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Stand der Technik
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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Korrigieren der Anhängerbremskraft
und/oder der Zugfahrzeugbremskraft einer Zugfahrzeug-Anhängerkombination
abhängig
von der Differenz zwischen einem an einer Kupplungsverbindung auftretenden momentanen
Kupplungskraftwert und einem Soll-Kupplungskraftwert, beinhaltend
eine Messung eines in einem Druckraum der Kupplungsverbindung gemessenen
und von dem momentanen Kupplungskraftwert abhängigen Drucks, gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 1.
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Bei
Zugfahrzeug-Anhängerkombinationen mit
ziehendem Zugfahrzeug und gezogenem Anhänger besteht das Problem, die
Bremskräfte
zwischen dem Zugfahrzeug und dem Anhänger optimal abzustimmen, um
Instabilitäten
zwischen den gekuppelten Fahrzeugen zu vermeiden und um eine möglichst gleichmäßige Bremsbelastung
von Zugfahrzeug und Anhänger
zu erzielen.
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Eine
Bremseinrichtung einer Zugfahrzeug-Anhängerkombination ist aus der
EP 0 363 615 A2 bekannt.
Sie besteht in einer Druckluftbremseinrichtung mit einem den Druck
in einer Anhängerbremsleitung
steuernden Anhängersteuerventil,
welches mittels eines Bremswertgebers über mindestens zwei Bremskreise
des Zugfahrzeugs ansteuerbar ist, mit einem mit der Anhängerbremsleitung
verbindbaren Anhängerbremsventil
sowie mit einer Einrichtung zum Messen der an einer mechanischen Kupplungsverbindung
auftretenden Kräfte
und ggf. kraftabhängigen
Korrigieren des Drucks in der Anhängerbremsleitung. Die Einrichtung
zum Messen der an Kupplungsverbindung auftretenden Kräfte beinhaltet
einen in einem Kupplungsbolzen der Kupplungsverbindung angeordneten
Sensor zur Erfassung der Deichselkraft. Bei einer zu starken Bremswirkung
des Anhängers,
welche eine durch den Sensor messbare Erhöhung der Deichselkraft hervorruft, wird
der Druck in der Anhängerbremsleitung
vermindert.
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In
der
DE 43 10 055 A1 ist
eine Anhänger-Bolzenkupplung
mit einem in senkrechter Richtung verschiebbaren Kupplungsbolzen
beschrieben, der von einer Kuppelfeder im Sinne einer Aufwärtsbewegung
in seine Kuppelstellung beaufschlagt und unter der Wirkung des Drucks
eines Druckmittels nach oben in seine Freigabestellung verschieblich ist.
Die bekannte Anhänger-Bolzenkupplung
weist eine Spielbeseitigungsvorrichtung zwischen einem Kupplungsbolzen
und einer Zugstangenöse
auf, welche mit einer auf die Zugstangenöse wirkenden Andrückklaue
versehen ist, die von einem mit einem Druckraum zusammenwirkenden
Druckkolben betätigt
wird.
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Eine
gattungsgemäßes Verfahren
ist in der
DE 40 14
312 A1 offenbart, wobei der Druck eines inkompressiblen
Fluids in einem Druckraum einer Deichselkupplung mit Hilfe eines
Drucksensors erfasst und für
eine deichselkraftabhängige
Bremsdrucksteuerung verwendet wird. Dabei bleibt offen, wie eine
solche Steuerung realisiert ist.
