DE19707207B4

DE19707207B4 - Verfahren zur Bestimmung einer eine Bremskraft repräsentierenden Betriebsgröße

Info

Publication number: DE19707207B4
Application number: DE1997107207
Authority: DE
Inventors: Axel Stender; Christian Dr.-Ing. Wiehen; Frank Zielke; Matthias Radtke
Original assignee: Wabco GmbH
Current assignee: ZF CV Systems Hannover GmbH
Priority date: 1997-02-24
Filing date: 1997-02-24
Publication date: 2007-10-11
Anticipated expiration: 2017-02-25
Also published as: DE19707207A1

Abstract

Verfahren zur Bestimmung einer die Bremskraft an wenigstens einer Achse eines wenigstens zwei Achsen aufweisenden Fahrzeuges repräsentierenden Betriebsgröße (P) in Abhängigkeit von wenigstens einer variablen Eingangsgröße, derart dass das Fahrzeug eine gewünschte Verzögerung erreicht, mit folgenden Merkmalen:
a) als Eingangsgröße wird ein den Bremswunsch des Fahrers repräsentierendes Sollverzögerungssignal (Z) verwendet, das den Wert der gewünschten Verzögerung des Fahrzeuges darstellt,
b) zur Zuordnung der Betriebsgröße (P) zu der Eingangsgröße (Z) ist eine Zuordnungsfunktion (F₂) vorgesehen, die als Ausgangsgröße die Betriebsgröße (P) ausgibt,
c) die Zuordnungsfunktion (F₂) weist einen ersten Bereich auf, in dem die Betriebsgröße (P) mit dem Ziel eines gleichmäßigen Bremsenverschleißes zwischen den Achsen des Fahrzeuges bestimmt wird,
d) die Zuordnungsfunktion (F₂) weist zusätzlich zu dem ersten Bereich wenigstens einen zweiten Bereich auf, in dem die Betriebsgröße (P) mit dem Ziel einer wenigstens näherungsweisen Anpassung der Bremskraft an den jeweiligen dynamischen Achslastanteil zur Erreichung einer...

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung einer die Bremskraft an wenigstens einer Achse eines wenigstens zwei Achsen aufweisenden Fahrzeuges repräsentierenden Betriebsgröße, insbesondere ein Verfahren zur Bestimmung eines Bremsdruckes, in Abhängigkeit von wenigstens einer variablen Eingangsgröße gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie eine Einrichtung zur Ausführung dieses Verfahrens.
Ein derartiges Verfahren ist aus der gattungsbildenden Schrift DE 41 42 670 A1 bekannt.
Bei gattungsgemäßen Verfahren ist es üblich, zur Bestimmung der Betriebsgröße eine Zuordnungsfunktion vorzusehen, die die Betriebsgröße einer Eingangsgröße zuordnet. Als Eingangsgröße verwendet man ein den Bremswunsch des Fahrers des Fahrzeuges repräsentierendes Signal, das den Wert der gewünschten Verzögerung des Fahrzeuges darstellt und als Sollverzögerungssignal bezeichnet wird. Ein derartiges Signal kann z. B. von einem Bremswertgeber, der vom Fahrer durch ein Bremspedal mechanisch betätigt wird, vorzugsweise als ein der Betätigung des Bremspedals entsprechendes elektrisches Signal abgegeben werden. Auf der anderen Seite kann die die Bremskraft repräsentierende Betriebsgröße, die auch als Ausgangsgröße der Zuordnungsfunktion betrachtet werden kann, als ein Bremsdruck ausgebildet sein, mit dem die Bremszylinder einer in üblicher Weise ausgebildeten Bremsanlage an einer Achse eines Fahrzeuges beaufschlagt werden.
Bei den Achslasten eines Fahrzeuges wird nach einem statischen Anteil, der bei Fahrzeugstillstand vorliegt, sowie einem dynamischen Anteil, der bei einer Beschleunigung oder Verzögerung des Fahrzeuges dem statischen Anteil überlagert ist und zu einer Veränderung der momentanen Achslast führt, unterschieden. Als momentane Achslast wird daher der beschleunigungs- und verzögerungsabhängige Momentanwert einer Achslast (Summe aus statischem und dynamischem Anteil) bezeichnet.
Eine Zuordnungsfunktion kann mehrere Bereiche aufweisen. Ein Bereich ist häufig mit dem Ziel eines gleichmäßigen Bremsenverschleißes zwischen den Achsen des Fahrzeuges festgelegt. Dieser Bereich ist vorzugsweise im Bereich geringer Fahrzeugverzögerungen angeordnet und hat den Vorteil, durch gleichmäßige Abnutzung der Bremsbeläge wirtschaftliche Vorteile, z. B. beim Austausch der Bremsbeläge, zu bieten. Im Bereich höherer Fahrzeugverzögerungen ist die Zuordnungsfunktion mit der Maßgabe festgelegt, die Bremskräfte wenigstens näherungsweise an die jeweiligen dynamischen Achslastanteile der Achsen des Fahrzeuges anzupassen und hierdurch eine gleiche Kraftschlußausnutzung zwischen allen Achsen bzw. Rädern und der Fahrbahnoberfläche zu bewirken. Hierdurch kann ein stabiler, vom Fahrer beherrschbarer Fahrzustand auch bei hohen Verzögerungen des Fahrzeuges beibehalten werden. Zur Erzielung eines guten Fahrkomforts und zur Schonung des Fahrzeuges bei Abbremsungen ist es zudem erwünscht, daß die Zuordnungsfunktion keine sprunghaften Änderungen im Sinne von Unstetigkeiten zwischen den Bereichen aufweist.
