DE10244376A1 - Einrichtung zum Bremsen und Stabilisieren eines Anhängers - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Bremsen und Stabilisieren eines bis zu zwei Achsen aufweisenden Anhängers, mit einer Bremsbetätigungsvorrichtung, die über mindestens ein Bremsseil auf eine Radbremse einwirkt und für die Betätigung des Bremsseils eine elektrisch ansteuerbare Einheit vorgesehen ist, die von einer Brems- und/oder Fahrdynamikregelung derart steuerbar bzw. regelbar ist, dass in Abhängigkeit von Fahrzeugsignalen und sensorisch erfassten Instabilitäten des Anhängers, der Anhänger über eine Betätigung der Radbremse bremsbar und stabilisierbar ist. Um eine Einrichtung zum Bremsen und Stabilisieren eines Anhängers zu schaffen, die kostengünstig ist und eine Erhöhung der Sicherheit eines Zugfahrzeugs mit angehängtem Anhänger ermöglicht, ist sie als elektromechanische Bremse (EMB) ausgebildet, der mindestens ein erster Funktionsmodul zugeordnet ist, der eine Abbremsung des Anhängers ermöglicht, der ein zweiter Funktionsmodul zugeordnet ist, der eine zu große Drehung um die Hochachse (30) des Anhängers verhindert und der ein dritter Funktionsmodul zugeordnet ist, der eine zu große Drehung um die Längsachse (31) des Anhängers verhindert.
Description
- Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Bremsen und Stabilisieren eines bis zu zwei Achsen aufweisenden Anhängers nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
- Aus der
DE 197 42 702 C2 ist eine Einrichtung zum Dämpfen von Schlingerbewegungen für mindestens ein von einem Zugfahrzeug gezogenes Anhängersegment bekannt, bei dem die Winkelgeschwindigkeit des Anhängersegmentes um den Momentanpol oder der Knickwinkel um den Momentanpol erfasst und differenziert wird, und zur Regelung der Radbremsen des Anhängers heran gezogen wird. Als Sensoren für die Winkelgeschwindigkeit dienen Beschleunigungsmesser in unterschiedlicher Lage. Darüber hinaus sind Einrichtungen bzw. Verfahren zur Anhängerstabilisierung aus derDE 199 64 048 A1 ,DE 199 53 413 A1 und derDE 199 13 342 A1 bekannt. - Einrichtungen zum Stabilisieren eines Anhängers sind darüber hinaus aus der
DE 102 15 617 (CT P 10398) und derDE 102 25 120 (CT P10402) bekannt. - Weiterhin sind elektromechanische Bremsen für Zugfahrzeuge bekannt, die elektrisch betätigte Radbremsen aufweisen. Bei einer elektromechanischen Bremse wird ein Element, z.B. ein Bremsseil, einer herkömmlichen Bremse, das die Bremsbeläge verstellt, mittels eines Antriebs betätigt.
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zum Stabilisieren eines Anhängers zu schaffen, die kostengünstig ist und eine Erhöhung der Sicherheit eines Zugfahrzeugs mit angehängtem Anhänger ermöglicht.
- Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe dadurch gelöst, eine gattungsgemässe Einrichtung so auszugestalten, dass die Einrichtung als elektromechanische Bremse (EMB) ausgebildet ist, der mindestens ein erster Funktionsmodul zugeordnet ist, der eine Abbremsung des Anhängers ermöglicht, der ein zweiter Funktionsmodul zugeordnet ist, der eine zu große Drehung um die Hochachse des Anhängers verhindert und der ein dritter Funktionsmodul zugeordnet ist, der eine zu große Drehung um die Längsachse des Anhängers verhindert.