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Vorteile der Erfindung
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Die
Erfindung nutzt das ohnehin vorhandene Druckmittel im Druckraum
der Kupplungsverbindung, um die an dieser auftretenden Kupplungskräfte mittels
eines Drucksensor zu messen und in Abhängigkeit eines von diesem Drucksensor
ausgesteuerten Signals die Zugfahrzeugbremskraft und/oder die Anhängerbremskraft
ggf. zu korrigieren. Der Druckraum kann dabei jeglicher denkbare
Druckraum sein, dessen Innendruck von den Kupplungskräften der
Kupplungsverbindung beeinflußt
wird. Insbesondere kann der Druckraum mit einer Andrückklaue
einer Spielbeseitigungsvorrichtung zwischen einem Kupplungsbolzen
und einer Zugstangenöse
zusammenwirken, wie sie in der
DE 43 10 055 A1 beschrieben ist. Gegenüber einer
Lösung,
bei welcher der Kupplungsbolzen zur Aufnahme von Kraft- oder Verformungsmesssensoren,
beispielsweise Dehnmessstreifen bearbeitet werden muß, ist dies
kostengünstiger
zu realisieren.
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Weiterhin
kann eine bereits bestehende Kupplungsverbindung mit dem Drucksensor
nachgerüstet
werden, indem dieser in den Druckraum einfach eingesetzt wird. Die
entsprechende Auswerteeinheit, beispielsweise ein elektronisches
Steuergerät,
ist vorzugsweise außerhalb
der Kupplungsverbindung angeordnet.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
beinhaltet demnach die Messung des kupplungskraftabhängigen Drucks
im Druckraum der Kupplungsverbindung, aus welchem auf die tatsächlich wirkenden
Kupplungskräfte
bzw. auf die notwendigen Bremsdrücke des
Zugfahrzeugbremskreises und des Anhängerbremskreises rückgeschlossen
werden kann.
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Gemäß der Erfindung
wird zur Ermittlung des momentanen Kupplungskraftwerts aus dem gemessenen
Druck eine Funktionsbeziehung zwischen dem Druck und dem momentanen
Kupplungskraftwert mittels wenigstens zweier Wertepaare gebildet, wobei
ein solches Wertepaar einerseits die Druckdifferenz aus dem Zugfahrzeugbremsdruck
und dem Anhängerbremsdruck
und andererseits den gemessenen Druck beinhaltet und die Wertepaare
durch eine Änderung
der Anhängerbremskraft
und der Zugfahrzeugbremskraft gebildet werden. Aus dieser Funktionsbeziehung
kann anschließend
der Zugfahrzeugbremsdruck und abhängig von der Druckdifferenz
und der Anhängerbremsdruck
aus dem Zugfahrzeugbremsdruck und einer Gesamt-Bremsdruckanforderung des Fahrers für die gesamte
Zugfahrzeug-Anhänger-Kombination
ermittelt werden.
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Zeichnungen
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Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden
Beschreibung näher
erläutert.
Es zeigen:
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1 einen
hinteren Teil eines Längsschnitts
einer Kupplungsverbindung als bevorzugtes Anwendungsbeispiel für die Erfindung;
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2 einen
vorderen Teil des Längsschnitts der
Kupplungsverbindung;
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3 ein
Druck-Kupplungskraft-Diagramm;
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4 eine
schematische Darstellung einer freigeschnittenen Zugfahrzeug-Anhänger-Kombination;
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5 ein
Druck-Differenzdruck-Diagramm;
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6 ein
Flußdiagramm
zur Veranschaulichung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Beschreibung des Ausführungsbeispiels
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Eine
an einem Fahrzeugrahmen 1 befestigte Anhänger-Bolzenkupplung
besitzt einen Kupplungskörper 3,
in dem ein Kupplungsbolzen 5 zum Erfassen der Zugstangenöse 9 der
Zugstange 7 zwischen einer unteren Kuppelstellung und einer
oberen Freigabestellung verschieblich ist. Am Kupplungskörper 3 ist
ein Fangmaul 11 befestigt.
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Auf
dem Körper 3 sitzt
ein Gehäuse 13,
in welches das obere Ende des Kupplungsbolzens 5 ragt.
In diesem ist eine Sackbohrung ausgeführt, welche den Zylinderraum 15 eines
Hydraulikzylinders darstellt. In diesen greift von oben eine einen
Kolben 17 tragende Kolbenstange 19, welche mit
ihrem oberen Ende in der Decke des Gehäuses 13 starr befestigt
ist.