Ferner ist aus der DE 195 27 419 A1 ein Verfahren zur Steuerung der Bremsanlage eines Fahrzeuges bekannt, bei dem zum Ausbalancieren des Bremsenverschleißes die Bremswirkung an den Rädern abhängig vom Bremsenverschleiß an den Radbremsen mit höherem Verschleiß reduziert wird. Grundgedanke der dortigen Erfindung ist, dass ein elektronisches Steuergerät die Bremswirkung in demjenigen Bremskreis, in dem die kleinere Belagdicke und somit höherer Verschleiß gemessen wurde, durch Ansteuern eines Ventils reduziert. Das dortige Verfahren erfordert somit zunächst einmal eine Erfassung der Belagdicke der Bremsbeläge, wozu dort Sensoren vorgesehen sind. Gemäß dem dortigen Verfahren wird dann je nach Belagdicke eine Reduzierung der Bremswirkung an einzelnen Rädern bzw. Achsen vorgenommen. Dies hat zur Folge, dass aufgrund der automatischen Reduzierung der Bremswirkung der Fahrer des Fahrzeuges gezwungen ist, durch zusätzliche Betätigung des Bremspedals über das Betriebsbremsventil die Bremskraft manuell wieder soweit zu erhöhen, dass das Fahrzeug mit der von ihm gewünschten Verzögerung abgebremst wird. Neben den Verschleißsensoren ist also dort immer ein manuelles Nachregeln durch den Fahrer erforderlich.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein vereinfachtes Verfahren zur Bestimmung einer die Bremskraft repräsentierenden Betriebsgröße anzugeben, das eine einfache Bestimmung der Zuordnungsfunktion und eine Anpassung an die Gegebenheiten unterschiedlicher Fahrzeugtypen mit geringem Aufwand ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch die in den Patentansprüchen 1 und 10 angegebene Erfindung gelöst. Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet der Erfindung sind elektronisch gesteuerte Bremssysteme (EBS) in Fahrzeugen.
Ein Vorteil der Erfindung ist, daß die Zuordnungsfunktion wenigstens in einem ersten und einem zweiten Bereich stückweise linear nach Art eines Polygonzuges ausgebildet ist. Hierdurch wird eine sehr einfache Darstellung der Zuordnungsfunktion mit sehr wenigen Parametern ermöglicht. Außerdem ist eine Bestimmung der Betriebsgröße in Abhängigkeit von der Eingangsgröße der Zuordnungsfunktion mit sehr einfachen Rechenschritten möglich. Bei Verwendung eines in einem elektronischen Steuergerät angeordneten Mikroprozessors zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zudem der Vorteil erreicht, daß durch die Verwendung sehr einfacher Rechenschritte eine besonders kurze Ausführungszeit und ein geringer Speicherbedarf für die entsprechende Programmsequenz in dem Mikroprozessor benötigt werden. Für den Fall, daß die Zuordnungsfunktion noch weitere Bereiche aufweist, ist es vorteilhaft, auch diese Bereiche stückweise linear nach Art eines Polygonzuges auszubilden. Hierdurch ergeben sich ebenfalls die zuvor genannten Vorteile.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird die Zuordnungsfunktion durch wenigstens drei Wertepaare (Z_i; P_i) festgelegt. Wenn die Zuordnungsfunktion z. B. zwei Bereiche aufweist, dann sind für eine Festlegung der Zuordnungsfunktion nur drei Wertepaare erforderlich. Bei Verwendung eines Mikroprozessors zur Ausführung des Verfahrens ist hierdurch ein besonders geringer Speicherbedarf zur Speicherung der Zuordnungsfunktion erforderlich. Als Rechenverfahren zur Bestimmung der Betriebsgröße kann dann eine lineare Interpolation zwischen jeweils zwei der drei Wertepaare erfolgen. Es ist auch vorteilhaft, wenigstens einen Teil des erfindungsgemäßen Verfahrens als ein Unterprogramm des vom Mikroprozessor auszuführenden Programms auszubilden, dem jeweils zwei Wertepaare als Parameter übergeben werden. Hierdurch ergibt sich ein sehr geringer Aufwand an Programmschritten.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung können die Wertepaare (Z_i; P_i) der Zuordnungsfunktion fahrzeugspezifisch nach dem Fahrzeugtyp und der Ausstattung des Fahrzeuges, insbesondere der Bremsanlage, den Fahrzeugabmessungen und der Anzahl der Achsen, festgelegt werden. Durch die Verwendung bekannter oder leicht ermittelbarer Fahrzeugdaten zur Bestimmung der Wertepaare kann auf zeitaufwendige Versuchsreihen und die hierfür notwendigen Meßgeräte verzichtet werden. Statt dessen ist es möglich, einen großen Teil der für die Bestimmung der Wertepaare notwendigen Fahrzeugdaten direkt aus den Fahrzeugpapieren zu verwenden. Es ist außerdem möglich, die Bestimmung der Wertepaare nach Eingabe der Fahrzeugdaten automatisch z. B. von einem Computerprogramm ausführen zu lassen.
