DE19726116A1 - Verfahren zur Abbremsung eines Fahrzeugs - Google Patents
Verfahren zur Abbremsung eines FahrzeugsInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abbremsung ei
nes Fahrzeugs nach dem Oberbegriff des Patentan
spruchs 1. Darin steht der Begriff "Bremse" als Sammel
begriff für alle an der Bremskrafterzeugung beteiligten
Bauteile. Diese Aussage soll auch gelten, soweit im
folgenden die Begriffe "Vorderachsbremse" und
"Hinterachsbremse" verwendet werden.
Ein solches Verfahren stellt unter den Voraussetzungen
entsprechend ausgelegter und gewarteter Bremse/n die
Erzielung der durch das Verzögerungsanforderungssignal
des Fahrers geforderten Bremsverzögerung sicher.
Eine Bremsanlage, die nach einem solchen Verfahren be
trieben wird, wird häufig als "verzögerungsgeregelte
Bremsanlage" bezeichnet.
Ein in der DE 41 42 670 A1 ab Spalte 5 Zeile 49 als
"Vereinfachung" beschriebenes Verfahren der eingangs
genannten Art läuft in der Bremsanlage gemäß der
DE 41 42 670 A1 ab.
Dieses Verfahren setzt die Gewinnung eines Lastsignals
mittels eines Lastsensors voraus. Ein Lastsensor bedeu
tet, insbesondere in Verbindung mit den zugehörigen
Einbauteilen, einen erheblichen Aufwand.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein
Verfahren der eingangs genannten Art mit einfachen Mit
teln so fortzubilden, daß es keines Lastsensors bedarf.
Diese Aufgabe wird durch die in dem Patentanspruch 1
angegebene Erfindung gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltun
gen und Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen an
gegeben.
Ein Lastsensor hat auch, insbesondere in Verbindung mit
seinen Einbauteilen, einen beträchtlichen Bedarf an
Einbauraum. Er kann auch, insbesondere unter widrigen
Einbau- und Einsatzbedingungen, störanfällig sein. Auch
unter diesen Gesichtspunkten ist die Erfindung vorteil
haft.
Ist die bisher erwähnte Bremse nicht die einzige des
Fahrzeugs, sondern, beispielweise, eine Vorderachs
bremse, und weist das Fahrzeug außerdem wenigstens eine
Hinterachsbremse auf, so kann die Erfindung derart
fortgebildet werden, daß sie die benötigte Bremskraft
durch Zuteilung von Zuspannenergien zu den Bremsen nach
vorgegebenen Zuteilungsregeln so auf die Bremsen ver
teilt, daß das Fahrzeug und/oder die Bremsen ein ge
wünschtes Bremsverhalten zeigen.
Dabei ermöglicht die Erfindung ein beliebiges gewünsch
tes Bremsverhalten. Beispielsweise ist es denkbar, daß
die Erfindung bei einer Bremsbetätigung die Zuspanne
nergien immer in einem festen Verhältnis zueinander
hält oder die eine Bremse ständig einsetzt, während es
die andere Bremse nur bei bestimmten Werten der varia
blen Größen der Zuteilungsregeln einsetzt. Überwiegend
besteht das gewünschte Bremsverhalten aber in einem
gleichmäßigen Bremsverschleiß gewährenden Bremseinsatz
(verschleißoptimierter Bremseinsatz) oder in einem ein
Bremsschleudern des Fahrzeugs vermeidenden Bremseinsatz
(stabilitätsoptimierter Bremseinsatz) oder in einer
Kombination beider Einsatzarten. Eine solche Kombina
tion liefert das bereits erwähnte Verfahren nach der
DE 41 42 670 A1 (auf die die US-A-5 338 106 zurück
geht). Dieses Verfahren setzt die Bremsen bei kleineren
Verzögerungsanforderungssignalen verschleißoptimiert
und bei größeren Verzögerungsanforderungssignalen ange
nähert stabilitätsoptimiert ein. Die Einschränkung
"angenähert" ist geboten, weil, wie in der
DE 41 42 670 A1 ausführlich abgehandelt ist, eine Kom
bination von verschleißoptimierten und idealem stabili
tätsoptimiertem Bremseinsatz nicht möglich ist.
