DE102019213624A1

DE102019213624A1 - Betreiben einer Bremsanlage eines Fahrzeugs mit einem Retarder und mit einer Trennkupplung zum An- und Abkoppeln des Retarders

Info

Publication number: DE102019213624A1
Application number: DE102019213624.9A
Authority: DE
Inventors: Peter Herter; Florian Oberhofer; Maik Würthner; Manuel Schneider
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2019-09-09
Filing date: 2019-09-09
Publication date: 2021-03-11
Also published as: CN112455405A

Abstract

Es wird eine Möglichkeit zum Betreiben einer Bremsanlage eines Fahrzeugs (9) mit einer Betriebsbremse (5) und mit einem Retarder (6) und mit einer Trennkupplung (7) zum An- und Abkoppeln des Retarders (6) vom Kraftfluss eines Antriebsstrangs (1, 2, 3, 4) des Fahrzeugs (9) vorgeschlagen. Hierbei wird bei einer Anforderung (R) für einen Bremsbetriebs des Retarders (6) die Betriebsbremse (5) betätigt und die Trennkupplung (7) geschlossen. Dabei wird die Betriebsbremse (5) zunächst so betrieben, dass eine Bremswirkung der Betriebsbremse (5) einer mit der Anforderung (R) beabsichtigen Bremswirkung des Retarders (6) entspricht. Nach dem Schließen der Trennkupplung (7) wird die Bremswirkung des Retarders (6) sodann rampenförmig auf die mit der Anforderung (R) beabsichtige Bremswirkung des Retarders (6) erhöht. Die Bremswirkung der Betriebsbremse (5) wird gleichzeitig rampenförmig reduziert.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Bremsanlage eines Fahrzeugs. Die Bremsanlage weist zumindest eine Betriebsbremse und einen Retarder und eine Trennkupplung auf. Die Trennkupplung dient zum An- und Abkoppeln des Retarders vom Kraftfluss eines Antriebsstrangs des Fahrzeugs. Die Erfindung betrifft auch ein Steuergerät sowie ein Computerprogrammprodukt zum entsprechenden Betreiben der Bremsanlage.
Fahrzeugbremsanlagen mit Retardern sind an sich bekannt und insbesondere bei Lastkraftwagen häufig anzutreffen. Einer der Vorteile eines Retarders im Vergleich zu einer konventionellen Betriebsbremse, wie beispielsweise einer Scheiben- oder Trommelbremse, ist sein quasi verschleißfreier Betrieb. Retarder werden daher vorwiegend dazu eingesetzt, um eine verschleißbehaftete Betriebsbremse bei längeren Bremsvorgängen zu entlasten.
Aus der DE 198 43 580 A1 ist eine Bremsanlage mit einer Reibungsbremse und mindestens einer verschleißfreien Dauerbremse sowie mit einer elektronischen Steuereinheit bekannt. Die Steuereinheit teilt eine gewünschte, von einem elektrischen Signal eines Bremswertgebers vorgegebene Bremskraft zwischen der Reibungsbremse und der Dauerbremse auf. Beim Betätigen der Dauerbremse wird die Reibungsbremse mit einem Druck beaufschlagt, der zunächst dem Signal des Bremswertgebers entspricht und der mit zunehmender Bremskraft der Dauerbremse so verringert, dass die gesamte Bremskraft der Reibungsbremse und der Dauerbremse dem Signal des Bremswertgerbers entspricht.
Es ist zudem bekannt, einen Retarder mittels einer Trennkupplung vom Kraftfluss eines Antriebsstrangs des Fahrzeugs wahlweise an- und abkoppelbar zu gestalten. Lediglich beispielhaft sei hierzu die Schrift SE 201050160 A1 genannt. Vorteil hiervon ist ein besonders verlustarmer Betrieb des Antriebsstrangs, wenn der Retarder mittels der Trennkupplung abgekoppelt ist. Auf diese Weise werden Schleppverluste des Retarders außerhalb dessen Bremsbetriebs minimiert.
Damit der Retarder in dem Kraftfluss eines solchen Antriebsstrangs bremsend wirken kann, muss die Trennkupplung demnach zunächst geschlossen werden, um den Retarder an den Kraftfluss im Antriebsstrang anzukoppeln. Dieses Schließen, sowie die anschließende Inbetriebnahme des Retarders benötigt allerdings Zeit.
Aus der DE 10 2011 120 729 A1 ist ein Verfahren zum Steuern oder Regeln eines Bremsmoments einer Fahrzeugbremsanlage, umfassend eine Betriebsbremse und einen hydrodynamischen Retarder, bekannt. Eine Eingabeeinrichtung dient zur Auswahl einer aus einer Vielzahl von Bremsstufen des hydrodynamischen Retarders. Einer oder jeder Bremsstufe ist dabei ein bestimmtes Soll-Bremsmoment zugeordnet. Hierbei wird beim Einschalten einer Bremsstufe des hydrodynamischen Retarders mittels der Betriebsbremse solange ein Bremsmomentenanteil, welcher der Differenz zwischen dem Soll-Bremsmoment und dem aktuell vom hydrodynamischen Retarder erzeugten Bremsmoment entspricht, beigesteuert, bis der hydrodynamische Retarder das Soll-Bremsmoment erreicht. Der hydrodynamische Retarder ist hierbei mittels einer Trennkupplung vom Antriebsstrang abkoppelbar.