In weiteren vorteilhaften Weiterbildungen der Erfindung werden als Wertepaare der Übergangspunkt zwischen dem ersten und dem zweiten Bereich der Zuordnungsfunktion und/oder der Maximalpunkt der Zuordnungsfunktion und/oder der Minimalpunkt der Zuordnungsfunktion, insbesondere der Ansprechdruck der Bremse, verwendet. Hierdurch ist eine besonders einfache Bestimmung der Wertepaare aus bekannten oder sehr leicht ermittelbaren Fahrzeugdaten bzw. aus den sich aus den gesetzlichen Festlegungen für Bremsanlagen gemäß der Richtlinie ECE-13 Serie 09 ergebenden Anforderungen möglich.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist das Verfahren zur Bestimmung der Betriebsgröße für eine Achse als weitere Eingangsgröße die statische Achslast dieser Achse auf. In Abhängigkeit von der statischen Achslast wird dann wenigstens eines der Wertepaare (Z_i; P_i) der Zuordnungsfunktion bestimmt. Durch die Verwendung des Achslastsignals und dessen Berücksichtigung in der Zuordnungsfunktion in der zuvor beschriebenen Weise ist es möglich, unter Heranziehung der Grundgleichung der Mechanik (Kraft = Masse × Beschleunigung) die physikalisch korrekten Absolutwerte der Bremskräfte, gemessen in Newton, an der Fahrzeugachse zur Erzielung eines dem Sollverzögerungssignal entsprechenden Verzögerungswertes auch bei stark unterschiedlicher Beladung einzustellen, ohne daß eine Sensierung der Ist-Verzögerung des Fahrzeuges notwendig ist. Hierdurch ist das Verfahren auch bei Fahrzeugen mit stark variierenden Achslasten, z. B. durch unterschiedliche Beladung bei Nutzfahrzeugen, einsetzbar und erfüllt zugleich die Anforderungen gemäß der Richtlinie ECE-13 Serie 09 über Bremsanlagen bei Nutzfahrzeugen.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung werden die Wertepaare (Z_i; P_i) in Abhängigkeit von der statischen Achslast derart bestimmt, daß die Ordinatenwerte (P_i) linear in Abhängigkeit von der statischen Achslast veränderbar sind und hierbei auf einen zulässigen Bereich, der von jeweils einem Minimalwert bis zu jeweils einem Maximalwert reicht, begrenzt sind. Hierdurch können die veränderbaren Wertepaare der Zuordnungsfunktion sehr einfach automatisch berechnet werden und trotz automatischer Berechnung keine unzu lässigen Werte aufweisen. In vorteilhafter Weise können die Minimalwerte bzw. Maximalwerte ebenfalls aus den Fahrzeugdaten bestimmt werden.
Eine vorteilhafte Einrichtung zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens weist ein Steuergerät auf, dem von einem Bremswertgeber ein Sollverzögerungssignal zugeführt wird und das über Aktuatoren die Bremskraft an den Fahrzeugachsen einstellt. Das Steuergerät weist einen nichtflüchtigen Speicher auf, der wenigstens einen Parameterspeicherbereich enthält, in dem fahrzeugspezifische Daten, insbesondere Daten zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, speicherbar sind. Hierdurch kann das erfindungsgemäße Verfahren sowie die Einrichtung zur Ausführung des Verfahrens in einfacher Weise in verschiedenen Fahrzeugen eingesetzt werden. Bei Verwendung der in den Fahrzeugpapieren aufgeführten Fahrzeugdaten kann eine Speicherung der fahrzeugspezifischen Daten in dem Parameterspeicherbereich des nichtflüchtigen Speichers durch Anschluß eines Diagnosegerätes an das Steuergerät und Eingabe der Daten durch einen Fachmann z. B. über eine numerische Tastatur erfolgen.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Einrichtung weist das Steuergerät eine Schnittstelle auf, die geeignet zum Anschluß einer Barcode-Leseeinrichtung ist. Dies hat den Vorteil, daß die Übertragung und Speicherung der fahrzeugspezifischen Daten in dem Parameterspeicherbereich stark vereinfacht wird und Eingabefehler vermieden werden können. Außerdem ist es dann möglich, die fahrzeugspezifischen Daten als Barcode direkt in den Fahrzeugpapieren abzudrucken und im Falle einer Reparatur bzw. eines Austauschs des Steuergerätes eine erneute Speicherung der fahrzeugspezifischen Daten vereinfacht wird.
Ein weiterer Vorteil der Verwendung von Barcode ist, daß die fahrzeugspezifischen Daten von dem Hersteller des Fahrzeuges zu einer Reparaturwerkstatt oder anderen Anwendern der Daten in einfacher Weise mit derzeit gängigen Kommunikationsmitteln (Brief, Telefax) übermittelt werden können. Aufwendige Einrichtungen zur Datenübermittlung wie z. B. Modems können entfallen.
In einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird bei dessen Einsatz in Anhängefahrzeugen als Übergangspunkt ein Wertepaar festgelegt, das in der Nähe der unteren Bandgrenze für Zuordnungsfunktionen für Bremsanlagen gemäß der Richtlinie ECE-13 Serie 09 angeordnet ist. Durch Anordnung des Minimalpunktes der Zuordnungsfunktion ebenfalls in der Nähe in der unteren Bandgrenze wird der Vorteil erreicht, daß das Anhängefahrzeug im Bereich geringer Fahrzeugverzögerungen ein Abbremsungsverhalten aufweist, das mit dem Abbremsungsverhalten von Anhängefahrzeugen und Zugfahrzeugen ohne ein elektronisch gesteuertes Bremssystem übereinstimmt. Hierdurch sind Anhängefahrzeuge mit elektronisch gesteuertem Bremssystem auch an älteren Zugfahrzeugen, die kein elektronisch gesteuertes Bremssystem aufweisen, einsetzbar, ohne daß unzulässig hohe Kopplungskräfte zwischen Zugfahrzeug und Anhängefahrzeug auftreten.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird als Maximalpunkt ein Wertepaar festgelegt, das in der Nähe der oberen Bandgrenze angeordnet ist. Dies hat den Vorteil, daß das Anhängefahrzeug bei höheren Fahrzeugverzögerungen (Vollbremsungen) besonders gute Verzögerungswerte aufweist und hierdurch auch problemlos mit Zugfahrzeugen neuerer Bauart betrieben werden kann, die ebenfalls hohe Verzögerungswerte erreichen, ohne daß die Gefahr des Einknickens des Lastzuges durch ein Auflaufen eines unterbremsten Anhängerfahrzeuges auf das Zugfahrzeug besteht. Im Falle von Zugfahrzeugen mit geringeren Verzögerungswerten führt diese Weiterbildung der Erfindung zu einer Streckung des gesamten Lastzuges und somit zu einer Beibehaltung eines sicheren Fahrzustandes. Ein weiterer Vorteil dieser Weiterbildung besteht darin, daß zwischen dem Übergangspunkt und dem Maximalpunkt der Zuordnungsfunktion ein gleichmäßiger, linearer Übergang besteht, durch die bei der beschriebenen Streckung des Lastzuges die Kopplungskräfte zwischen Zugfahrzeug und Anhängefahrzeug gleichmäßig erhöht werden und nur bei Vollbremsungen den größten Wert erreichen.
Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels unter Zuhilfenahme von Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung der die Erfindung betreffenden Komponenten einer Bremsanlage eines Fahrzeuges sowie eine Steuereinrichtung dafür und
2 eine grafische Darstellung einer Schar von Zuordnungsfunktionen für die Vorderachse eines Fahrzeuges und
3 eine schematische Darstellung der Verarbeitung der Eingangssignale der Steuereinrichtung zu dem Ausgangssignal und
4 eine Darstellung eines ersten Teils des erfindungsgemäßen Verfahrens als Flußdiagramm und
5 eine Darstellung eines zweiten Teils des erfindungsgemäßen Verfahrens als Flußdiagramm und
6 eine grafische Darstellung einer bevorzugten Zuordnungsfunktion für ein Anhängefahrzeug.
In allen Figuren werden gleiche Bezugszeichen für einander entsprechende Teile und Signale verwendet.
In der 1 sind die Verbindungslinien zwischen den äußeren mechanischen, elektrischen oder elektromechanischen Komponenten (2, 3, 4, 7, 9) mit Signalnamen (M, P, Z) bezeichnet. Diese Verbindungslinien sind unabhängig von der physikalischen Repräsentation der Signale als logische Signalkanäle zu verstehen. Die Richtung des Signalflusses in den Signalkanälen ist durch Pfeile gekennzeichnet. Die in der 1 dargestellten Signalkanäle sind ausschnittsweise auch in der 3 mit gleichen Bezeichnungen dargestellt. Die Signale werden vorzugsweise als elektrische Digitalsignale dargestellt. Als Signalkanäle werden dann elektrische Leitungen benutzt, die z. B. als serielles Bussystem ausgebildet sein können. In diesem Fall können die verschiedenen logischen Signalkanäle gemäß 1 auch als ein einziges Bussystem, an das die Komponenten (2, 3, 4, 7, 9) angeschlossen sind, physikalisch repräsentiert werden.
In der 1 ist ein Teil eines elektrisch steuerbaren Bremssystems (EBS) dargestellt, das als mechanische Komponenten die Radbremsen (5, 6) einer Fahrzeugachse aufweist. Zusätzlich ist an dieser Fahrzeugachse eine Sensiereinrichtung (1, 2) zur Sensierung der momentanen Achslast vorgesehen. In diesem Ausführungsbeispiel besteht die Sensiereinrichtung aus einem Drucksensor (2), der druckmittelseitig mit einem Luftfederbalg (1) verbunden ist und mittels einer Sensierung des Druckes im Luftfederbalg (1) ein die momentane Achslast repräsentierendes Signal (M) an ein Steuergerät (9) abgibt. Das momentane Achslastsignal entspricht zumindest bei stehendem Fahrzeug der statischen Achslast, so daß das Steuergerät (9) den Wert des Signals (M) bei Stillstand des Fahrzeuges speichert und während der Fahrt diesen gespeicherten Wert als statisches Achslastsignal zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet. Mit dem Signal (M) ist daher in allen folgenden Ausführungen das statische Achslastsignal gemeint.
Die Sensiereinrichtung (1, 2) kann alternativ auch als ein Kraftsensor, der direkt die Achslast ermittelt, oder als ein Wegsensor, der die Achslast indirekt unter Berücksichtigung der Federungskennlinie der sensierten Fahrzeugachse bestimmt, ausgebildet sein.
Die Radbremsen (5, 6) sind zur Betätigung mit jeweils einem Aktuator (3, 4) ausgestattet. Die Aktuatoren (3, 4) betätigen über mechanische Gestänge die ihnen jeweils zugeordneten Radbremsen (5, 6). Die Aktuatoren werden mit dem Bremsanforderungssignal (P) beaufschlagt. Zur Umsetzung des Bremsanforderungssignals (P) in eine Betätigungskraft bzw. einen Betätigungshub für die Radbremse ist ein Aktuator vorzugsweise mit einer elektronischen Steuereinrichtung zur Verarbeitung des Bremsanforderungssignals (P), einem Druckmittelanschluß und einem hiermit verbundenen Ventil zur Zuführung des Druckmittels zu einem Stellzylinder ausgestattet. Hierbei steuert die elektronische Steuereinrichtung des Aktuators das Ventil derart, daß der Bremsdruck an der Radbremse dem Bremsanforderungssignal entspricht. Der Druckmittelanschluß des Aktuators ist mit einer hier nicht dargestellten Druckmittelanlage, die z. B. einen Kompressor und einen Druckluftvorratsbehälter aufweisen kann, verbunden.
Ein weiteres Eingangssignal (Z) für das Steuergerät (9) wird von einem Bremswertgeber (7) erzeugt, der mechanisch mit dem Bremspedal (8) des Fahrzeuges verbunden ist. Bei Betätigung des Bremspedals (8) durch den Fahrer gibt der Bremswertgeber (7) ein Signal (Z) ab, das der von dem Fahrer gewünschten Verzögerung des Fahrzeuges entspricht.