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Zur
Einleitung des Betätigungsdrucks
verläuft
in der Kolbenstange 19 eine Bohrung 21, welche über eine
dicht oberhalb des Kolbens 17 ausgeführte Querbohrung in den Stangenraum
des Hydraulikzylinders 15 mündet.
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Der
Hydraulikzylinderraum 15 unterhalb des Kolbens 17 ist
entlüftet
oder gasgefüllt. Über eine Aufladebohrung 23 kann
er mit einem als Gasfeder wirkenden Druckgas gefüllt werden.
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In
erster Linie dient zur Verschiebung des Kupplungsbolzens 5 nach
unten in die Kuppelstellung eine Kuppelfeder 25, deren
unteres Ende auf eine Abstufung des Kupplungsbolzens drückt und deren
oberes Ende sich gegen die Decke des Gehäuses 13 abstützt.
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Zur
Verriegelung des Kupplungsbolzens 5 in der unteren Kuppelstellung
dient ein von einer Druckfeder 29 beaufschlagter und durch
einen Kolben 31 in einer Zylinderbohrung des Gehäuses 13 betätigbarer Sicherungsriegel 27,
der in seiner vorderen Sperrstellung mit seinem Vorderende einen
Absatz des Kupplungsbolzens erfaßt. Ein Druckkanal 33 mündet in
die Zylinderbohrung vor dem Kolben 31, um bei Druckbeaufschlagung
den Sicherungsriegel 27 entgegen der Wirkung der Druckfeder 29 nach
hinten in seine Entriegelungsstellung zu verschieben.
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In
der praktischen Ausführung
wird man zwei solcher Sicherungsriegel 27 in der Querebene
einander gegenüberliegend
anordnen.
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Eine
hydraulische Handpumpe 35 erzeugt den Betätigungsdruck.
Diese besteht aus zwei in Zylinderbohrungen im Gehäuse 13 verschieblichen Pumpkolben 37,
deren jeder durch eine Feder 39 nach unten beaufschlagt
ist. Die unteren Enden stützen
sich auf die beiden Arme eines zweiarmigen Betätigungsnockens 41,
der im Gehäuse 13 gelagert und
mittels eines Handpumphebels 43 hin und her verschwenkbar
ist.
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Die
Räume oberhalb
der Pumpkolben 37 haben über jeweils als Rückschlagventil
ausgebildete, nur schematisch angedeutete Saugventile 45 Verbindung
mit einem ebenfalls nur schematisch angedeuteten Hydraulikflüssigkeitsvorratsraum 47 und über Druckventile 49 Verbindung
mit einem Betätigungsdruck-Kanalsystem 51,
von dem sowohl die Bohrung 21 in der Kolbenstange 19 als
auch der Druckkanal 33 des Sicherungsriegels 27 ausgeht.
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Ein
federbeaufschlagter Schwimmkolben 53 hält einen gewissen Mindestdruck
im Hydraulikflüssigkeitsvorrat
aufrecht.
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Zur
Beseitigung eines Drucks im Kanalsystem 51 dient ein Löseventil 55,
zu dem eine vom Kanalsystem 51 ausgehende Rückflußbohrung 57 führt und
welches diese bei seiner Betätigung
mit einer zum Vorratsraum 47 führenden Abflußleitung 59 in Verbindung bringt.
Die Betätigung
geschieht durch Eindrücken
eines Lösestifts 61 am
hinteren Ende des Löseventils.
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Das
Löseventil
besitzt einen, z. B. durch eine Bohrung im Gehäuse 13 gebildeten,
Zylinder 63, in dem ein Sperrkolben 65 gleitet.
Dessen abgesetztes hinteres Ende ist als Ventilsitz 67 ausgebildet
und an eine zugehörige
Ventilsitzfläche
des Zylinders 63 andrückbar.
Vor diesem Sitz ist zwischen ihm und der Zylinderwand ein Ringraum 69 gebildet,
in den die Rückflußbohrung 57 mündet. Hinter
dem Sitz ist ein Abflußraum 71 gebildet,
von dem die Abflußleitung 59 ausgeht.