Aufgabe der Erfindung ist es, den Stand der Technik zu verbessern.
Diese Aufgabe wird durch die in den Hauptansprüchen angegebenen Maßnahmen gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen hiervon sind den Unteransprüchen entnehmbar.
Demgemäß wird ein Verfahren zum Betreiben einer Bremsanlage eines Fahrzeugs vorgeschlagen. Insbesondere handelt es sich bei dem Fahrzeug um ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein Lastkraftwagen oder Omnibus. Die Bremsanlage verfügt zumindest über eine Betriebsbremse und einen Retarder und eine Trennkupplung. Die Trennkupplung dient zum wahlweisen An- und Abkoppeln des Retarders vom Kraftfluss eines Antriebsstrangs des Fahrzeugs, wobei der Kraftfluss auch als Drehmomentfluss oder mechanischer Leistungsfluss im Antriebsstrang auftreten kann.
Es ist vorgesehen, dass bei einer Anforderung für einen Bremsbetriebs des Retarders (automatisch) sowohl die Betriebsbremse betätigt wird, als auch die Trennkupplung geschlossen wird. Dies erfolgt insbesondere gleichzeitig. Daraufhin kann der Retarder in Betrieb genommen werden und dessen Bremsbetrieb beginnen. Mit anderen Worten wird als Reaktion auf die Aufforderung für den Bremsbetriebs des Retarders die Betriebsbremse bremsend betrieben sowie der Retarder durch Schließen der Trennkupplung an den Kraftfluss des Antriebsstranges angekoppelt.
Somit wird die Zeitspanne zum Schließen der Trennkupplung und zur Inbetriebnahme des Retarders mittels der Betriebsbremse überbrückt. Dabei wird die schnelle Reaktionszeit der Betriebsbremse ausgenutzt und damit auf die Anforderung hin sofort eine Bremswirkung erzeugt. Nach dem Ankuppeln und dem Einsetzen des Bremsbetriebs des Retarders kann der Retarder sodann den Bremsbetrieb der Betriebsbremse übernehmen. Somit wird eine schnelle und auch komfortable Reaktion der Bremsanlage auf die Anforderung hin bewirkt.
Die Verzögerung des Fahrzeugs auf die Retarderanforderung hin kann vergleichbar zu einem Fahrzeug ausgeführt sein, bei dem der Retarder stets an den Antriebsstrang angekoppelt ist. Somit ist keine Umgewöhnung durch die Benutzer solcher Fahrzeuge erforderlich.
Die Anforderung kann eine Benutzeranforderung sein. Unter einer Benutzeranforderung ist eine Anforderung zu verstehen, die durch einen Benutzer des Fahrzeugs ausgelöst wird. Die Anforderung für den Bremsbetrieb des Retarders kann demnach vom Benutzer des Fahrzeugs ausgelöst werden. Die Anforderung kann hierzu in üblicher Weise bewirkt werden, insbesondere durch eine vom Benutzer bedienbare Eingabevorrichtung zur Bedienung des Retarders, wie beispielsweise ein manuell verstellbarer Retarderhebel oder Retarderschalter. Unter dem Benutzer des Fahrzeugs wird in diesem Zusammenhang ein Fahrer oder ein mit einem Fahrer vergleichbarer Bediener des Fahrzeugs verstanden. Die Anforderung für den Bremsbetriebs des Retarders kann allerdings auch automatisch erzeugt werden. Dies kann durch ein Fahrassistenzsystem erfolgen, wie ein elektronisches Bremsenmanagement. Die Anforderung für den Bremsbetrieb des Retarders kann als eine Mitteilung in einem Datenbus des Fahrzeugs realisiert sein.
Die mit der Anforderung beabsichtige Bremswirkung des Retarders ist diejenige Bremswirkung, die auf die Anforderung hin vom Retarder bereitgestellt werden soll. Die Bremswirkung ist dazu dem Retarder variabel vorgebbar. Dies kann insbesondere durch Vorgabe eines bestimmten Bremsmoments erfolgen.
Bei dem Retarder handelt es sich, wie bereits eingangs erläutert, um eine quasi verschleißfreie Bremsvorrichtung zum Abbremsen des Fahrzeugs. Der Retarder unterscheidet sich demnach von einer durch Bauteilreibung wirkenden und somit verschleißbehafteten Betriebsbremse.
Der Retarder ist insbesondere, jedoch nicht zwangsläufig, als hydrodynamischer Retarder ausgebildet. Der hydrodynamische Retarder weist in an sich bekannter Weise einen mit Schaufeln versehenen Rotor und einen mit dem Rotor wirkenden Stator oder Gegenrotor auf. Der Rotor oder Gegenrotor verfügt ebenfalls über Schaufeln. Zwischen dem Rotor einerseits und dem Stator oder Gegenrotor andererseits bildet sich ein Arbeitsraum des Retarders aus. Der Arbeitsraum ist zumindest im Bremsbetrieb des Retarders mit einem Arbeitsfluid befüllt. Im Bremsbetrieb wird der Rotor relativ zum Stator oder Gegenrotor bewegt, wodurch sich eine Fluidströmung ergibt. Diese Fluidströmung wirkt bremsend auf den Rotor. Der Rotor ist über die Trennkupplung mit dem Antriebsstrang koppelbar. Somit kann der Retarder bei geschlossener Kupplung bremsend im Antriebsstrang wirken. Außerhalb des Bremsbetriebs, also bei geöffneter Trennkupplung, ist der Arbeitsraum des Retarders vorzugsweise vom Arbeitsfluid entleert. Vor oder nach oder während des Schließens der Trennkupplung wird der Arbeitsraum mit dem Arbeitsfluid zumindest teilweise befüllt, damit der Retarder einsatzbereit wird. Die Einstellung der Bremsleistung des Retarders kann sodann durch Einstellung eines Abstandes zwischen Rotor und Stator (oder zwischen Rotor und Gegenrotor) erfolgen, oder dies kann durch Einstellung der im Arbeitsraum befindlichen Menge des Arbeitsfluids erfolgen.