Das Steuergerät (9) führt eine Reihe von Steuerungs- und Regelungsaufgaben in dem Fahrzeug aus. Eine dieser Aufgaben besteht darin, in Abhängigkeit von dem Verzögerungswunsch (Z) des Fahrers und der statischen Achslast (M) der Fahrzeugachse und gegebenenfalls unter Zuhilfenahme weiterer Eingangssignale, wie z. B. der Drehgeschwindigkeiten der Fahrzeugräder, die Radbremsen über das Ausgangssignal (P) und gegebenenfalls weitere Ausgangssignale für weitere Fahrzeugachsen derart anzusteuern, daß das Fahrzeug die gewünschte Verzögerung erreicht und während dieser Abbremsung einen stabilen Fahrzustand beibehält. Bei geringen Verzögerungswerten ermittelt das Steuergerät das Ausgangssignal (P) und die gegebenenfalls weiteren Ausgangssignale mit dem Ziel eines gleichmäßigen Bremsenverschleißes zwischen den Fahrzeugachsen. Hierzu führt das Steuergerät (9) verschiedene sich gegenseitig beeinflussende und einander überlagerte Verfahren durch, wie z. B. Blockierschutz (ABS) auf niedrigen Reibwerten, Minimierung des Bremsbelagverschleißes und eine achslastabhängige Bremskraftverteilung zwischen den Achsen des Fahrzeugs. Im Falle von Abbremsungen ohne Blockiertendenz der Fahrzeugräder kann das Ausgangssignal (P) durch eine Zuordnungsfunktion direkt aus den Eingangssignalen (Z, M) bestimmt werden.
Zur Bestimmung des Ausgangssignals (P) mittels einer Zuordnungsfunktion und gegebenenfalls zur Ausführung weiterer Verfahren (ABS) weist das Steuergerät (9) eine Mikroprozessoreinrichtung (18) auf, die in üblicher Weise aus wenigstens einem Mikroprozessor, einem Programmspeicher, einem variablen Datenspeicher und Schnittstellenanschlüssen verfügt. Die Verbindung zwischen dem Mikroprozessor und dem Programmspeicher und dem Datenspeicher erfolgt in üblicher Weise und ist in der 1 nicht im einzelnen dargestellt. Der Mikroprozessoreinrichtung (18) werden die Eingangs- bzw. Ausgangssignale (P, M, Z) über Schnittstelleneinrichtungen (15, 16, 17) zugeführt. Diese Schnittstelleneinrichtungen können z. B. als Analog-/Digital-Wandler, Digital-/Analog-Wandler oder als serielle Schnittstelle ausgebildet sein. Des weiteren ist die Mikroprozessoreinrichtung (18) mit einer weiteren Schnittstelleneinrichtung (10) verbunden, über die ihr weitere Eingangssignale zugeführt werden können.
Die Schnittstelleneinrichtung (10) dient zum Anschluß einer Barcode-Leseeinrichtung (11, 12, 13), die in üblicher Weise als ein der Schnittstelleneinrichtung (10) zugeordnetes Gegenstück (11), einem Anschlußkabel (12) sowie einem Barcode-Lesestift (13) ausgebildet ist. Mittels des Barcode-Lesestiftes (13) können als Barcode (14) dargestellte Daten über die Schnittstelleneinrichtung (10) der Mikroprozessoreinrichtung (18) zugeführt werden, die diese dann entweder direkt verarbeitet oder zum Zwecke späterer Verarbeitung in einem mit der Mikroprozessoreinrichtung (18) verbundenen nichtflüchtigen Speicher (19) speichert.
Der nichtflüchtige Speicher (19) weist üblicherweise mehrere Speicherbereiche (20, 21, 22, 23) auf. Einer dieser Speicherbereiche (22) ist zur Speicherung von mittels der Barcode-Leseeinrichtung eingelesenen Fahrzeugdaten, die zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens benötigt werden, vorgesehen. Dieser im weiteren als Parameterspeicherbereich bezeichnete Speicherbereich (22) kann daher von der Mikroprozessoreinrichtung (18) mittels wahlfreiem Zugriff ausgelesen oder beschrieben werden.
In der 2 ist beispielhaft mittels der durchgezogenen Linien eine Schar von Zuordnungsfunktionen zur Zuordnung des Ausgangssignals (P) zu dem Sollverzögerungssignal (Z) für den Fall einer Vorderachse eines Fahrzeuges dargestellt. Die Schar der Zuordnungsfunktionen weist als Parameter die statische Achslast (M) auf, die zwischen den fahrzeugspezifischen Minimal- bzw. Maximalwerten (M_min, M_max) variieren kann. Diesen Grenzwerten der Achslast (M) sind die Zuordnungsfunktionen (F₁, F₃) zugeordnet. Daher befindet sich die gesamte Menge der Zuordnungsfunktionen in dem Bereich, der durch die Funktionen (F₁, F₃) begrenzt wird. Beispielhaft ist noch eine Zuordnungsfunktion für den Fall einer mittleren Beladung des Fahrzeugs durch die Funktion (F₂) dargestellt.
Im vorliegenden Beispiel wird jede Zuordnungsfunktion durch vier Wertepaare (Z_i; P_i) festgelegt. Der Index i weist somit einen Wertebereich von 0 bis 3 auf.
In der Darstellung gemäß 2 sind bestimmte Kennwerte einer Zuordnungsfunktion, nämlich die Knickpunkte des zum Maximalwert der Achslast (M_max) gehörigen Polygonzuges, mittels gestrichelter Linien markiert. Die Schnittpunkte der gestrichelten Linien mit den Koordi natenachsen sind mit Bezeichnungen (Z₀, Z₁, Z₂, Z₃, P_0,max, P_1,max, P_2,max, P_3,max) versehen. Diese Wertepaare (Z_i; P_i,max) werden als spezifische Daten für das jeweilige Fahrzeug in dem Parameterspeicherbereich (22) gespeichert.