- Für die Bremsenregelung des Anhängers ist vorteilhaft die Eingangsgrösse die Spannkraft des Bremsseils der elektromechanischen Bremse (EMB) in Abhängigkeit von internen und externen Größen, wie vom Bremsdruck bzw. der Pedalkraft und/oder einem ermittelten Verzögerungswunsch des Zugfahrzeugs und/oder des Anhängers ggf. unter Einbeziehung von einem Gefälle bzw. einer Steigung der Fahrbahn und/oder der Querneigung der Fahrbahn und/oder dem Seitenwind, gesteuert bzw. geregelt wird Zusatzfunktionen, die die Fahrstabilität erhöhen und das Umkippen (ASP, ARB, Overroll) verhindern, sind der Bremssteuerung bzw. -regelung des Anhängers modular zufügbar. Wenn die Einrichtung eine Bremsregelung, eine Fahrstabilitätsregelung und eine Einrichtung zur Vermeidung des Umkippens bei einem Anhänger aufweist, so muß das System auch im Hinblick auf die Regelungen des Zugfahrzeugs so struktu riert werden, dass der geeignete Regeleingriff in hinreichend kurzer Zeit durchgeführt wird, bevor eine kritische Fahrsituation zu einem Unfall führt. Eine Möglichkeit besteht darin, dass die Funktionsmodule unabhängig voneinander anhand eigener Regelstrategien Bremsdruckvorgaben unter Einbeziehung der Bremsdruckvorgaben des Zugfahrzeuges für die einzelnen Räder ausarbeiten und dem ersten Funktionsmodul zur Verfügung stellen. Fahrstabilitätsregelungen für Zugfahrzeuge sind z.B. in der
DE 195 15 059 A1 bzw.DE 37 31 756 A1 und Einrichtungen zum Verhindern des Umkippens eines Fahrzeugs sind in der WO 00/03900 oder derUS 6366844 offenbart, und müssen daher nicht näher beschrieben werden. Der modulare Aufbau führt zu grossen Kosteneinsparungen und zu einer flexiblen Handhabung hinsichtlich der gewünschten Anhänger-Funktionen. Vorhandene Komponenten mit z. T. integrierter Sensorik, sowie eine einfach starre Deichsel am Anhänger (keine Teleskop) führen zu weiteren Kosteneinsparungen. - Alle Regelungen sind nur elektrisch/elektromechnisch redundant (nicht mechanisch).
- Zur weiteren Erhöhung der Fahrstabilität ist es zweckmässig, dass der Anhänger mindestens einen Beschleunigungs-/ Verzögerungssensor für Vorwärts- und Rückwärtsfahrt aufweist, der mit der ersten Funktionseinheit zusammenwirkt, wobei der Beschleunigungs- bzw. Verzögerungssensor die relative Längsbeschleunigung bzw. -verzögerung des Anhängers erfasst und der ersten Funktionseinheit zur Verfügung stellt. Vorteilhaft wird nach Massgabe der Längsbeschleunigung bzw.- verzögerung und/oder dem ermittelten Gefälle bzw. der Steigung und der Vorwärts- bzw. Rückwärtsfahrt und deren Veränderung über die Zeit die Spannkraft des Bremsseils nach einer Zeitfunktion betätigt.
- Zur weiteren Verbesserung des Regelverhaltens ist es zweckmässig, dass der Anhänger mindestens einen Querbeschleunigungssensor aufweist, der mit der zweiten Funktionseinheit zusammenwirkt, wobei der Querbeschleunigungssensor die relative Querbeschleunigung und/oder die Querneigung der Fahrbahn des Anhängers erfasst und der ersten Funktionseinheit zur Verfügung stellt. Dabei wird nach Maßgabe der Querbeschleunigung und deren Veränderung über die Zeit die Spannkraft des Bremsseils nach einer Zeitfunktion betätigt.
- Die Drehung des Anhängers um die Hochachse kann vorteilhaft auch dadurch ermittelt werden, dass der Anhänger mindestens einen Drehratensensor aufweist, der mit der zweiten Funktionseinheit zusammenwirkt, wobei der Drehratensensor die relative Drehrate des Anhängers erfasst und der ersten Funktionseinheit zur Verfügung stellt.
- Vorteilhaft ist, dass nach Maßgabe der Drehrate und deren Veränderung über die Zeit die Spannkraft des Bremsseils nach einer Zeitfunktion betätigt wird.
- Zum Detektieren eines kippkritischen Zustandes ist es des Weiteren vorteilhaft, dass der Anhänger mindestens einen Rollratensensor aufweist, der mit der dritten Funktionseinheit zusammenwirkt, wobei der Rollratensensor die relative Kippgeschwindigkeit des Anhängers erfasst und der ersten Funktionseinheit zur Verfügung stellt. In der zweiten Funktionseinheit wird vorteilhaft die Drehung um die Längsachse des Anhängers mittels des Rollratensensors ermittelt und die Spannkraft des Bremsseils nach einer Zeitfunktion betätigt.
- Eine vorteilhafte Ausbildung des zweiten Funktionsmoduls sieht weiterhin vor, dass dem Anhänger mindestens zwei Raddrehzahlsensoren an den Rädern einer Achse zugeordnet sind, die mit der zweiten Funktionseinheit zusammenwirken, wobei die Raddrehzahlsensoren die relativen Raddrehzahlen an der linken und rechten Seite des Anhängers erfassen und der ersten Funktionseinheit zur Verfügung stellen. Vorteilhaft ist, dass nach Maßgabe der Raddrehzahlen und deren Veränderung über die Zeit, Spannkraft des Bremsseils nach einer Zeitfunktion betätigt wird.