Die Erfindung kann auch derart fortgebildet werden, daß
sie die abgestimmte Mitbetätigung einer Anhängerbrems
anlage ermöglicht.
Der Begriff "Zuspannenergie" ist vorliegend nicht
streng physikalisch zu verstehen, sondern als Sammelbe
griff für alle physikalischen Größen, bei deren Zufüh
rung eine Bremse eine Bremskraft erzeugt. Als Zuspann
energie kommen beispielsweise elektrische Größen wie
Strom und Spannung oder mechanische Größen wie Druck in
Betracht. Im Falle von Druck als Zuspannenergie sind
als Energieträger flüssige oder gasförmige Druckmittel,
z. B. Druckluft, gebräuchlich.
Die Erfindung wird nunmehr unter Angabe weiterer Vor
teile anhand einer schematisch zeichnerisch dargestell
ten beispielhaften, für die Ausführung der Erfindung
geeigneten, Bremsanlage erläutert. Dabei bedeuten
durchgezogene Verbindungslinien Zuspannenergieleitungen
und strichpunktierte Verbindungslinien Signal- bzw.
Steuerleitungen.
Die in der Zeichnung dargestellte Bremsanlage enthält
eine Vorderachsbremse (15) und eine Hinterachsbremse
(8), die durch die Zufuhr von Zuspannenergie (Ev, Eh)
betätigt werden. Die Bremsen (15, 8) können die einzi
gen an der jeweiligen Achse sein, können aber, was der
Regelfall ist, stellvertretend für mehrere, auf die
Fahrzeugseiten verteilte Bremsen an der jeweiligen
Achse stehen. Jede Bremse (15, 8) besteht aus einer die
Bremskraft erzeugenden Radbremse (14 bzw. 9) und einer
die Zuspannenergie (Ev bzw. Eh) empfangenden und in
eine Zuspannkraft für die zugeordnete Radbremse (14
bzw. 9) umformenden Zuspanneinrichtung (16 bzw. 7) so
wie Übertragungsteilen, die nicht näher bezeichnet
sind.
Für jede Bremse (15 bzw. 8) enthält die Bremsanlage ei
nen Zuspannenergiespeicher (12 bzw. 11). Diese werden
in bekannter Weise von nicht dargestellten Versorgungs
einrichtungen auf vollen Energieinhalt aufgeladen und
gehalten.
Zu ihrer Betätigung enthält die Bremsanlage eine elek
trische Steuereinrichtung. Diese besteht in der Grund
ausführung der Bremsanlage aus einem elektrischen
Bremswertgeber (4), einer Steuerelektronik (3), einem
Verzögerungsgeber (1), einer Zuteilelektronik (17) und
einem elektrisch steuerbaren Energiezuteiler (13 bzw.
10) für jede Bremse (15 bzw. 8). Die Energiezuteiler
(13 bzw. 10) sind in der Zuspannenergieleitung zwischen
der zugeordneten Bremse (15 bzw. 8), d. h. deren Zu
spanneinrichtung (16 bzw. 7), und dem zugeordneten Zu
spannenergiespeicher (12 bzw. 11) angeordnet. Außerdem
können zu der Steuereinrichtung, je nach Bauart der
Energiezuteiler (13, 10) noch die jeweilige Zuspanne
nergie (Ev bzw. Eh) erfassende Energiesensoren gehören,
die auch in den jeweiligen Energiezuteiler (13 bzw. 10)
integriert sein können. Sind die dargestellten Bremsen
(15, 8) nicht die einzigen, kann ein Energiezuteiler
für jede Bremse oder ein gemeinsamer Energiezuteiler
für die Bremsen einer Achse vorgesehen sein.
