigt. Des Weiteren ist in der 3 der Anhänger 96 zusätzlich im ausgebrochenen Zustand mit Punktlinien dargestellt und mit dem Bezugszeichen 102 versehen.
Im Fahrzustand des Gespanns aus Traktor 94 und Anhänger 96, siehe 3, wird das Soll-Verhalten des Gespanns ermittelt, was durch den Block 70 in der 2 dargestellt ist. Hierfür wird eine Soll-Winkelgeschwindigkeit zwischen einer Längsachse 104 des Traktors 94 und einer Längsachse 106 des Anhängers 96 bestimmt. Die Soll-Winkelgeschwindigkeit ε ._ref beziehungsweise Referenzknickrate wird anhand vom am Traktor 54 über seine Sensorik gemessenen Systemgrößen ermittelt. Bei den Systemgrößen handelt es sich um den Lenkwinkel δ und die Fahrgeschwindigkeit v_x. Der Zusammenhang zwischen Soll-Winkelgeschwindigkeit und den ermittelten Systemgrößen ist in der folgenden Formel 1 gezeigt: ε ._ref = f(v_x, δ) 1)
Die Berechnung des Ist-Verhaltens gemäß Block 74 erfolgt anhand der Ist-Winkelgeschwindigkeit ε . zwischen den Längsachsen 104 und 106 aus 3. Hierzu werden von der Sensorik des Traktors erfasste Systemgrößen, siehe Abschnitt 64 des Blocks 54 und/oder von der Sensorik des Anhängers erfasste Systemgrößen, siehe Abschnitt 66 des Blocks 60, verwendet. Als Sensoren können hier beispielsweise Gierratensensor auf dem Traktor 94 und dem Anhänger 96 aus 3 vorgesehen sein. Denkbar ist auch zusätzlich oder alternativ einen Knickwinkelsensor und/oder Abstandssensoren vorzusehen, die beispielsweise mit Radar arbeiten, die dann am Traktor und/oder am Anhänger angeordnet sind.
Im Block 80 aus 2 wird dann die Abweichung aus dem Soll-Verhalten und dem Ist-Verhalten ermittelt. Hierzu wird zum Einen die Abweichung der Ist-Winkelgeschwindigkeit von der Soll-Geschwindigkeit ε ._ref erfasst und zum anderen eine sich daraus ergebene Knickwinkeländerung Δε im Verlauf der Bremsung. Die Berechnung kann anhand der folgenden Formeln 2 und 3 erfolgen: Δε . = ε ._ref – ε . 2)
Die Abweichung der Winkelgeschwindigkeiten zueinander wird durch deren Differenz Δε . gemäß Formel 2 und die Änderung des Knickwinkels Δε durch das Zeit-Integral aus der Differenz Δε . ermittelt, siehe Formel 3, wobei T₀ der Zeitpunkt einer Bremsbetätigung ist.
Fährt das Gespann aus Traktor 94 und Anhänger 96 aus 3 beispielsweise eine Linkskurve, siehe Pfeil 109, wobei der Lenkwinkel δ positiv ist, dann wird angenommen, dass in Folge einer Vollbremsung Anhängerräder des Anhängers 96 blockieren und der Anhänger 96 in einen mathematisch positiven Richtungssinn ausbricht, was durch den Pfeil 110 in der 3 gezeigt ist. Übersteigt die Knickwinkeländerung Δε in Folge der Bremsung einen vorbestimmten Grenzwert und zeigt die Differenz Δε . aus den Winkelgeschwindigkeiten die Tendenz die Knickwinkeländerung Δε weiter zu vergrößern, so wird im Block 82 aus 2 ein kritisches Ausbrechen des Anhängers 96 erkannt. Befindet sich das Gespann aus 3 nun zusätzlich in einer ABS-Bremssituation, insbesondere auf einem Untergrund mit niedrigem Reibwert, deutet dies zusätzlich darauf hin, dass die Ursache des Ausbrechens ein Blockieren der Anhängerräder 108 ist. Der Block 82, der das kritische Ausbrechen erkennt, erfasst somit zusätzlich die ABS-Aktivität des Traktors 94 und dessen Fahrzeuglängsverzögerung a_x, was durch den Block 84 in der 2 dargestellt ist. Als Gegenmaßnahme zu dem Ausbrechen wird dann der traktorseitig erzeugte Anhänger-Bremsdruck p_AB reduziert, um zumindest ein kurzzeitiges Wiederanlaufen der Anhängerräder 108 zu bewirken. Die Beeinflussung beziehungsweise Reduzierung des Anhänger-Bremsdrucks p_AB ist in der 2 durch den Pfeil 56 verdeutlicht, der vom Block 82 zum Block 50 führt. Die Reduzierung des Anhänger-Bremsdrucks p_AB erfolgt hierbei durch die Steuerventilanordnung, das den Bremsdruck p_BD zum das Anhänger-Bremsventil steuernden Steuerdruck p_S reduziert. Durch das kurzzeitige Wiederanlaufen der Anhängerräder 108 werden deren Seitenführungskräfte erhöht, was dem seitlichen Ausbrechen des Anhängers 96 entgegenwirkt. Diese Anpassung des Anhänger-Bremsdrucks p_AB erfolgt solange, bis anhand der Regelgrößen Knickwinkeländerung Δε und Knickratendifferenz Δε . eine Stabilisierung des Gespanns zu erkennen ist oder eine maximale Zeitdauer überschritten wird, was dann eine Abschaltbedingung darstellt.