Der Retarder kann an einer beliebigen geeigneten Stelle des Antriebsstranges angeordnet sein. Der Retarder kann insbesondere eingangsseitig oder ausgangsseitig eines Getriebes des Antriebsstranges angeordnet sein, insbesondere eines mehrstufigen Schaltgetriebes. Der Retarder kann allerdings auch in ein solches Getriebe integriert sein, insbesondere durch Anordnung innerhalb des zugehörigen Getriebegehäuses oder eines Gehäuseteils hiervon, wie beispielsweise eines Gehäusedeckels. Eine Steuerungseinrichtung des Retarders kann separat zu einer Steuerungseinrichtung des Getriebes sein, oder sie kann darin integriert sein. Die mechanische Abzweigung vom Antriebsstrang zum Retarder kann an einer geeigneten Stelle des Antriebsstranges angeordnet sein. Die Abzweigung wird insbesondere durch eine Stirnradübersetzung oder Kettenübersetzung gebildet, welche jeweils insbesondere als Hochtreiberstufen ausgebildet ist. Die Trennkupplung kann an der Abzweigung selbst oder räumlich und/oder funktional zwischen der Abzweigung und dem Retarder angeordnet sein.
Unter einer Trennkupplung wird eine mechanische Vorrichtung verstanden, mittels derer ein Eingang der Vorrichtung von einem Ausgang der Vorrichtung mechanisch wahlweise an- und abgekoppelt werden kann. Dabei ist im angekoppelten Zustand eine Kraft- oder Drehmomentübertragung zwischen dem Ein- und Ausgang ermöglicht, während dies im abgekoppelten Zustand weitestgehend nicht ermöglicht ist. Die Trennkupplung wird vorzugsweise als form- oder reibschlüssige Kupplung ausgeführt, beispielsweise als Klauenkupplung oder als Lamellenkupplung. Die Trennkupplung ist so ausgeführt, dass sie den Retarder an den Kraftfluss des Antriebsstrangs wahlweise ankoppeln kann (Kupplung geschlossen) und davon abkoppeln kann (Kupplung geöffnet). Der Kraftfluss in einem solchen Antriebstrang erfolgt zumindest während eines Zugbetriebs des Antriebsstranges zwischen einem zum Vortrieb genutzten Antriebsmotor des Fahrzeugs und einer Fahrbahnoberfläche. Dazu treibt der Antriebsmotor Antriebsräder oder Gleisketten des Fahrzeugs an, die wiederum treibend mit der Fahrbahnoberfläche in Kontakt stehen. Durch das Ankoppeln des Retarders in den Kraftfluss ist das Fahrzeug somit vom Retarder abbremsbar.
Unter einer Betriebsbremse wird die Bremse des Fahrzeugs verstanden, mit der das Fahrzeug im Fahrbetrieb üblicherweise zum Stehen gebracht werden soll. Die mittels der Betriebsbremse erzeugbare Bremskraft ist variabel, also abstufbar. Die Betriebsbremse wirkt im Gegensatz zu einer Feststellbremse des Fahrzeugs üblicherweise auf alle Räder des Fahrzeugs. Meist handelt es sich bei Betriebsbremsen um verschleißbehaftete Trommelbremsen oder Scheibenbremsen. Nach dem Schließen der Trennkupplung wird der Retarder in Betrieb genommen.
Die Betriebsbremse wird auf die besagte Anforderung hin zunächst (also bevor die Trennkupplung geschlossen ist) so betrieben, dass die Bremswirkung der Betriebsbremse einer mit der Anforderung beabsichtigen Bremswirkung des Retarders entspricht. Mit anderen Worten wird das Fahrzeug zunächst mittels der Betriebsbremse in demselben Maße abgebremst, wie es durch den Retarder abgebremst werden soll. Somit kann erreicht werden, dass kein merklicher Unterschied zwischen dem Bremsen mittels der Betriebsbremse und dem darauffolgenden Bremsen mittels des Retarders auftritt. Ein Übergang vom Bremsbetrieb der Betriebsbremse zum Bremsbetrieb des Retarders kann dadurch besonders komfortabel erfolgen.
Der Bremsbetrieb der Betriebsbremse zum Überbrücken der Zeitspanne zum Schließen der Trennkupplung ist spätestens dann nicht mehr erforderlich, sobald der Retarder die angeforderte Bremswirkung selbst erzeugen kann. Daher wird die (aufgrund der Anforderung bewirkte) Bremswirkung der Betriebsbremse reduziert, wenn die durch den Retarder bewirkte Bremswirkung der mit der Anforderung beabsichtigen Bremswirkung des Retarders entspricht. Ein Verschleiß der Betriebsbremse kann dadurch vermindert werden. Dies schließt nicht aus, dass gleichzeitig dazu oder später eine durch den Benutzer des Fahrzeugs manuell angeforderte Bremswirkung der Betriebsbremse erzeugt wird.