Alle bisher erwähnten Komponenten der Bremsanlage mit
Ausnahme der Elektroniken (3, 17) sind von geläufigen
Bauarten. Ist beispielsweise die Bremsanlage für Druck
als Zuspannenergie ausgelegt, so bestehen die Versor
gungseinrichtung aus einem Kompressor bzw. einer Pumpe
sowie Nebeneinrichtungen wie Druckregler, Filter, Si
cherungseinrichtungen usw., die Energiespeicher (12,
11) aus Vorratsbehältern, die Zuspanneinrichtungen (16,
7) aus Bremszylindern und die Energiezuteiler (13, 10)
aus elektrisch gesteuerten Ventilen. Für den Verzöge
rungssignalgeber (1) kommt jede geeignete Bauart in Be
tracht. Gehört zu der Bremsanlage, wie heutzutage üb
lich, eine nicht dargestellte Blockierschutzanlage, so
kann die zugehörige Blockierschutzelektronik als Verzö
gerungssignalgeber (1) herangezogen werden. Diese bil
det aus dem Drehverhalten der Fahrzeugräder ein Verzö
gerungssignal, welches als das weiter unten näher be
handelte Ist-Verzögerungssignal (SZist) dienen kann.
Diese Lösung ist ohne zusätzlichen Geräteaufwand aus
führbar und deshalb besonders vorteilhaft.
Die erwähnten Elektroniken (3, 17) können aus bekannten
Bauarten abgeleitet werden. Diese brauchen nur in für
den Fachmann geläufiger Weise auf die weiter unten be
schriebenen Funktionen programmiert bzw. in ihren Pro
grammen und, eventuell, bauteilmäßig adaptiert zu wer
den.
Der Ausgang des Bremswertgebers (4) ist mit einem Ein
gang der Steuerelektronik (3) und, parallel dazu, mit
einem Eingang der Zuteilelektronik (17) verbunden. Ein
weiterer Eingang der Steuerelektronik (3) ist mit dem
Verzögerungssignalgeber (1) verbunden. Der Ausgang der
Steuerelektronik (3) ist mit einem weiteren Eingang der
Zuteilelektronik (17) verbunden. Ausgänge der Zuteil
elektronik (17) sind jeweils mit dem Steuerteil eines
Energiezuteilers (13 bzw. 10) verbunden.
Zur Verdeutlichung der genannten Verbindungen sind die
Elektroniken (3 und 17) als getrennte Baueinheiten dar
gestellt. In ausgeführten Bremsanlagen sind die Elek
troniken (3 und 17) aber häufig, wie durch eine gestri
chelte Einfassung (18) angedeutet ist, baulich und
funktionell teilweise oder vollständig ineinander inte
griert. Auch eine teilweise oder vollständige Integra
tion der Elektroniken (3 und 17) in die Blockierschutz
elektronik, ist üblich.
Die Wirkprinzipien der Bremsanlage lassen sich am klar
sten am Beispiel einer Bremsanlage mit einer Bremse
oder Bremsen an einer Achse herausarbeiten. Für die
nunmehr folgende Funktionsbeschreibung wird deshalb zu
nächst angenommen, nur eine der Bremsen, beispielsweise
die Vorderachsbremse (15), sei vorhanden.
Unter "Bremskraft" ist im folgenden stets die Brems
kraft zwischen Reifen und Fahrbahn zu verstehen.
In der Steuerelektronik (3) ist ein Verknüpfungssignal
(SV) gespeichert. Dessen aktuellen Wert hat die Steuer
elektronik (3) durch Aktualisierung eines während der
Produktion der Steuerelektronik (3) und/oder des Fahr
zeugs eingegebenen Anfangswertes bei vorangegangenen
Bremsbetätigungen auf die weiter unten beschriebene
Weise selbst ermittelt.
In der Zuteilelektronik (17) sind Bemessungsregeln für
die Bemessung eines Vorderachs-Zuspannenergiesignals
(SEv) gespeichert.