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Der
Sperrkolben 65 hat einen Hohlraum, in dem eine federbeaufschlagte
Entlastungskugel 73 gegen eine in den Abflußraum 71 mündende Bohrung
gedrückt
ist. An seinem hinteren Ende hat der Hohlraum des Sperrkolbens 65 über eine
Bohrung 75 Verbindung mit dem vorderen Zylinderraum 77,
der an die Handpumpe 35 angeschlossen ist und von dem ein
Druckminderventil 79 zum Ringraum 69 führt.
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Im
Abflußraum 71 befindet
sich ein Stößel 81, über den
die Bewegung des Lösestifts 61 auf
die Entlastungskugel 73 übertragen wird.
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Das
vordere Ende des Kupplungskörpers 3 ist
von einem Halterohr 85 gebildet, welches in einem Lagergehäuse 87 drehbar
gehalten ist, das seinerseits starr am Fahrzeugrahmen 1 befestigt
ist. Im Halterohr ist eine Spielbeseitigungsvorrichtung eingebaut.
Diese besteht aus einer auf die Zugstangenöse 9 wirkenden Andrückklaue 89,
einem diese beaufschlagenden Hochdruckkolben 91, einem
vor diesem gelegenen Hochdruckraum 93, einer den vorderen
Abschluß des
Hochdruckraums bildenden Trennwand 95, in der ein als Rückschlagventil
ausgebildetes Nachsaugventil 97 und ein Überdruckventil 99 eingebaut
sind, einer zwischen dem Hochdruckkolben 91 und der Trennwand 95 wirkenden
Druckfeder 101, einem vor der Trennwand gelegenen Niederdruckraum 103,
einem diesen nach vorn abschließenden
Vordruckkolben 105 und einer diesen vorderseitig beaufschlagenden
Feder 107.
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Der
Hochdruckraum 93 ist über
ein Entlastungsventil 109 mit dem Niederdruckraum 103 verbindbar.
Dieses Entlastungsventil sitzt in einer Ausbohrung des Kupplungskörpers 3 und
ist oben abgeschlossen durch die dicht aufgesetzte Unterfläche des
Gehäuses 13.
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Das
Entlastungsventil 109 ist ein entsperrbares Rückschlagventil 111,
dessen Hochdruckanschluß 113 mit
dem Hochdruckraum 93 und dessen Niederdruckanschluß 119 mit
dem Niederdruckraum 103 über im Halterohr 85 ausgeführte Kanäle Verbindung
hat. Mit diesem zusammen wirkt ein Betätigungskolben 125,
der beaufschlagt ist vom im Kanalsystem 51 herrschenden
Betätigungsdruck.
Wenn dieser den Betätigungskolben 125 entgegen
der Wirkung einer Feder 127 nach unten bewegt, stößt er mit einem
nach unten ragenden Stößel 129 das
Rückschlagventil 111 auf.
Ein starr an der Andrückklaue 89 aufragender
Finger 90 wirkt mit seinem oberen Ende mit dem Lösestift 61 des
Löseventils
zusammen.
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Zur
Abfederung und Dämpfung
von Stößen in Fahrtrichtung
ist das Halterohr 85 gegenüber dem Lagergehäuse 87 mittels
eines Hüllrohrs 131 in Längsrichtung
abgefedert und gedämpft.
Das Hüllrohr 131 umschließt den vorderen
Bereich des Halterohrs 85 und ist mit seinem vorderen Ende
starr mit dessen vorderem Ende durch Verschraubung verbunden. Sein
hinteres Ende ist zu einem Dämpfungskolben 133 erweitert,
der in einer Ausdrehung 135 des Lagergehäuses 87 verschieblich
ist. Beidseits des Dämpfungskolbens 133 verbleiben
Dämpfungsflüssigkeitsräume 137,
die durch einen im Kolben verlaufenden, von einer Drossel 139 beherrschten Dämpfungskanal 141 verbunden
sind.