Insbesondere wird die Bremswirkung der Betriebsbremse beendet, sobald die durch den Retarder bewirkte Bremswirkung der mit der Anforderung beabsichtigen Bremswirkung des Retarders entspricht. Auch dies schließt nicht aus, dass später eine durch den Benutzer des Fahrzeugs manuell angeforderte Bremswirkung der Betriebsbremse erzeugt wird.
Nachdem die Trennkupplung geschlossen ist und der Retarder betriebsbereit ist, erfolgt der Übergang von der Bremswirkung der Betriebsbremse auf den Retarder.
Dazu wird die durch den Retarder bewirkte Bremswirkung auf die mit der Anforderung beabsichtige Bremswirkung des Retarders erhöht. Die Bremswirkung der Betriebsbremse wird hierbei gleichzeitig zu der ansteigenden Bremswirkung des Retarders reduziert. Die Bremswirkung der Betriebsbremse wird also gezielt in dem Maße zurückgenommen, wie die Bremswirkung des Retarders angehoben wird. Somit kann dabei die aus den Bremswirkungen von Betriebsbremse und Retarder gebildete gemeinsame Bremswirkung konstant bleiben. Auf diese Weise kann ein sanfter, komfortabler Übergang vom Bremsbetrieb der Betriebsbremse auf den Bremsbetrieb des Retarders erfolgen.
Erfindungsgemäß wird unmittelbar nach dem Schließen der Trennkupplung und während dieses Übergangs die Bremswirkung des Retarders rampenförmig auf die mit der Anforderung beabsichtige Bremswirkung des Retarders erhöht. Gleichzeitig wird die Bremswirkung der Betriebsbremse rampenförmig reduziert. Somit kann der Übergang besonders einfach per Steuerung durchgeführt werden.
Zusammenfassen wird also bei der Anforderung für den Bremsbetrieb des Retarders die Betriebsbremse betätigt und die Trennkupplung geschlossen. Dabei wird die Betriebsbremse zunächst so betrieben, dass die Bremswirkung der Betriebsbremse der mit der Anforderung beabsichtigen Bremswirkung des Retarders entspricht. Nach dem Schließen der Trennkupplung (also im Anschluss an dieses Schließen) wird die Bremswirkung des Retarders sodann rampenförmig auf die mit der Anforderung beabsichtige Bremswirkung des Retarders erhöht. Die Bremswirkung der Betriebsbremse wird dann gleichzeitig rampenförmig reduziert und gegebenenfalls gänzlich beendet.
Eine im Laufe dieses Verfahrens auftretenden zusätzliche Anforderung zur Betätigung der Betriebsbremse, wird hierbei zusätzlich durch die Betriebsbremse aufgebracht. Die damit angeforderte Bremswirkung der Betriebsbremse wird also additiv auf die Bremswirkung der Betriebsbremse zum beschriebenen Zuschalten des Retarders aufgebracht. Die Betriebsbremse erzeugt daher eine entsprechend höhere Bremswirkung als sie alleine zum Zuschalten des Retarders erforderlich wäre. Eine solche Anforderung zur Betätigung der Betriebsbremse wird insbesondere durch den Benutzer des Fahrzeugs bewirkt, indem dieser ein Bremspedal für die Betriebsbremse betätigt. Damit kann beim Schließen der Trennkupplung und dem darauffolgenden Umschalten auf den Retarderbetrieb weiterhin in gewohnter Weise mit der Betriebsbremse das Fahrzeug zusätzlich abgebremst werden.
Neben dem Verfahren wird auch ein Steuergerät vorgeschlagen. Das Steuergerät dient zur Betätigung der Betriebsbremse. Das Steuergerät dient auch zur Betätigung des Retarders. Das Steuergerät dient auch zur Betätigung der Trennkupplung zum An- und Abkoppeln des Retarders zum Kraftfluss des Fahrzeugantriebsstrangs. Es kann vorgesehen sein, dass die eigentliche Betätigung der Betriebsbremse durch ein anderes, separates Steuergerät für die Betriebsbremse bewirkt wird. In diesem Fall ist das vorgeschlagene Steuergerät mit diesem anderen Steuergerät so gekoppelt oder koppelbar, dass dieses andere Steuergerät eine Bremsanforderung des vorgeschlagenen Steuergeräts empfangen und mit der Betriebsbremse entsprechend umsetzen kann.
Wie erläutert ist ein Bremsbetrieb nur möglich, wenn die Trennkupplung geschlossen ist und darüber der Retarder an den Kraftfluss angekoppelt ist. Das Steuergerät ist daher zur Durchführung des vorgeschlagenen Verfahrens ausgebildet. Das Steuergerät verfügt also insbesondere über einen Datenspeicher und entsprechende Berechnungsmittel, um Informationen und/oder Befehle im Sinne des vorgeschlagenen Verfahrens zu verarbeiten und daraufhin ein entsprechendes Signal zum Betätigen der Trennkupplung und der Betriebsbremse und des Retarders zu generieren.