Zur Betätigung der Bremsanlage wirkt der Fahrer über
ein Betätigungsorgan (5), welches in der Zeichnung als
Pedal angedeutet ist, auf den Bremswertgeber (4) ein.
Dieser gibt daraufhin an seinem Ausgang an die Steuer
elektronik (3) und die Zuteilelektronik (17) ein Verzö
gerungsanforderungssignal (SZsoll) ab, dessen Wert von
der Kraft des Fahrers auf das Betätigungsorgan (5)
und/oder von dessen Betätigungsweg abhängt.
Mit dem Verzögerungsanforderungssignal (SZsoll) fordert
der Fahrer eine Bremsverzögerung (Zsoll).
Die Steuerelektronik (3) gibt bei Erhalt des Verzöge
rungsanforderungssignals (SZsoll) das Verknüpfungs
signal (SV) an die Zuteilelektronik (17) aus.
Die Zuteilelektronik (17) stellt bei Erhalt des Verzö
gerungsanforderungssignals (SZsoll) und des Verknüp
fungssignal (SV) deren Werte fest, errechnen damit nach
den eingespeicherten Bemessungsregeln ein Vorderachs-
Zuspannenergiesignal (SEv) und gibt dieses an den Steu
erteil des zugeordneten Energiezuteilers (13) aus. Der
Energiezuteiler (13) läßt daraufhin aus dem zugeordne
ten Zuspannenergiespeicher (12) entsprechend dem Wert
des Vorderachs-Zuspannenergiesignals (SEv) Zuspannener
gie (Ev) zu der Zuspanneinrichtung (16) der Vorderachs
bremse (15) durch. Deren Radbremse (14) erzeugt darauf
hin eine der Vorderachs-Zuspannenergie (Ev) entspre
chende Bremskraft (Bv). Diese ruft eine Bremsverzöge
rung (Zist) des Fahrzeugs hervor.
Der Verzögerungsgeber (1) ermittelt die Bremsverzöge
rung (Zist) und gibt ein entsprechendes Ist-Verzöge
rungssignal (SZist) an die Steuerelektronik (3) ab.
Die Steuerelektronik (3) vergleicht in einem vorgegebe
nen Takt das Ist-Verzögerungssignal (SZist) mit dem
Verzögerungsanforderungssignal (SZsoll). Weicht das
Ist-Verzögerungssignal (SZist) nicht von dem Verzöge
rungsanforderungssignal (SZsoll) ab, so ist die Brems
verzögerung (Zist) gleich der geforderten (Zsoll).
Die zur Erzeugung der geforderten Bremsverzögerung er
forderliche Vorderachs-Bremskraft (Bv) beträgt nach dem
dynamischen Grundgesetz (Newton)
Bv = m.Zsoll (I)
mit der Fahrzeugmasse m.
Die Beziehung unterstreicht die allgemein geläufige
Tatsache, daß bei gegebener Verzögerungsanforderung
(Zsoll) die dazu erforderliche Bremskraft (B) von der
Fahrzeugmasse (m) abhängt.
Zwischen Zsoll und dem entsprechenden Verzögerungsan
forderungssignal (SZsoll) besteht die Beziehung
Zsoll = U.SZsoll (II)
mit U als Umrechnungsfaktor. Deshalb läßt sich Bezie
hung (I) in der Form
Bv = m.U.SZsoll (III)
schreiben.
Andererseits gilt für die Vorderachs-Bremskraft
Bv = Rv.(Ev-Ev0) (IV),
worin
Rv der Radbremsfaktor, der angibt, wieviel Brems kraft pro Einheit Zuspannenergie die betrachtete Vorderachsbremse (15) abgibt, und
Ev0 die Ansprech-Energie, bei der die Bremskraft abgabe der Vorderachsbremse (15) beginnt,
sind.