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Eine
etwa mittig angeordnete, radial nach außen vorspringende Stufe 143 ist
beidseits von Druckfedern 145 beaufschlagt, deren äußere Enden sich
im Lagergehäuse 87 abstützen und
die den Dämpfungskolben 133 in
einer mittigen Position zu halten suchen. Am vordersten Ende der
Anhängerkupplung
ist eine Drehbremse 151 vorgesehen. Diese besteht aus einer
drehfest aber axialverschieblich auf dem Vorderende des Hüllohrs 131 sitzenden Bremsscheibe 153 und
zwei beidseits von dieser angedrückten
Bremsbacken 155, deren Halterungen drehfest am Lagergehäuse 87 angeschlossen
sind.
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Die
beschriebene Anhänger-Bolzenkupplung
funktioniert wie folgt: Im Fahrbetrieb ist die Zugstange 7 eines
Anhängers
von der Anhängerkupplung
des Zugfahrzeugs durch den durch ihre Öse 9 greifenden Kupplungsbolzen 5 erfaßt. Die
zu Beginn einer Fahrt wegen des notwendigen Spiels des Kupplungsbolzens
in der Zugstangenöse
auftretenden Schwing- und Stoßbewegungen
der Zugstangenöse in
Fahrtrichtung übertragen
sich über
die Andruckklaue 89 auf den Hochdruckkolben 91,
der unter der Wirkung der Druckfeder 101 diesen Bewegungen folgt.
Diese Bewegungen wiederum wirken als Pumpenhübe, welche Hydraulikflüssigkeit
aus dem Niederdruckraum 103 über das Nachsaugventil 97 in den
Hochdruckraum 93 nachsaugen, so daß sich in letzterem ein Hochdruck
aufbaut, der schließlich
zu einem Andrücken
der Zugstangenöse 9 an
den Kupplungsbolzen durch die Andrückklaue 89 führt, bis
das Spiel zuverlässig
beseitigt ist und kein Rattern und Stoßen mehr stattfindet. Das Überdruckventil 99 verhindert
den Aufbau eines übermäßigen Überdrucks.
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Die
auftretenden Wechsel der Zugkraft werden durch die Fahrstoßdämpfungs-
und -federungseinrichtung 133 bis 145 ausgeglichen
und gedämpft, indem
der Dämpfungskolben 133 sich
gedämpft
und eine nach hinten ausgelenkte Gleichgewichtslage bewegen wird,
in der die Differenz der Kräfte
der Federn 145 der mittleren Zugkraft zwischen Zugfahrzeug
und Anhänger
entsprechen wird.
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Wenn
der Anhänger
abgekuppelt werden soll, betätigt
der Bedienungsmann den Handpumphebel 43, so daß sich ein
Betätigungsdruck
im Kanalsystem 51 und den von diesem abgehenden Bohrungen
aufbaut. Der das Entlastungsventil 109, nämlich dessen
Betätigungskolben 125 beaufschlagende Druck
führt dazu,
daß das
Rückschlagventil 111 durch
den niedergehenden Stößel 129 entsperrt wird,
wodurch der Hochdruckraum 93 in Verbindung mit dem Niederdruckraum 103 kommt
und die Andruckkraft der Andrückklaue 89 auf
die geringe Restkraft der Druckfeder 101 absinkt.
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Weiterhin
wirkt der Betätigungsdruck über den
Druckkanal 33 auf den Sicherungsriegel 27 im Sinne
von dessen Ausfahren in die Entriegelungsstellung, so daß der Kupplungsbolzen 5 freigegeben wird.
Die durch die Bohrung 21 in den Stangenraum des Hydraulikzylinderraums 15 oberhalb
des Kolbens 17 einströmende
Hydraulikflüssigkeit
bewegt den Kupplungsbolzen 5 nach oben, bis in dessen oberer
Endlage die Zugstangenöse 9 freikommt,
das Pumpen beendet und der Anhänger
weggerollt werden kann.