Zusätzlich wird in dem Parameterspeicherbereich (22) noch die höchste zulässige Achslast (M_max) gespeichert. Mittels dieser Daten kann bei Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens einerseits die in der 2 dargestellte Schar von Zuordnungsfunktionen berechnet werden und andererseits unter Verwendung der für die momentane statische Achslast gültigen Zuordnungsfunktion das für die Abbremsung notwendige Ausgangssignal (P) bestimmt werden.
In der 3 ist nach Art eines Blockschaltbildes die Verarbeitung der Eingangssignale (M, Z) und der Daten im Parameterspeicherbereich (22) in den beiden Verfahrensblöcken (24, 25) dargestellt. Das erfindungsgemäße Verfahren ist zur übersichtlicheren Darstellung in zwei Verfahrensblöcke (24, 25) aufgeteilt worden. Es werden jedoch beide Verfahrensblöcke (24, 25) sowie die Verarbeitung der Daten aus dem Parameterspeicherbereich (22) von der Mikroprozessoreinrichtung (18) ausgeführt.
In dem Verfahrensblock (24) wird in Abhängigkeit von der statischen Achslast (M) sowie den Daten (M_max, P_i,max) aus dem Parameterspeicherbereich (22) aus der gesamten Schar von Zuordnungsfunktionen die jeweils gültige Zuordnungsfunktion bestimmt. Hierfür werden nur die Ordinatenwerte (P_i) der Knickpunkte der Zuordnungsfunktion in Abhängigkeit der Achslast variiert. Die Abszissenwerte (Z_i) bleiben konstant. Die in dem Verfahrensblock (24) bestimmten Ordinatenwerte (P_i) werden dem Verfahrensblock (25) zur weiteren Verarbeitung zugeführt.
In dem Verfahrensblock (25) wird in Abhängigkeit von dem Eingangssignal (Z) der jeweils als Ausgangssignal auszugebende Wert (P) auf der durch die Wertepaare (Z_i; P_i) festgelegten Zuordnungsfunktion bestimmt und als Ausgangssignal ausgegeben.
Der Verfahrensblock (24) ist in der 4 als Flußdiagramm dargestellt. Der Verfahrensblock (24) beginnt mit dem Block (26). In den darauf folgenden Zuweisungsblöcken (27, 28, 29, 30) werden den im vorliegenden Beispiel verwendeten vier Ordinatenwerten (P₀, P₁, P₂, P₃) Zahlenwerte zugewiesen, die mittels der mathematischen Formeln gemäß 4 aus den Daten des Parameterspeicherbereichs (22) und der statischen Achslast (M) bestimmt werden. Hierbei erhalten die Ordinatenwerte (P₀, P₁) von der Achslast (M) unabhängige Werte (P_0,max, P_1,max). Die Ordinatenwerte (P₂, P₃) sind von der Achslast (M) abhängig und werden linear mit der Achslast verändert. Der Verfahrensblock (24) endet mit dem Block (31).
In dem in der 5 dargestellten Verfahrensblock (25) wird nach dem Beginn mit dem Block (32) in einem Zuweisungsblock (33) ein Indexzähler (i) auf den Anfangswert 1 gesetzt. Hiernach wird in einer durch den Verzweigungsblock (35) und den Zuweisungsblock (34) gebildeten Programmschleife der Wert des Indexzählers (i) solange erhöht, bis der für den jeweiligen Wert des Sollverzögerungssignals (Z) gültige Abschnitt der Zuordnungsfunktion, der durch das Intervall (Z_i-1; Z_i) festgelegt ist, bestimmt worden ist. In diesem Fall ist die Bedingung Z_i-1 < Z < Z_i erfüllt und der Programmablauf wird mit dem Zuweisungsblock (36) fortgesetzt. In dem Zuweisungsblock (36) wird dann mittels der in der 5 dargestellten mathematischen Formel, die eine Geradengleichung in Zwei-Punkte-Form, aufgelöst nach P, darstellt, das Ausgangssignal (P) berechnet. Der Verfahrensblock (25) endet mit dem Block (37).
In der 6 ist eine bevorzugte Zuordnungsfunktion für Anhängefahrzeuge vorgesehen. In der Darstellung gemäß 6 ist keine Schar von Zuordnungsfunktionen dargestellt, sondern eine für eine bestimmte Achslast bzw. eine bestimmte Fahrzeugbeladung geeignete Zuordnungsfunktion (F₅). Die Zuordnungsfunktion (F₅) liegt innerhalb eines Bandes, das durch die Funktionen (F₄, F₆) begrenzt wird. Diese Bandgrenzen (F₄, F₆) sind durch die Richtlinie ECE-13 Serie 09 für Nutzfahrzeuge vorgeschrieben.
Da in Anhängefahrzeugen üblicherweise kein Bremspedal (8) und somit auch kein Bremswertgeber (7) vorhanden ist, wird das für die Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens notwendige Sollverzögerungssignal (Z) dort mittels eines im Anhängefahrzeug installierten Drucksensors aus dem sogenannten Kupplungskopfdruck gewonnen. Als Kupplungskopf wird eine Einrichtung am Zugfahrzeug verstanden, an die eine anhängerseitige Versorgungsleitung für die Druckmittelversorgung der Bremseinrichtung des Anhängefahrzeuges angeschlossen wird.