- Ein Verfahren zur Regelung bzw. Steuerung eines Anhängers eines Zugfahrzeugs, ist vorteilhaft dadurch gekennzeichnet, dass bei gebremstem Zugfahrzeug, die elektromechanische Bremse (EMB) in Abhängigkeit von internen und externen Größen, wie vom Bremsdruck bzw. der Pedalkraft und/oder einem ermittelten Verzögerungswunsch des Zugfahrzeugs und/oder des Anhängers und/oder einem Gefälle bzw. einer Steigung der Fahrbahn und/oder der Querneigung der Fahrbahn und/oder dem Seitenwind, gesteuert bzw. geregelt wird.
- Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben.
- Es zeigen:
-
1 einen einachsigen Anhänger mit einem elektromechanischen Aktuator, -
2 eine elektronische Kontrolleinheit für den Anhänger gemäss1 , -
1 zeigt schematisch einen elektromechanischen bzw. elektromotorisch gebremsten Anhänger10 . Dem Anhänger10 ist eine nicht weiter dargestellte elektromechanische Aktuatoreinheit11 zugeordnet, die einen Elektromotor aufweist, die mit einer Gewindespindel mit Selbsthemmung antriebsmässig verbunden ist. Die Gewindespindel ist über einen als Spindelmutter wirkenden Verteilerbalken (ggf, mit einem Getriebe) mit einem Bremsseil12 (Bowdenzug) für die linke Anhängerseite und einem Bremsseil13 für die rechte Anhängerseite verbunden. Die beiden Bremsseile sind jeweils mit einer Radbremse14 ,15 verbunden, die an mindestens einer Achse des Anhängers angeordnet sind. Über die Anordnung ist eine radindividuelle Verteilung der über die Gewindespindel erzeugten Bremskräfte auf die Radbremsen ebenso wie ein dosiertes Bremsen möglich. - Über Zuleitungen
40 ist der Elektromotor mit einer nicht näher dargestellten Energieversorgungsanlage des Fahrzeugs16 verbunden, die die Fahrzeugbatterie und einen Generator umfasst. Zur Steuerung des Elektromotors und damit der Verzögerung des Anhängers10 ist eine elektronische Kontrolleinheit17 (ECU) vorgesehen, der als Regelgröße für die Anhängerbremsen12 ,13 der Bremsdruck18 des Zugfahrzeuges über Zuleitung15 zugeführt wird. Der Bremsdruck des Zugfahrzeugs16 kann an der Hinterachse mittels eines Drucksensors19 erfasst werden. Vorteilhaft ist dann der Drucksensor29 im Entlüftungsventil der Hinterachs-Radbremse angeordnet. Nach einer bevorzugten Ausbildung ist der Druck sensor jedoch in an sich bekannter Weise im Hauptbremszylinder der Bremsanlage des Zugfahrzeugs angeordnet. - Eine gewünschte Verzögerung des Anhängers kann weiterhin über andere Messgrößen oder davon abgeleitete Größen, die auch in Korrelation zu dem Bremsdruck oder der Pedalkraft des Zugfahrzeugs stehen können, ermittelt werden. So kann die gewünschte Verzögerung des Anhängers von weiteren internen und externen Größen, wie einem ermittelten Verzögerungswunsch des Zugfahrzeugs und/oder des Anhängers und/oder einem Gefälle bzw. einer Steigung der Fahrbahn und/oder der Querneigung der Fahrbahn und/oder dem Seitenwind, gesteuert bzw. geregelt werden. Als Messgrössen können zum Beispiel die Längsbeschleunigung
19 eines Längsbeschleunigungssensors, die Querbeschleunigung20 eine Querbeschleunigungssensors, die Giergeschwindigkeit eines Drehratensensors39 , die Roll- bzw. Umkippbewegung eines Drehratensensors21 , die Drehzahlen von Raddrehzahlsensoren27 ,28 , die Rückwärts- oder Vorwärtsfahrt eines Gangschalters38 und/oder weiterer Sensoren22 der elektronischen Kontrolleinheit17 zugeführt werden. Bevorzugt sind mindestens die Beschleunigungssensoren19 ,20 der Aktuatoreinheit11 zugeordnet. Die Ausgangsgrösse23 der elektronischen Kontrolleinheit17 ist die Spannkraft bzw. die Spannkraft pro Zeiteinheit (Loop) im Bremsseil12 ,13 . - Der elektromechanischen Anhängerbremse sind mindestens drei Module zugeordnet, nämlich ein erster Funktionsmodul, der eine Abbremsung des Anhängers ermöglicht, ein zweiter Funktionsmodul, der eine zu große, vom Fahrer des Zugfahrzeugs nicht mehr beherrschbare Drehung um die Hochachse des Anhängers verhindert (ASP=Anhänger-Stabilitäts-Programm) und ein dritter Funktionsmodul, der eine zu große, vom Fahrer des Zugfahrzeugs nicht mehr beherrschbare Drehung um die Längsachse des Anhängers verhindert (Overroll). Ein weiterer Modul, der die Funktion einer bei Fahrzeugen an sich bekannten elektrischen bzw. elektronischen Parkbremse ausübt, kann ebenfalls bei dem Anhänger vorteilhaft vorgesehen werden.