Es ist denkbar das kritische Ausbrechen in Block 82 der 2 alleine anhand der Knickwinkeländerung Δε, siehe Formel 3, zu bestimmen.
Das aus der internationalen Richtlinie UN ECE R13 stammende Diagramm gemäß 4 zeigt den standardisierten Zusammenhang bei Lastkraftwägen zwischen der auf der Ordinate abgebildeten Zugfahrzeugverzögerung und dem auf der Abszisse abgebildeten Anhänger-Bremsdruck für trockene Asphaltbedingungen. Bei dem Anhänger-Bremsdruck handelt es sich hierbei um einen pneumatischen Druck. Ein hydraulischer Anhänger-Bremsdruck ist in ähnlicher Weise standardisiert.
Gemäß 4 wird beispielsweise bei einer Vollbremsung des Gespanns aus 3 auf rutschiger Fahrbahn das Bremssystem des Anhängers 96 mit dem maximalen Anhängerbremsdruck von 750 kPa beaufschlagt. Auf insbesondere trockenem Asphalt würde dies einer Zugfahrzeugverzögerung größer als 0,6 entsprechen. Aufgrund des niedrigen Reibwertes der Fahrbahn blockieren jedoch die Anhängerräder 108 aus 3 und das Gespann verzögert nur mit einer Zugfahrzeugverzögerung von 0,3. Wird nun wie vorstehend erläutert ein Ausbrechen des Anhängers 96 erkannt, so wird der Anhänger-Bremsdruck p_AB aus 2 auf einen Wert reduziert, beziehungsweise limitiert, was in der 4 durch eine Strichlinie 112 verdeutlicht ist. Die Reduzierung des Anhänger-Bremsdruck p_AB erfolgt dabei derart, dass dieser der tatsächlichen Zugfahrzeugverzögerung des Gespanns entspricht, wobei Anhänger-Bremsdruck p_AB dann beispielsweise in der 4 etwa 350 kPa betragen würde. Die Anpassung des Anhänger-Bremsdrucks p_AB kann somit entsprechend der gesetzlich vorgeschriebenen Kompatibilitätsbedingungen und der tatsächlichen gemessenen Zugfahrzeugverzögerung entsprechen.
Denkbar wäre auch, die Regelung gemäß der 2 durch Miteinbeziehung weiterer gemessener und berechneter Systemgrößen, wie beispielsweise interne Berechnungsgrößen des Traktor-ABS-Reglers, zu verbessern. Die Verbesserung kann dabei in der Verfeinerung der Erkennung kritischer Situationen oder in der Anpassung des Anhänger-Bremsdruck liegen. Es könnte beispielsweise die maximale Dauer der Bremsdruckreduktion des Anhänger-Bremsdrucks abhängig von der tatsächlichen Zugfahrzeugverzögerung gemacht werden.