Vorgeschlagen wird auch ein Computerprogrammprodukt. Dieses verfügt über Befehle, die, wenn sie von einer Recheneinheit ausgeführt werden, bewirken, dass die Recheneinheit die Durchführung des vorgeschlagenen Verfahrens bewirkt. Die Recheneinheit steuert oder regelt dann also den Betrieb der besagten Bremsanlage gemäß dem vorgeschlagenen Verfahren. Die Recheneinheit kann beispielsweise ein Computer oder Mikrocontroller sein oder einen solchen umfassen. Die Recheneinheit kann beispielsweise Teil des vorgeschlagenen Steuergeräts sein. Bei dem Computerprogrammprodukt kann es sich um einen elektronischen Datenspeicher handeln, auf dem die Befehle elektronisch gespeichert sind. Das Computerprogrammprodukt ist insbesondere speziell für den Einsatz in dem besagten Steuergerät ausgeführt.
Im Folgenden wir die Erfindung anhand von Figuren näher erläutert, aus denen weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung entnehmbar sind. Es zeigen jeweils in schematischer Darstellung:

1, ein Fahrzeugantriebsstrang mit einem an- und abkoppelbaren Retarder,
2, ein Einsatzszenario für ein Fahrzeug mit einem an- und abkoppelbaren Retarder.

1 zeigt in Draufsicht einen Antriebsstrang eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Lastkraftwagens oder Omnibusses. Der Antriebsstrang verfügt über einen Antriebsmotor 1 zum Vortrieb des Fahrzeugs, und der Antriebsstrang verfügt über ein Getriebe 2 zur Übersetzung eines Drehmoments des Antriebsmotors 1. Hierbei handelt es sich insbesondere um ein mehrstufiges Schaltgetriebe. Es kann sich somit beispielsweise um ein automatisiertes Schaltgetriebe oder ein Wandlerautomatikgetriebe handeln. Abtriebsseitig des Getriebes 2 sind Antriebsachsen 3 des Antriebsstrangs vorgesehen. Diese sind mit Antriebsrädern 4 gekoppelt. Somit kann mittels des Antriebsstranges eine Antriebskraft und damit ein entsprechendes Antriebsdrehmoment und eine entsprechende Antriebsleistung mechanisch vom Antriebsmotor 1 auf die Antriebsräder 4 übertragen werden. Die Antriebsräder 4 stützen sich auf einer Fahrbahnoberfläche ab. Somit ist das Fahrzeug vom Antriebsmotor 1 in einem Zugbetrieb des Fahrzeugs antreibbar.
Im Bereich der Antriebsräder 4 ist eine Betriebsbremse 5 des Fahrzeugs in Form von Scheiben- oder Trommelbremsen angeordnet. Die Betriebsbremse 5 dient insbesondere zum kurzfristigen Bremsen. Die Reaktionszeit der Betriebsbremse 5 ist entsprechend kurz. Zudem ist die Bremswirkung der Betriebsbremse 5 variabel einstellbar. Die Betriebsbremse 5 ist bauartbedingt reibungsbehaftet.
Bei dem Fahrzeug ist auch ein Retarder 6 als Dauerbremse vorgesehen. Der Retarder 6 und die Betriebsbremse 5 bilden jeweils ein Teil einer Bremsanlage des Fahrzeugs.
Der Retarder 6 ist beispielhaft als hydrodynamischer Retarder ausgebildet. Der Retarder 6 verfügt daher über einen Rotor 6A, auf dem Schaufeln angeordnet sind, sowie über einen gehäusefesten Stator 6B, auf dem ebenfalls Schaufeln angeordnet sind. Anstelle des gehäusefesten Stators 6B kann auch ein Gegenrotor vorgesehen sein, der sich bei einer Rotation des Rotors 6A stets in umgekehrter Richtung zum Rotor 6A dreht. An der im Folgenden erläuterten Arbeitsweise des Retarders 6 ändert dies allerdings nichts.
Zwischen Rotor 6A und Stator 6B ergibt sich ein Arbeitsraum des Retarders 6. Der Arbeitsraum ist mit einem Arbeitsfluid befüllbar. Wenn der Arbeitsraum ausreichend mit Arbeitsfluid befüllt ist und eine Relativdrehung zwischen Rotor 6A und Stator 6B stattfindet, erzeugt der Retarder 6 an einer mit dem Rotor 6A gekoppelten Antriebswelle 6C des Retarders 6 ein Bremsmoment. Dieses kann von einem Füllgrad des Arbeitsraums mit Arbeitsfluid abhängen, und dieses kann von einem Abstand von Rotor 6A und Stator 6B abhängen. Beides oder eines von beiden kann bei dem Retarder 6 einstellbar gestaltet sein.
Der Retarder 6 ist beispielhaft im Bereich eines abtriesseitigen Endes des Getriebes 2 angeordnet. Alternativ dazu kann er auch an einer anderen geeigneten Stelle mit dem Antriebsstrang verbunden sein. Zwischen dem Antriebsstrang und dem Retarder 6 ist eine Trennkupplung 7 vorgesehen. Die Kupplung 7 ist gezielt wahlweise öffenbar und schließbar. Je nach Ausführung der Kupplung 7 kann diese auch Zwischenstellungen einstellen, also ein nur teilweises Öffnen und Schließen erlauben. Durch die Kupplung 7 ist der Retarder 6 zum Kraftfluss des Antriebsstrangs daher wahlweise mechanisch an- und abkoppelbar. Bei angekoppeltem Retarder 6 (Kupplung 7 geschlossen) kann der Retarder 6 bremsend auf das Fahrzeug wirken. Bei abgekoppeltem Retarder 6 (Kupplung 7 geöffnet) ist der Retarder 6 vom Kraftfluss des Antriebsstranges mechanisch getrennt. Er kann dann nicht bremsend auf das Fahrzeug wirken.