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Sollte
sich bei Beginn des beschriebenen Pumpens der Sperrkolben 65 des
Löseventils 55 in der
Offenstellung befunden haben, so bestünde die Gefahr, daß die gepumpte
Hydraulikflüssigkeit
ohne Widerstand über
den Ringraum 69, den offenen Ventilsitz 67 und
die Abflußleitung 59 in
den Vorratsraum 47 zurückfließt und sich
kein Druck aufbauen kann. Dies ist jedoch verhindert durch das Druckminderventil 79,
welches die Wirkung hat, daß sich
zunächst im
vorderen Zylinderraum 77 des Löseventils 55 ein Druck
aufbaut, welcher dieses zum Schließen bringt.
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Mit
dem Kupplungsbolzen 5 in der oberen Endstellung befindet
sich die Anhängerkupplung
in der Ankupplungs-Bereitschaftsstellung und das Kanalsystem 51 steht
unter dem Druck, den die gespannte Kuppelfeder 25 (und
ggfs. das unterhalb des Kolbens 17 vorhandene gespannte
Gas) im Stangenraum des Hydraulikzylinderraums 15 bewirkt.
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Wenn
jetzt ein Anhänger
angekuppelt werden soll, wird dessen Zugstange 7 in das
Fangmaul 11 eingeführt,
bis die Zugstangenöse 9 auf
die Spielbeseitigungs-Andrückklaue 89 trifft
und diese entgegen der Wirkung der verhältnismäßig schwachen Druckfeder 101 etwas
nach vorn bewegt. Diese Bewegung wird vom Finger 90 auf
das Löseventil 55 übertragen,
indem zunächst über den
Lösestift 61 der Stößel 81 die
Entlastungskugel 73 abhebt, so daß der Druck im vorderen Zylinderraum 77 zusammenbricht.
Dadurch wird dem anschließenden
Abheben auch des Sperrkolbens 65 von seinem Ventilsitz 67 kein
Widerstand entgegengesetzt bzw. dieser hebt unter der Wirkung des
Drucks im Ringraum 69 selbsttätig ab, so daß der Druck
auch in der Rückflußbohrung 57 abfällt und
die Kuppelfeder 25 den Kupplungsbolzen 5 nach
unten in die Kuppelstellung schieben kann, wobei die Hydraulikflüssigkeit
aus dem Stangenraum des Hydraulikzylinderraums 15 verdrängt wird
und über
das Löseventil 55 in
den Vorratsraum 47 zurückfließt.
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Wenn
die untere Lage des Kupplungsbolzens 5 erreicht wird, rastet
der Sicherungsriegel 27 unter der Wirkung seiner Druckfeder 29 wieder über dem
zugehörigen
Absatz des Kupplungsbolzens 5 ein und dieser ist in seiner
Kuppelstellung gesichert.
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In
dem Hochdruckraum 93 ist ein Öldrucksensor 157 angeordnet,
welcher an eine aus Maßstabsgründen nicht
dargestellte Steuereinrichtung ein vom Druck im Hochdruckraum 93 abhängiges Signal
aussteuert. Die Zugfahrzeug-Anhänger-Kombination
ist vorzugsweise mit einer elektronisch geregelte Bremsvorrichtung
(EBS) ausgestattet, welche die Zugfahrzeugbremskraft F1 und/oder
die Anhängerbremskraft
F2 in Abhängigkeit des Ausgangssignals
des Drucksensors 157 getrennt einregelt. Eine solche elektronisch
geregelte Bremsvorrichtung ist hinlänglich bekannt, beispielsweise
aus dem Kraftfahrtechnischen Taschenbuch der Robert Bosch GmbH,
24. Auflage, Seite 761 ff., aus diesem Grund soll auf deren Aufbau
und Funktionsweise nicht weiter eingegangen werden.
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Generell
hängt die
auf die Kupplungsverbindung wirkende Kraft von den Fahrbedingungen
ab. Wünschenswert
bei einem Bremsvorgang ist, daß die
Auflaufkraft an der Kupplungsverbindung gleich Null ist, um eine
möglichst
gleichmäßige und
stabile Bremsung zu erzielen. Die momentane Kupplungskraft Fc wird aus dem Drucksignal des Öldrucksensors 157 berechnet.