- Dem ersten Funktionsmodul werden die Signale über den Bremsdruck pZUGFZG• des Zugfahrzeugs und/oder des Längsbeschleunigungssensors
19 zugeführt. In Abhängigkeit von dem Längsbeschleunigungssignal bzw. dessen Veränderung oder dem Bremsdrucksignal des Zugfahrzeugs wird, ggf. unter Einbeziehung des ermittelten Gefälles bzw. der Steigung der Fahrbahn, ein Signal generiert und die Radbremsen14 ,15 individuell betätigt. Dabei wird in an sich bekannter Weise entsprechend dem ermittelten Gefälle der Bremsdruck erhöht, bzw. erniedrigt wenn mittels des Längsbeschleunigungssignals eine Steigung ermittelt wurde. In Zusammenhang mit der Berechnung des Gefälles bzw. der Steigung und des adaptiven Bremsdruckes bei einem Zugfahrzeug wird auf die WO 01/14185 A1 verwiesen. - Eingangsgrössen für die Fahrstabilitätsregelung des Anhängers (ASP) ist die Querbeschleunigung oder die Raddrehzahlen oder die Drehrate
21 und deren Veränderung pro Loop (über der Zeit). Über die Signale eines oder mehrerer am Anhänger10 angeordneter Querbeschleunigungs- oder Raddrehzahlsensoren wird das Pendeln bzw. Drehen um die Hochachse ermittelt. Vorzugsweise wird auf Basis dieser Meßgrößen und mindestens eines Zählers die Schlingerbewegung entsprechend dem in derDE 102 25 120 ( CT P 10402) beschriebenen Ver fahren ermittelt. Nach der Auswertung der Querbeschleunigungs- oder Raddrehzahlsignale, z.B. über einen Vergleich mit Schwellenwerten, und der logischen Verknüpfung, z.B. mit den das Fahrverhalten des Zugfahrzeugs beschreibenden Größen (z.B. dem Lenkwinkel), in der elektronischen Kontrolleinheit17 werden die Radbremsen14 ,15 radindividuell angesteuert. Die elektronische Kontrolleinheit17 steuert die Radbremsen14 ,15 über Ausgangsgrößen, die die Spannkraft des Bremsseils12 ,13 pro Zeit wiedergeben. - Als weiterer Modul ist eine Kippverhinderung um die Längsachse vorgesehen, der ein weiterer Drehratensensor . 39 zugeordnet ist, der die Rollrate (Wankrate) um die Längsachse des Anhängers misst. Nach Maßgabe der ermittelten Rollrate, die z.B. mit Schwellenwerten verglichen wird, wird in der elektronischen Kontrolleinheit als Ausgangsgröße die Spannkraft des Bremsseils
12 bzw.13 über der Zeit ermittelt und die Radbremsen betätigt.