Hierbei ist zu beachten, dass der Retarder 6 im angekoppelten Zustand noch nicht im Sinne einer Bremse wirkt. Dies ist nur dann der Fall, wenn zusätzlich der Füllgrad des Retarders 6 für den Bremsbetrieb eingestellt wird und/oder wenn der Abstand zwischen Rotor 6A und Stator 6B für den Bremsbetrieb eingestellt wird. Allerdings erzeugt der Retarder 6 im angekoppelten Zustand stets gewisse Schleppverluste. Durch Öffnen der Trennkupplung 7 können diese Schleppverluste weitestgehend minimiert werden.
Zur Betätigung der Kupplung 7 ist ein Steuergerät 8 vorgesehen. Das Steuergerät 8 dient insbesondere auch zur Betätigung des Retarders 6 selbst, also zur Einstellung der Bremswirkung des Retarders 6, insbesondere durch Einstellung des Füllgrads des Retarders 6 und/oder des Abstands zwischen Rotor 6A und Stator 6B. Das Steuergerät 8 ist auch dazu ausgeführt, um die Betriebsbremse 5 betätigen zu können. Das Steuergerät 8 kann also von der Betriebsbremse 5 eine Bremswirkung anfordern. Hierzu kann das Steuergerät 8 mit einem in 1 nicht gezeigten (anderen) separaten Steuergerät für die Betriebsbremse 5 gekoppelt sein.
Dem Steuergerät 8 sind Informationen und Befehle zuführbar. Um die Kupplung 7 und den Retarder 6 und die Betriebsbremse 5 anzusteuern, verarbeitet das Steuergerät 8 die darin eingehenden Informationen und Befehle mittels einer Logik und gibt entsprechende Befehle an die Kupplung 7 aus. Eine der Kupplung 7 zugeordnete Aktorik setzt die Befehle für die Kupplung 7 dann um. Entsprechendes gilt für den Retarder 6 und die Betriebsbremse 5. Die Befehle des Steuergeräts 8 für den Retarder 6 werden daher mittels einer dem Retarder 6 zugeordneten Aktorik umgesetzt, und die Befehle des Steuergeräts 8 für die Betriebsbremse 5 werden mittels einer der Betriebsbremse 5 zugeordneten Aktorik umgesetzt.
Wenn ein Bremsbetrieb des Retarders 6 gewünscht wird, wird eine entsprechende Anforderung erzeugt. Die Anforderung beinhaltet auch die Stärke, mit der gebremst werden soll, also die damit beabsichtigte Bremswirkung. Die Anforderung wird insbesondere durch eine Eingabevorrichtung für den Benutzer des Fahrzeugs erzeugt oder durch ein übergeordnetes Bremsenmanagementsystem. Um den Bremsbetrieb des Retarders 6 zu ermöglichen, muss daraufhin zunächst die Trennkupplung 7 geschlossen werden. Dies benötigt eine gewisse Zeit.
Es ist daher vorgesehen, dass die Trennkupplung 7 in Folge der Anforderung für den Bremsbetrieb des Retarders 6 automatisch geschlossen wird. Um die hierzu benötigte Zeit zu überbrücken, wird ebenfalls in Folge dieser Anforderung ein Bremsbetrieb der Betriebsbremse 5 bewirkt. Die Betriebsbremse 5 wird dabei insbesondere so eingestellt, dass ihre Bremswirkung der beabsichtigen Bremswirkung des Retarders 6 entspricht. Nachdem die Trennkupplung 7 geschlossen ist und sich der Retarder 6 im betriebsbereiten Zustand befindet, wird die Bremswirkung des Retarders 6 auf die mit der Anforderung beabsichtigte Bremswirkung angehoben. Im gleichen Maße wird zeitparallel die Bremswirkung der Betriebsbremse 5 reduziert, bis der Retarder 6 den Bremsbetrieb voll übernimmt. Der Bremsbetrieb der Betriebsbremse 5 kann dann beendet werden.
Die Bremswirkung der Bremsanlage liegt bei dieser Vorgehensweise in der gewünschten Stärke unmittelbar nach dem Vorliegen der Anforderung für den Bremsbetrieb des Retarders 6 an. Der Übergang des Bremsvorgangs von der Betriebsbremse 5 auf den Retarder 6 erfolgt ruckfrei und komfortabel.
In 2 ist ein beispielhaftes Szenario zum vorschlagsgemäßen Einsatz der Trennkupplung 7 in Verbindung mit dem Retarder 6 und der Betriebsbremse 5 dargestellt. 2 zeigt im oberen Bereich ein Fahrzeug 9, das sich auf einer Fahrbahn 10 in Pfeilrichtung fortbewegt. Die Fahrbahn 10 weist in Fahrtrichtung vor dem Fahrzeug 9 ein Gefälle 11 auf. Das Fahrzeug 9 verfügt über den Antriebsstrang sowie den Retarder 6, die Trennkupplung 7, die Betriebsbremse 5 und das Steuergerät 8 aus 1.