Offenbart ist eine Ventilanordnung für ein Nutzfahrzeug, sowie ein Verfahren zur Steuerung einer derartigen Ventilanordnung. Die Ventilanordnung hat ein Anhänger-Bremsventil zur Steuerung eines Anhänger-Bremsdrucks. Der Anhänger-Bremsdruck wird für eine Anhänger-Bremsvorrichtung eines an das Nutzfahrzeug koppelbaren Anhängers eingesetzt. Das Anhänger-Bremsventil ist hydraulisch oder pneumatisch über einen Bremsdruck eines Bremsdruckgebers ansteuerbar. Zwischen dem Bremsdruckgeber und dem Anhänger-Bremsventil ist ein Steuerventil zwischengeschaltet. Über dieses ist der Bremsdruck, der zur Steuerung des Anhänger-Bremsventils dient, modulierbar, wodurch wiederum der Anhänger-Bremsdruck unabhängig von dem vom Bremsdruckgeber vorgegebenen Bremsdruck moduliert werden kann.
Bezugszeichenliste

1: Ventilanordnung
2: Steuerventilanordnung
4: ECU
6: Anhänger-Bremsventil
8: Bremsleitung
10: Steuerleitung
12: Betätigungsvorrichtung
14: Steuerleitung
16: Systemgrößen
18: Druckmittelquelle
20: Druckleitung
22: Anhänger-Bremsleitung
24: Meldeleitung
26: Meldeleitung
28: Anhänger-Bremsventil
30: Anhänger-Bremsventil
32: Steuerleitung
34: Druckmittelquelle
36: Anhänger-Bremsleitung
38: Steuerleitung
40: Druckmittelquelle
42: Steuerleitung
44: Vorratsleitung
46: Bremsdruckgeber
50: Block Anhänger-Bremsventil
52: Pfeil
54: Block Traktor
56: Pfeil
58: Pfeil
60: Block Anhänger
62: Verbindungslinie
64: Block Sensorik/ABS
66: Block Sensorik
68: Strichlinie
70: Block Soll-Verhalten
72: Pfeil
74: Block Ist-Verhalten
76: Pfeil
78: Pfeil
80: Block Abweichung
82: Block Druckmodulation
84: Block ABS/Verzögerung Traktor
86: Pfeil
88: Pfeil
90: Pfeil
92: Pfeil
94: Traktor
96: Anhänger
98: Anhängerkupplung
100: Deichsel
102: ausgebrochener Anhänger
104: Längsachse
106: Längsachse
108: Anhängerräder
109: Pfeil
110: Pfeil
112: Strichlinie
A: Eingangsanschluss
B: Ausgangsanschluss
P: Steueranschluss
D: Druckanschluss
C: Eingangsanschluss
Z, Z1, Z2: Arbeitsanschluss
p_S: Steuerdruck
p_AB: Anhänger-Bremsdruck
p_BD: Bremsdruck Traktor
a_x: Fahrzeuglängsverzögerung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 3821416 C2 [0003]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

Richtlinie UN ECE R13 [0030]
Richtlinie UN ECE R13 [0066]

Claims

Ventilanordnung für ein Nutzfahrzeug, mit einem Anhänger-Bremsventil (6, 28, 30) zur Steuerung eines Anhänger-Bremsdrucks (p_AB) für eine Anhänger-Bremsvorrichtung eines an das Nutzfahrzeug ankoppelbaren Anhängers, wobei das Anhänger-Bremsventil (6, 28, 30) über einen Bremsdruck (p_AB) eines Bremsdruckgebers angesteuert ist, dadurch gekennzeichnet dass im Druckmittelströmungspfad zwischen dem Bremsdruckgeber und dem Anhänger-Bremsventil (6, 28, 30) eine Steuerventilanordnung (2), insbesondere ein ABS/ESP-Ventilanordnung, zum Steuern des das Anhänger-Bremsventil (6, 28, 30) ansteuernden Bremsdrucks (p_S) angeordnet ist.
Ventilanordnung nach Anspruch 1, wobei die Steuerventilanordnung (2) über ein Steuergerät (4), insbesondere über eine Electronic-Control-Unit (ECU), gesteuert ist.
Ventilanordnung nach Anspruch 2, wobei das Steuergerät (4) die Steuerventilanordnung (2) in Abhängigkeit von gemessenen und berechneten Systemgrößen (16) steuert.
Ventilanordnung nach Anspruch 3, wobei die Systemgrößen (16) am Nutzfahrzeug und/oder am Anhänger gemessen sind.