Dann wird ein Fehlersignal als Differenz zwischen dem aktuellen
Kupplungskraftwert und einem Soll-Kupplungskraftwert berechnet, in
dessen Abhängigkeit
ein Steuergerät
der elektronisch geregelten Bremsvorrichtung (EBS) eine Aussteuerung
der entsprechenden Bremsdrücke
p1 und p2 für das Zugfahrzeug 159 und
für den
Anhänger 161 veranlaßt (4).
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Vorzugsweise
wird nur die Anhängerbremskraft
F2 während
eines Bremsvorgangs eingeregelt. Hierzu mißt der Öldrucksensor 157 die
Druckänderung
pc, welche in dem Hochdruckraum 93 durch
eine an der Zugstange 7 anstehende Auflaufkraft infolge eines
Bremsvorgangs entsteht. Diese Auflaufkraft wird von der Zugstange 7 auf
die Andrückklaue 89 übertragen,
welche über
den Hochdruckkolben 91 in dem Hochdruckraum 93 die
Druckänderung
pc hervorruft. Um in Abhängigkeit von dem gemessenen Druck
pc in dem Hochdruckraum 93 die
Anhängerbremskraft
F2 während
eines Bremsvorgangs zu beeinflussen, ist folglich die Kenntnis des
Zusammenhangs zwischen dem Druck pc und
der Auflaufkraft Fc notwendig, welcher durch eine Proportionalität und genauer,
gemäß 3 durch
eine lineare Abhängigkeit
gekennzeichnet ist. Die lineare Kurve ist bis zum Öffnungsdruck
des Überdruckventils 99 darstellbar. Wegen
der Reibung des Hochdruckkolbens 91 entsteht eine Hysterese,
wie aus 3 hervorgeht. Ein Problem besteht
daher in der Identifizierung des Null-Punktes p0 des
Diagramms von 3, weil bei einem vom Öldrucksensor 157 gemessenen
Druck pc = 0 nicht klar ist, ob die Kupplungsverbindung
einer negativen Zugkraft unterworfen ist, welche keine Bewegung
des Hochdruckkolbens 91 in Richtung des Hochdruckraumes 93 und
dort folglich auch keine Druckänderung
hervorruft, oder ob die Kupplungskraft Fc tatsächlich gleich
Null ist.
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In 4 sind
die Kraftverhältnisse
an einer Zugfahrzeug-Anhänger-Kombination
dargestellt. Demnach wird mit p1 der Bremsdruck
des Zugfahrzeugs 159, mit p2 der
Bremsdruck des Anhängers 161,
mit F1 die gesamte Bremskraft des Zugfahrzeugs 159,
mit F2 die gesamte Bremskraft des Anhängers 161 und
mit Fc die Kupplungskraft bezeichnet. Dann
gilt: Fc ~ p1 – p2
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Folglich
kann in 3 die Kupplungskraft Fc auf der Abszisse auch durch die Druckdifferenz
dp = p1 – p2 ersetzt
werden, wie in 5 dargestellt ist. Neben dem
Nullpunkt p0 des rechten ansteigenden Teils
der Kurve von 5 muß auch deren Steigung c bekannt
sein, um den gemessenen Werten von pc eine
Druckdifferenz dp = p1 – p2 zuordnen
zu können. Hierzu
ist ein Regressionsverfahren vorgesehen, bei welchem durch Änderung
der Bremskräfte
F1 und F2 zunächst Wertepaare
{(p1 – p2; pc} gebildet werden, aus welchen die Steigung
c der Kurve in 5 und durch Extrapolation auch
der Nullpunkt p0 nach folgendem Ansatz bestimmt
werden kann: pc = c·(p1 – p2)
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Mit
der Steigung c kann der Nullpunkt p0 dann
auf einfache Weise durch Steigerung der Druckdifferenz dp = p1 – p2 bei pc > 0 und anschließendem Verringern
der Druckdifferenz dp = p1 – p2 bestimmt werden.