Rv der Radbremsfaktor, der angibt, wieviel Brems kraft pro Einheit Zuspannenergie die betrachtete Vorderachsbremse (15) abgibt, und
Ev0 die Ansprech-Energie, bei der die Bremskraft abgabe der Vorderachsbremse (15) beginnt,
sind.
Zwischen (Ev-Ev0) und dem entsprechenden Vorderachs-
Zuspannenergiesignal (SEv-SEv0) besteht die Beziehung
Ev-Ev0 = K.(SEv-SEv0) (V)
mit K als Umrechnungsfaktor.
Aus (III), (IV) und (V) läßt sich herleiten
Bisher mögen das Fahrzeug die Fahrzeugmasse m1 und das
in der Steuerelektronik (3) gespeicherte Verknüpfungs
signal SV den Wert SV1 besessen haben.
Nun sei angenommen, die Fahrzeugmasse werde durch Zula
dung von m1 auf m2 vergrößert.
Bei der ersten Bremsung nach der Zuladung beginnt die
Bremsanlage wie bisher zu arbeiten, d. h. die Steuer
elektronik (3) gibt an die Zuteilelektronik (17) das
bisher zutreffende Verknüpfungssignal (SV1) aus, so daß
auch die Vorderachsbremse (15) im Ergebnis die bishe
rige Bremskraft erzeugt. Diese reicht aber nicht aus,
angesichts der vergrößerten Fahrzeugmasse (m2) die ge
forderte Bremsverzögerung (Zsoll) zu erbringen. Die
Steuerelektronik (3) wird deshalb eine Abweichung des
von dem Verzögerungsgeber (1) empfangenen Ist-Verzöge
rungssignals (SZist) von dem Verzögerungsanforderungs
signal (SZsoll) feststellen. Die Steuerelektronik (3)
erhöht nun den Wert SV1 des Verknüpfungssignals (SV)
von Takt zu Takt stufenweise bis auf einen Wert SV2,
bei dem die Vorderachs-Bremskraft (Bv) eine Bremsverzö
gerung (Zist) erbringt, deren zugehöriges Ist-Verzöge
rungssignal (SZist) nicht mehr von dem Verzögerungsan
forderungssignal (SZsoll) abweicht. Bricht der Fahrer
die Bremsbetätigung vorher ab, so setzt die Steuerelek
tronik (3) die stufenweise Erhöhung des Verknüpfungs
signals (SV) bei der nächsten Bremsbetätigung mit dem
zuletzt erreichten Wert als Anfangswert fort.
Analog zu dem Vorstehenden verringert die Steuerelek
tronik (3) nach einer Fahrzeug-Entladung mit einer Ver
ringerung der Fahrzeugmasse (m) den Wert des Verknüp
fungssignals (SV) von Takt zu Takt stufenweise.
Das Verknüpfungssignal ändert sich also im gleichen
Sinn wie die Fahrzeugmasse. Formel (VI) kann deshalb
durch eine Beziehung
ersetzt werden, die auch in der Form
geschrieben werden kann, worin (M) ein die jeweilige
Relation zwischen Fahrzeugmasse (m) und Verknüpfungs
signal (SV) zum Ausdruck bringender Koeffizient ist.
In dieser Beziehung verknüpft also das Verknüpfungs
signal (SV) das Verzögerungsanforderungssignal (SZsoll)
und das zugeordnete Vorderachs-Zuspannenergiesignal
(SEv) und damit auch die zugeordnete Bremskraft (Bv)
Das Verknüpfungssignal (SV) übernimmt deshalb die Rolle
des Lastsignals des Stands der Technik und macht damit
den im Stand der Technik erforderlichen Lastsensor ent
behrlich.
Die Beziehung (VIIa bzw. VIIb) gibt, wenigstens im Er
gebnis, die in der Zuteilelektronik (17) gespeicherten
Bemessungsregeln wieder.