Im unteren Bereich der 2 ist die Aktivität der Betriebsbremse 5 und des Retarders 6 und der Trennkupplung 7 in Form von Kurven B und T, T* und R, R* an der jeweiligen Strecken- und Zeitposition des Fahrzeugs 9 dargestellt.
Die Kurve R stellt eine Anforderung (ein Signal) zum Bremsbetrieb des Retarders 6 mit einer bestimmten, beabsichtigen Bremswirkung dar. Der Wert „0“ entspricht dabei einer Anforderung zum Bereitstellen von keiner Bremswirkung. Faktisch soll dann also mit dem Retarder 6 kein Bremsbetrieb erfolgen. Der Wert „1“ entspricht dabei einer Anforderung zum Bereitstellen der beabsichtigen Bremswirkung. Faktisch soll dann also mit dem Retarder 6 ein Bremsbetrieb mit der gewünschten Bremswirkung erzielt werden. Die Kurve R wird insbesondere durch die besagte Eingabevorrichtung für den Benutzer des Fahrzeugs oder durch das übergeordnete Bremsenmanagementsystem erzeugt.
Die Kurve R* stellt ein tatsächlicher Betätigungszustand des Retarders 6 dar. Der Retarder 6 erzeugt dabei beim Wert „0“ keine Bremswirkung und beim Wert „1“ die beabsichtigte Bremswirkung. Die Kurve R* ergibt sich im Wesentlichen aus der Kurve R.
Die Kurve B stellt eine Anforderung (ein Signal) zum Bremsbetrieb der Betriebsbremse 5 mit einer bestimmten Bremswirkung dar. Der Wert „0“ entspricht dabei einer Anforderung zum Bereitstellen von keiner Bremswirkung. Faktisch soll dann also mit der Betriebsbremse 5 kein Bremsbetrieb erfolgen. Der Wert „1“ entspricht dabei einer Anforderung zum Stellen einer bestimmten Bremswirkung. Faktisch soll dann also mit der Betriebsbremse 5 gebremst werden. Die Bremswirkung der Betriebsbremse 5 beim Wert „1“ entspricht hier der beabsichtigen Bremswirkung des Retarders 6. Die Anforderung zum Bremsbetrieb der Betriebsbremse 5 (Kurve B) ergibt sich automatisch aus der Anforderung zum Bremsbetrieb des Retarders 6 (Kurve R). Der Verlauf des tatsächlichen Betätigungszustands der Betriebsbremse 5 entspricht aufgrund der schnellen Reaktionszeit der Betriebsbremse 5 der Kurve B.
Die Kurve T stellt eine Anforderung (ein Signal) zum Betätigen der Trennkupplung 7 dar. Der Wert „0“ entspricht dabei einer Anforderung zum Öffnen der Trennkupplung 7. Der der Wert „1“ entspricht dabei einer Anforderung zum Schließen der Trennkupplung 7. Da für den Bremsbetrieb des Retarders 6 die Trennkupplung 7 geschlossen sein muss, entspricht in dem in 2 sichtbaren Zeitraum die Kurve T dem Verlauf der Anforderung zum Betätigen der Trennkupplung 7, also Kurve R. Die Anforderung zum Betätigen der Trennkupplung 7 ergibt sich automatisch aus dem Anforderungssignal zum Bremsbetrieb des Retarders 6 (Kurve R).
Die Kurve T* stellt ein tatsächlicher Betätigungszustand der Trennkupplung 7 dar. Der Wert „0“ entspricht dabei einer geöffneten Trennkupplung 7. Der Wert „1“ entspricht dabei einer geschlossenen Trennkupplung 7. Die Kurve T* ergibt sich im Wesentlichen aus der Kurve T.
In 2 wird vor dem Zeitpunkt t1 weder ein Bremsbetrieb des Retarders 6, noch der Betriebsbremse 5 angefordert. Die Trennkupplung 7 ist zunächst geöffnet.
Beim Zeitpunkt t1 wird ein Bremsbetrieb des Retarders 6 mit der beabsichtigen Bremswirkung angefordert. Der Wert der Kurve R wechselt demnach beim Zeitpunkt t1 von 0 auf 1. Daraufhin wird automatisch das dazu notwendige Schließen der Trennkupplung 7 angefordert. Auch der Wert der Kurve T wechselt demnach beim Zeitpunkt t1 von 0 auf 1.
Da die Bremswirkung des Retarders 6 wegen des erforderlichen Schließvorgangs der Trennkupplung 7 nicht sofort bereitgestellt werden kann, wird zum Zeitpunkt t1 auf die Anforderung zum Bremsbetrieb des Retarders 6 hin die Betätigung der Betriebsbremse 7 angefordert. Die Bremswirkung der Betriebsbremse 5 wird daher rampenförmig angehoben, sodass diese beim Zeitpunkt t2 der beabsichtigen Bremswirkung des Retarders 6 entspricht.
Kurz vor dem Zeitpunkt t3 wird die Anforderung zum Schließen der Trennkupplung 7 umgesetzt. Der Wert der Kurve T* wechselt demnach kurz vor dem Zeitpunkt t3 von 0 auf 1. Ab dann ist der Retarder 6 über die Kupplung 7 an den Antriebsstrang des Fahrzeugs 9 angekoppelt.