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In 6 ist
ein Flußdiagramm
eines bevorzugten Algorithmus dargestellt, wie er in einem Programm
des Steuergeräts
der elektronisch geregelten Bremsvorrichtung (EBS) verwirklicht
ist. Gemäß einem
ersten Schritt wird eine Entscheidung über die Betriebsart (mode)
getroffen. Grundsätzlich
wird die Betriebsart 1 (Identification) gewählt, welche der Identifizierung
des Nullpunkts und der Steigung c der Kurve von 5 dient,
solange diese Identifizierung noch nicht erfolgt oder noch nicht
abgeschlossen ist. Dann besteht die Möglichkeit, zur Betriebsart
2 (control) zu schalten. Vorzugsweise wird die Betriebsart 1 regelmäßig durchgeführt, beispielsweise
einmal im Laufe einer Phase, welche durch das Einschalten der Zündung des Zugfahrzeugs
gekennzeichnet ist. Ausgangsgröße beider
Betriebsarten ist die Druckdifferenz dp = (p1 – p2), welche anschließend als Druckverteilungsparameter
zwischen dem Zugfahrzeug 159 und dem Anhänger 161 verwendet
wird.
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Im
ersten Schritt der Betriebsart 1 werden die Variablen initialisiert
(2). Die Variable dp = (p1 – p2) wird auf einen möglichen Minimalwert gesetzt,
welcher negativ ist. Dann wird der Wert von dp = (p1 – p2) erhöht,
soweit auch der Wert des gemessenen Drucks pc beginnt,
sich zu erhöhen
(4). Um eine Erhöhung
des Drucks pc detektieren zu können, wird ein
kleiner Grenzwert pmin verwendet (5). Sobald
der Druck pc den Grenzwert pmin erreicht
hat, wird die momantane Druckdifferenz dp = (p1 – p2) als erster Parameter gespeichert (6).
Anschließend
könnte
zur Betriebsart 2 (control) geschaltet werden. Im vorliegenden Fall
wird jedoch mit der Betriebsart 1 fortgefahren und der Wert dp =
(p1 – p2) weiter erhöht, um weitere Wertepaare {(p1 – p2); pc} zu erhalten
(7). Diese Sammlung von Wertepaaren {(p1 – p2); pc} kann bis
zu einem vorbestimmten Maximalwert pmax fortgesetzt
werden. Sobald der Druck pc den Maximalwert pmax erreicht hat, wird die Steigung c der
Kurve in 5 durch die gesammelten Wertepaare
mittels Regression ermittelt (8).
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Im
ersten Schritt der Betriebsart 2 (control) werden zunächst die
Variablen initialisiert (9) und der Wert dp auf einen möglichen
Minimalwert gesetzt, welcher negativ ist. Dann wird dp wie in der
Betriebsart 1 erhöht
bis der Druck pc den Minimalwert pmin erreicht hat (10). Falls ein Wert für die Steigung
c bereits vorliegt, wird dp = (p1 – p2) aus dem aktuellen Druck pc durch
Projektion ermittelt (11). Falls kein Wert für die Steigung c, aber ein
Wert p0 vorhanden ist, wird dieser für die Berechnung
von dp verwendet (12). Falls weder ein Wert für die Steigung c noch ein Wert
p0 vorhanden ist, wird dp einfach gleich
Null gesetzt (13).
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In
beiden Betriebsarten 1 und 2 wird der Zugfahrzeugbremsdruck p1 lastabhängig,
dh mittels einer Lastmeßfunktion
fLS = fLS (ptotal) des Zugfahrzeugs 159 und
abhängig
vom Wert dp = (p1 – p2)
berechnet (14). Der Anhängerbremsdruck
p2 wird dann aus dem Zugfahrzeugbremsdruck
p1 und einer Gesamt-Bremsdruckanforderung
ptotal = p1 + p2 des Fahrers für das Zugfahrzeug 159 und
den Anhänger 161 ermittelt (15).