Die Funktion (F₄) entspricht näherungsweise einer Zuordnungsfunktion, die für ein Anhängefahrzeug konventioneller Auslegung, d. h. ohne ein elektronisch gesteuertes Bremssystem, typisch ist. Die Funktion (F₆) stellt dagegen eine typische Zuordnungsfunktion für Zugfahrzeuge neuerer Bauart dar, die mit einem elektronisch gesteuerten Bremssystem ausgestattet sind.
Es ist grundsätzlich erforderlich, die bei Abbremsungen eines Lastzuges entstehenden Kopplungskräfte zwischen Zugfahrzeug und Anhängefahrzeug auf zulässige Werte zu begrenzen. Bei Auftreten von sehr großen Schubkräften, z. B. durch höhere Verzögerungswerte des Zugfahrzeuges gegenüber dem Anhängefahrzeug, besteht die Gefahr des Einknickens des Lastzuges, was zu schwer beherrschbaren Fahrzuständen führt. Im Falle sehr großer Zugkräfte, z. B. durch geringere Verzögerungswerte des Zugfahrzeuges gegenüber dem Anhängefahrzeug, ist es möglich, das die Kupplung zwischen Zugfahrzeug und Anhängefahrzeug überlastet und beschädigt wird. Bei einer Anpassung der Kopplungskräfte zwischen Zugfahrzeug und Anhängefahrzeug derart, daß nur zulässige Werte der Kopplungskräfte auftreten können, wird auch von einer Kompatibilität zwischen Zugfahrzeug und Anhängefahrzeug gesprochen.
Bei einer Auslegung der Zuordnungsfunktion gemäß der Funktion (F₅) wird im Bereich geringer Fahrzeugverzögerungen (Z < Z₂) auch bei Anhängefahrzeugen, die mit einem elektronisch gesteuerten Bremssystem ausgestattet sind, ein Abbremsungsverhalten erreicht, das annähernd dem Abbremsungsverhalten eines Anhängefahrzeuges mit konventioneller Bremsanlage entspricht. Bei derartigen Fahrzeugverzögerungen sind somit beide Arten von Anhängefahrzeugen kompatibel zu Zugfahrzeugen mit konventioneller Bremsanlage.
Bei Verwendung beider Arten von Anhängefahrzeugen an Zugfahrzeugen mit elektronisch gesteuertem Bremssystem wird durch ein in die elektronische Steuerung des Zugfahrzeuges integriertes Verfahren zur Minimierung der Kopplungskräfte zwischen Zugfahrzeug und Anhängefahrzeug eine Kompatibilität hergestellt.
Im Bereich höherer Fahrzeugverzögerungen (Z > Z₂) ist die Zuordnungsfunktion (F₅) als Übergangsfunktion von der unteren Bandgrenze (F₄) zu der oberen Bandgrenze (F₆) ausgebildet. Hierdurch steht z. B. bei Notbremsungen die höchstmögliche Bremskraft des Anhängefahrzeuges zur Verfügung.
Bei einer stetigen Erhöhung des Sollverzögerungssignals (Z) ändert sich die Bremskraft gleichmäßig, so daß bei Verwendung eines mit einer derartigen Zuordnungsfunk tion (F₅) ausgestatteten Anhängefahrzeuges an einem mit einer konventionellen Bremsanlage ausgestatteten Zugfahrzeug eine gleichmäßige Erhöhung der Kopplungskräfte erreicht wird und sprunghafte Änderungen vermieden werden. In diesem Fall wird das Anhängefahrzeug gegenüber dem Zugfahrzeug stärker gebremst, so daß der gesamte Lastzug gestreckt wird.
Hierdurch kann bei Notbremsungen das Zugfahrzeug vom Fahrer besser beherrscht werden. Die bei einer derartigen Notbremsung kurzfristig auftretenden erhöhten Kopplungskräfte werden unter den dann gegebenen Umständen als tragbar angesehen, da sie nur kurzfristig auftreten. Bei Verwendung des Anhängefahrzeuges an einem mit einem elektronisch gesteuerten Bremssystem ausgestatteten Zugfahrzeug wird durch die oben beschriebene Regelung der Kopplungskräfte ebenfalls für eine gleichmäßige Abbremsung von Zugfahrzeug und Anhängefahrzeug gesorgt.

Claims

Verfahren zur Bestimmung einer die Bremskraft an wenigstens einer Achse eines wenigstens zwei Achsen aufweisenden Fahrzeuges repräsentierenden Betriebsgröße (P) in Abhängigkeit von wenigstens einer variablen Eingangsgröße, derart dass das Fahrzeug eine gewünschte Verzögerung erreicht, mit folgenden Merkmalen: a) als Eingangsgröße wird ein den Bremswunsch des Fahrers repräsentierendes Sollverzögerungssignal (Z) verwendet, das den Wert der gewünschten Verzögerung des Fahrzeuges darstellt, b) zur Zuordnung der Betriebsgröße (P) zu der Eingangsgröße (Z) ist eine Zuordnungsfunktion (F₂) vorgesehen, die als Ausgangsgröße die Betriebsgröße (P) ausgibt, c) die Zuordnungsfunktion (F₂) weist einen ersten Bereich auf, in dem die Betriebsgröße (P) mit dem Ziel eines gleichmäßigen Bremsenverschleißes zwischen den Achsen des Fahrzeuges bestimmt wird, d) die Zuordnungsfunktion (F₂) weist zusätzlich zu dem ersten Bereich wenigstens einen zweiten Bereich auf, in dem die Betriebsgröße (P) mit dem Ziel einer wenigstens näherungsweisen Anpassung der Bremskraft an den jeweiligen dynamischen Achslastanteil zur Erreichung einer möglichst guten Kraftschlußausnutzung bestimmt wird, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal: e) die Zuordnungsfunktion (F₂) ist wenigstens in dem ersten und dem zweiten Bereich stückweise linear nach Art eines Polygonzuges ausgebildet.
Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuordnungsfunktion (F₂) im gesamten Wertebereich stückweise linear nach Art eines Polygonzuges ausgebildet ist.
Verfahren nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuordnungsfunktion (F₂) durch wenigstens drei Wertepaare (Z_i; P_i) festgelegt wird.
Verfahren nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wertepaare (Z_i; P_i) der Zuordnungsfunktion (F₂) fahrzeugspezifisch nach dem Fahrzeugtyp und der Ausstattung des Fahrzeuges den Fahrzeugabmessungen und der Anzahl der Achsen, festlegbar sind.
Verfahren nach Patentanspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Wertepaar (Z₂; P₂) den Übergangspunkt zwischen dem ersten und dem zweiten Bereich der Zuordnungsfunktion (F₂) angibt.
Verfahren nach einem der Patentansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Wertepaar (Z₃; P₃) den Maximalpunkt der Zuordnungsfunktion (F₂) angibt.
Verfahren nach einem der Patentansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Wertepaar (Z₁; P₁) den Minimalpunkt der Zuordnungsfunktion (F₂) angibt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: a) Als weitere Eingangsgröße des Verfahrens zur Bestimmung der Betriebsgröße (P) für eine Achse ist die statische Achslast (M) dieser Achse vorgesehen, b) die Wertepaare (Z_i; P_i) der Zuordnungsfunktion (F₂) werden in Abhängigkeit der statischen Achslast (M) bestimmt.
Verfahren nach Patentanspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ordinatenwerte (P_i) der Zuordnungsfunktion (F₂) linear in Abhängigkeit der statischen Achslast (M) ausgehend von jeweils einem Minimalwert (P_i,min) bis zu jeweils einem Maximalwert (P_i,max) veränderbar sind.
Einrichtung mit folgenden Merkmalen: a) Es ist ein Steuergerät (9) vorgesehen, dem von einem Bremswertgeber (7) ein Sollverzögerungssignal (Z), das den Bremswunsch des Fahrers repräsentiert, zugeführt wird und das über Aktuatoren (3, 4) die Bremskraft an den Fahrzeugachsen einstellt, b) das Steuergerät (9) weist einen nichtflüchtigen Speicher (19) auf, c) der nichtflüchtige Speicher (19) weist wenigstens einen Parameterspeicherbereich (22) auf, in dem fahrzeugspezifische Daten speicherbar sind, d) das Steuergerät (9) ist zur Ausführung eines Verfahren zur Bestimmung einer die Bremskraft an wenigstens einer Achse eines wenigstens zwei Achsen aufweisenden Fahrzeuges repräsentierenden Betriebsgröße (P) in Abhängigkeit von wenigstens einer variablen Eingangsgröße, derart, dass das Fahrzeug eine gewünschte Verzögerung erreicht, ausgebildet, wobei: da) als Eingangsgröße das den Bremswunsch des Fahrers repräsentierende Sollverzögerungssignal (Z) verwendet wird, das den Wert der gewünschten Verzögerung des Fahrzeuges darstellt, db) zur Zuordnung der Betriebsgröße (P) zu der Eingangsgröße (Z) eine Zuordnungsfunktion (F₂) vorgesehen ist, die als Ausgangsgröße die Betriebsgröße (P) ausgibt, dc) die Zuordnungsfunktion (F₂) einen ersten Bereich aufweist, in dem die Betriebsgröße (P) mit dem Ziel eines gleichmäßigen Bremsenverschleißes zwischen den Achsen des Fahrzeuges bestimmt wird, dd) die Zuordnungsfunktion (F₂) zusätzlich zu dem ersten Bereich wenigstens einen zweiten Bereich aufweist, in dem die Betriebsgröße (P) mit dem Ziel einer wenigstens näherungsweisen Anpassung der Bremskraft an den jeweiligen dynamischen Achslastanteil zur Erreichung einer möglichst guten Kraftschlußausnutzung bestimmt wird, de) die Zuordnungsfunktion (F₂) wenigstens in dem ersten und dem zweiten Bereich stückweise linear nach Art eines Polygonzuges ausgebildet ist.
Einrichtung nach Patentanspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergerät (9) über eine Schnittstelleneinrichtung (10) verfügt, die geeignet zum Anschluß einer Barcode-Leseeinrichtung (11, 12, 13) ist.
Einrichtung nach Patentanspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnittstelleneinrichtung (10) ein Schnittstellenprotokoll aufweist, das geeignet zur Übertragung der fahrzeugspezifischen Daten in den Parameterspeicherbereich (22) des nichtflüchtigen Speichers (19) ist.
Verfahren zur Bestimmung einer die Bremskraft an wenigstens einer Achse eines Anhängefahrzeuges repräsentierenden Betriebsgröße (P) nach einem der Patentansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß als Übergangspunkt ein Wertepaar (Z₂; P₂) festgelegt wird, das in der Nähe der unteren Bandgrenze (F₄) für Zuordnungsfunktionen für Bremsanlagen gemäß der Richtlinie ECE-13 Serie 09 angeordnet ist.
Verfahren nach einem der Patentansprüche 5 bis 9 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß als Minimalpunkt ein Wertepaar (Z₁; P₁) festgelegt wird, das in der Nähe der unteren Bandgrenze (F₄) für Zuordnungsfunktionen für Bremsanlagen gemäß der Richtlinie ECE-13 Serie 09 angeordnet ist.
Verfahren nach einem der Patentansprüche 5 bis 9 oder 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß als Maximalpunkt ein Wertepaar (Z₃; P₃) festgelegt wird, das in der Nähe der oberen Bandgrenze (F₆) für Zuordnungsfunktionen für Bremsanlagen gemäß der Richtlinie ECE-13 Serie 09 angeordnet ist.