Beim Zeitpunkt t3 ist der Retarder 6 soweit betriebsbereit, dass damit ein Bremsbetrieb einstellbar ist. Ab dem Zeitpunkt t3 wird daher die Bremswirkung des Retarders 6 gezielt rampenförmig auf die mit ihm beabsichtige Bremswirkung angehoben. Gleichzeitig wird die Bremswirkung der Betriebsbremse 5 gezielt rampenförmig reduziert. Die gemeinsame Bremswirkung von Betriebsbremse 5 und Retarder 6 bleibt dabei konstant.
Beim Zeitpunkt t4 ist die Bremswirkung der Betriebsbremse 5 auf „0“ abgesenkt und die Bremswirkung der Betriebsbremse 5 auf die beabsichtigte Bremswirkung angehoben. Die Bremswirkung wird nun, wie gefordert, ausschließlich vom Retarder 6 erzeugt.
Beim Zeitpunkt t4 erreicht das Fahrzeug 9 auch das Gefälle 11. Beim Durchfahren des Gefälles 11 steht daher der Retarder 6 zum Bremsen zur Verfügung. Bedarfsweise kann zusätzlich die Betriebsbremse 5 zum Bremsen eingesetzt werden.
Die Summe der Bremswirkungen der Betriebsbremse 5 und des Retarders 6 ist auf diese Weise zwischen den Zeitpunkten t2 und t4 konstant. Dies bewirkt eine konstante, also ruckfreie und komfortable Verzögerung des Fahrzeugs 9. Ohne den automatischen Bremsbetrieb der Betriebsbremse 5 hätte zwischen den Zeitpunkten t2 und t3 keine Verzögerung stattgefunden. Die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 9 wäre zu Beginn des Gefälles 11 infolgedessen entsprechend höher und gegebenenfalls überhöht gewesen.
Falls zwischen den Zeitpunkten t1 und t4 zusätzlich eine Anforderung zur Betätigung der Betriebsbremse 5 durch den Benutzer des Fahrzeugs 9 erfolgt, beispielsweise durch Drücken eines Bremspedals, wird die damit angeforderte Bremswirkung auf die Bremswirkung der Betriebsbremse 5 bei dem beschriebenen Zuschalten des Retarders 6 hinzuaddiert. Somit stehen dann neben der beabsichtigen Bremswirkung des Retarders 6 auch die zusätzlich beabsichtige Bremswirkung der Betriebsbremse 5 zur Verfügung.
Bezugszeichenliste

1: Antriebsmotor
2: Getriebe
3: Antriebsachse
4: Antriebsrad
5: Betriebsbremse
6: Retarder
6A: Rotor
6B: Stator
6C: Antriebswelle
7: Trennkupplung
8: Steuergerät
8A: Datenspeicher
9: Fahrzeug
10: Fahrbahn
11: Gefälle
T, T*: Kurve (Trennkupplung)
R, R*: Kurve (Retarder)
B: Kurve (Bremse)
t: Zeit
t1, ... t4: Zeitpunkt (Streckenposition)

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 19843580 A1 [0003]
SE 201050160 A1 [0004]
DE 102011120729 A1 [0006]

Claims

Verfahren zum Betreiben einer Bremsanlage (5, 6, 7) eines Fahrzeugs (9) mit einer Betriebsbremse (5) und mit einem Retarder (6) und mit einer Trennkupplung (7) zum An- und Abkoppeln des Retarders (6) vom Kraftfluss eines Antriebsstrangs (1, 2, 3, 4) des Fahrzeugs (9), wobei bei einer Anforderung (R) für einen Bremsbetriebs des Retarders (6) die Betriebsbremse (5) betätigt wird und die Trennkupplung (7) geschlossen wird, wobei die Betriebsbremse (5) zunächst so betrieben wird, dass eine Bremswirkung der Betriebsbremse (5) einer mit der Anforderung (R) beabsichtigen Bremswirkung des Retarders (6) entspricht, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Schließen der Trennkupplung (7) die Bremswirkung des Retarders (6) rampenförmig auf die mit der Anforderung (R) beabsichtige Bremswirkung des Retarders (6) erhöht wird und die Bremswirkung der Betriebsbremse (5) gleichzeitig rampenförmig reduziert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Bremsbetrieb der Betriebsbremse (5) beendet wird, sobald die Bremswirkung des Retarders (6) der mit der Anforderung (R) beabsichtigen Bremswirkung des Retarders (6) entspricht.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei eine im Laufe des Schließens der Trennkupplung und/oder der rampenförmigen Erhöhung der Bremswirkung des Retarders auftretenden zusätzliche Anforderung zur Betätigung der Betriebsbremse zusätzlich durch die Betriebsbremse aufgebracht wird.
Steuergerät (8) zur Betätigung einer Betriebsbremse (5) eines Fahrzeugs (9) und zur Betätigung eines Retarders (6) des Fahrzeugs (9) und zur Betätigung einer Trennkupplung (7) für ein An- und Abkoppeln des Retarders (6) zum Kraftfluss eines Antriebsstrangs (1, 2, 3, 4) des Fahrzeugs (9), dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (8) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist.
Computerprogrammprodukt mit Befehlen, die, wenn sie von einer Recheneinheit ausgeführt werden, bewirken, dass die Recheneinheit die Durchführung des Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3 bewirkt.