Claims (14)
- Einrichtung zum Bremsen und Stabilisieren eines bis zu zwei Achsen aufweisenden Anhängers, mit einer Bremsbetätigungsvorrichtung, die über mindestens ein Bremsseil auf eine Radbremse einwirkt und für die Betätigung des Bremsseils eine elektrisch ansteuerbare Einheit vorgesehen ist, die von einer Brems- und/oder Fahrdynamikregelung derart steuerbar bzw. regelbar ist, dass in Abhängigkeit von Fahrzeugsignalen und sensorisch erfassten Instabilitäten des Anhängers, der Anhänger über eine Betätigung der Radbremse bremsbar und stabilisierbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung als elektromechanische Bremse (EMB) ausgebildet ist, der mindestens ein erster Funktionsmodul zugeordnet ist, der eine Abbremsung des Anhängers ermöglicht, der ein zweiter Funktionsmodul zugeordnet ist, der eine zu große Drehung um die Hochachse (
30 ) des Anhängers verhindert und der ein dritter Funktionsmodul zugeordnet ist, der eine zu große Drehung um die Längsachse (31 ) des Anhängers verhindert. - Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannkraft des Bremsseils der elektromechanischen Bremse (EMB) in Abhängigkeit von internen und externen Größen, wie vom Bremsdruck bzw. der Pedalkraft und/oder einem ermittelten Beschleunigungs-/ Verzögerungswunsch vorwärts und rückwärts des Zugfahrzeugs und/oder des Anhängers und/oder einem Gefälle bzw. einer Steigung der Fahrbahn und/oder der Querneigung der Fahrbahn und/oder dem Seitenwind, gesteuert bzw. geregelt wird.
- Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Anhänger mindestens einen Beschleunigungsbzw. -verzögerungssensor für Vorwärts- und Rückwärtsfahrt aufweist, der mit der ersten Funktionseinheit zusammenwirkt, wobei der Beschleunigungs- bzw. Verzögerungssensor die relative Längsbeschleunigung bzw. – verzögerung des Anhängers erfasst und der ersten Funktionseinheit zur Verfügung stellt.
- Einrichtung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass nach Massgabe der Längsbeschleunigung bzw. -verzögerung und/oder dem ermittelten Gefälle bzw. der Steigung und der Vorwärts- bzw Rückwärtsfahrt und deren Veränderung über die Zeit die Spannkraft des Bremsseils nach einer Zeitfunktion betätigt wird.
- Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anhänger mindestens einen Querbeschleunigungssensor aufweist, der mit der zweiten Funktionseinheit zusammenwirkt, wobei der Querbeschleunigungssensor die relative Querbeschleunigung und/oder die Querneigung der Fahrbahn des Anhängers erfasst und der ersten Funktionseinheit zur Verfügung stellt.
- Einrichtung nach Anspruche 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass nach Maßgabe der Querbeschleunigung und deren Veränderung über die Zeit die Spannkraft des Bremsseils nach einer Zeitfunktion betätigt wird.
- Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anhänger mindestens einen Drehratensensor aufweist, der mit der zweiten Funktionseinheit zusammenwirkt, wobei der Drehratensensor die relative Drehrate des Anhängers erfasst und der ersten Funktionseinheit zur Verfügung stellt.
- Einrichtung nach Anspruche 1 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass nach Maßgabe der Drehrate und deren Veränderung über die Zeit die Spannkraft des Bremsseils nach einer Zeitfunktion betätigt wird.
- Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anhänger mindestens einen Rollratensensor aufweist, der mit der dritten Funktionseinheit zusammenwirkt, wobei der Rollratensensor die relative Kippgeschwindigkeit des Anhängers erfasst und der ersten Funktionseinheit zur Verfügung stellt.
- Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass nach Massgabe der Drehung um die Längsachse des Anhängers und deren Veränderung über die Zeit und die Spannkraft des Bremsseils nach einer Zeitfunktion betätigt wird.
- Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der dritten Funktionseinheit die Drehung um die Längsachse in einem Modell ermittelt wird, in das von herkömmlichen Querbeschleunigungs-Sensoren ermittelte Eingangsgrößen eingehen.
- Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem Anhänger mindestens zwei Raddrehzahlsensoren mit Drehrichtungserkennung an den Rädern einer Achse zugeordnet sind, die mit der zweiten Funktionseinheit zusammenwirken, wobei die Raddrehzahlsensoren die relativen Raddrehzahlen an der linken und rechten Seite des Anhängers erfassen und der ersten Funktionseinheit zur Verfügung stellen.
- Einrichtung nach Anspruche 1 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass nach Maßgabe der Raddrehzahlen und/oder deren Veränderung über die Zeit deren Spannkraft des Bremsseils nach einer Zeitfunktion betätigt wird.
- Verfahren zur Regelung bzw. Steuerung eines Anhängers eines Zugfahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, dass bei gebremstem Zugfahrzeug, die elektromechanische Bremse (EMB) in Abhängigkeit von internen und externen Größen, wie vom Bremsdruck bzw. der Pedalkraft und/oder einem ermittelten Verzögerungswunsch des Zugfahrzeugs und/oder des Anhängers und/oder einem Gefälle bzw. einer Steigung der Fahrbahn und/oder der Querneigung der Fahrbahn und/oder dem Seitenwind, gesteuert bzw. geregelt wird.
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