Ventilanordnung nach Anspruch 3 oder 4, wobei zur Messung der Systemgrößen (16) zumindest ein mit dem Steuergerät (4) verbundener Sensor am Nutzfahrzeug vorgesehen ist.
Ventilanordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei ein Verzögerungssensor und/oder ein ABS-Sensor und/oder ein Drucksensor und/oder ein Kupplungskraftsensor und/oder ein Drehratensensor und/oder ein als Radar ausgebildeter Abstandssensor und/oder ein Winkelsensor und/oder ein Winkelgeschwindigkeitssensor und/oder ein Gierratensensor mit dem Steuergerät (4) zur Übermittlung von gemessenen Systemgrößen (16) verbunden ist/sind.
Ventilanordnung nach Anspruch 6, wobei der Drucksensor den Druck zwischen der Steuerventilanordnung (2) und dem Anhänger-Bremsventil (6, 28, 30) abgreift.
Ventilanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zwei parallel angeordnete Bremsdruckgeber vorgesehen sind, insbesondere ein Bremszylinder und eine Bremsdruckquelle (46).
Ventilanordnung nach Anspruch 8, wobei die Steuerventilanordnung (2) zwei Eingangsanschlüsse (A, C) hat, wobei an dem Einen Eingangsanschluss (A) der Bremszylinder und an dem Anderen (C) die Bremsdruckquelle (46) angeschlossen ist, und wobei der zu steuernde Bremsdruck (p_S) entweder der des Bremszylinders oder der der Bremsdruckquelle (46) ist.
Ventilanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mehrere parallel zueinander angeordnete und mit dem Bremsdruckgeber über die Steuerventilanordnung (2) verbundene Anhänger-Bremsventile (6, 28, 30) vorgesehen sind.
Ventilanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 10, wobei das Steuergerät (4) und/oder die Sensoren Teil eines ABS/ESP-Systems des Nutzfahrzeugs sind.
Verfahren zur Steuerung einer Ventilanordnung, insbesondere gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, mit den Schritten: – Ansteuerung eines Anhänger-Bremsventils (6, 28, 30) eines Nutzfahrzeugs (94) zur Steuerung eines Anhänger-Bremsdrucks (p_AB) für eine Anhänger-Bremsvorrichtung eines an das Nutzfahrzeug ankoppelbaren Anhängers (96) durch Betätigung eines Bremsdruckgebers; – Erfassen von Systemgrößen (16); und – Ansteuerung des Anhänger-Bremsventils (6, 28, 30) in Abhängigkeit der Systemgrößen (16) zur Änderung des Anhänger-Bremsdrucks (p_AB).
Verfahren nach Anspruch 12, wobei aus den Systemgrößen (16) ein Soll- und ein Ist-Verhalten des Nutzfahrzeugs (94) und des an diesem angekoppelten Anhängers (96) ermittelt wird, wobei das Soll-Verhalten aus einer Soll-Winkelgeschwindigkeit zwischen dem Nutzfahrzeug (94) und dem daran angekoppelten Anhänger (96) und das Ist-Verhalten aus einer Ist-Winkelgeschwindigkeit zwischen dem Nutzfahrzeug (94) und dem daran angekoppelten Anhänger (96) ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei aus der Soll- und der Ist-Winkelgeschwindigkeit eine Knickwinkeländerung berechnet wird und der Anhänger-Bremsdruck (p_AB) des Anhänger-Bremsventils (6, 28, 30) bei Überschreiten eines vorbestimmten Wertes der Knickwinkeländerung reduziert wird.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei das Anhänger-Bremsventil (6, 28, 30) bei Überschreiten des vorbestimmten Wertes der Knickwinkeländerung erst dann angesteuert wird, wenn aus einer Änderung der Differenz aus der Soll- und der Ist-Winkelgeschwindikgeit erkennbar ist, dass sich die Knickwinkeldifferenz weiter vergrößert und/oder ein ABS des Nutzfahrzeugs aktiv ist und/oder eine Fahrzeugverzögerung des Nutzfahrzeugs gering ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 15, wobei der Anhänger-Bremsdrucks (p_AB) derart reduziert wird, dass dieser einer tatsächlichen Zugfahrzeugverzögerung des Gespanns aus Nutzfahrzeug und Anhänger angepasst wird.