In einer anderen Ausgestaltung verändert die Steuer
elektronik (3) während des Erhalts eines Verzögerungs
anforderungssignals (SZsoll), also während einer Brems
betätigung, das Verknüpfungssignal (SV) nicht, sondern
nur beim Erlöschen des Verzögerungsanforderungssignals
(SZsoll), also nach Abschluß einer Bremsbetätigung. In
dieser Ausgestaltung verändert die Steuerelektronik (3)
während einer Bremsbetätigung bei einer Abweichung des
Ist-Verzögerungssignals (SZist) in dem vorgegebenen
Takt stufenweise ein Hilfssignal (SR), bis die Abwei
chung verschwindet. Das Hilfssignal (SR) gibt die Steu
erelektronik (3) an einem anderen Ausgang an die Zu
teilelektronik (17) ab. Diese ist in diesem Fall so
ausgebildet, daß sie während des Erhalts eines Verzöge
rungsanforderungssignals (SZsoll), also während einer
Bremsbetätigung, in die Bemessungsregel gemäß Beziehung
(VIIa bzw. VIIb) das Produkt (SZsoll.SR) aus dem Ver
zögerungsanforderungssignal (SZsoll) und dem
Hilfssignal (SR) einsetzt. Nach Abschluß der Bremsbetä
tigung aktualisiert dann die Steuerelektronik (3) das
Verknüpfungssignal (SV) nach dem letzten Wert oder ei
nem anderen Wert, z. B. einem Mittelwert, des
Hilfssignals (SR).
In der Regel wird die Steuerelektronik (3) so ausgebil
det, daß sie auf eine Abweichung des Ist-Verzögerungs
signals (SZist) erst erkennt, wenn diese eine vorbe
stimmte Toleranzbreite erreicht oder überschreitet. Die
Toleranzbreite kann einerseits wegen unvermeidbarer Ge
rätestreuungen, andererseits zur Neutralisation gering
fügiger dynamischer Vorgänge während der Bremsbetäti
gung erforderlich sein.
Häufig unterliegt das Fahrzeug beim Beginn einer Brems
betätigung einer Anfangsverzögerung bzw. einer Be
schleunigung, die als negative Anfangsverzögerung anzu
sehen ist. Eine solche Anfangsverzögerung kann auf ei
ner anderen Bremseinrichtung (z. B. verschleißlose Dau
erbremse wie Motorbremse oder Retarder) und/oder Fahr
widerständen und/oder ansteigender oder abfallender
Fahrbahn beruhen. Eine solche Anfangsverzögerung kann
Folgen für die Bremsanlage oder für den Fahrer haben,
wie sie in der DE 41 31 169 A1 (auf die die US-A-5 599 072
zurückgeht) ausführlich beschrieben sind.
Sollen solche Folgen umgangen werden, kann die bisher
beschriebene Grundausführung der Bremsanlage fortgebil
det werden. In dieser Fortbildung speichern die Steu
erelektronik (3) bei Erhalt des Verzögerungsanforde
rungssignals (SZsoll) das vorhandene Ist-Verzögerungs
signal als Anfangs-Verzögerungssignal (SZist0). Sodann
bildet sie bei jedem Takt die Differenz zwischen dem
gerade empfangenen momentanen Ist-Verzögerungssignal
(SZistM) und dem Anfangs-Verzögerungssignal (SZist0)
und verwendet diese Differenz (SZistM-SZist0) als
Ist-Verzögerungssignal (SZist) zum Vergleich mit dem
Verzögerungsanforderungssignal (SZsoll).
Es kann vorkommen, daß die Vorderachsbremse (15) sich
ihrer Belastungsgrenze nähert und, je nach Bremsenbau
art, deshalb die Vorderachs-Bremskraft (Bv) abfällt.
Wegen dieses Bremskraftabfalls fallen die Bremsverzöge
rung (Zist) sowie auch das Ist-Verzögerungssignal
(SZist) ab, so daß sich eine Abweichung des letzteren
von dem Verzögerungsanforderungssignal (SZsoll) ein
stellt. Die Steuerelektronik (3) reagiert darauf wie
auf eine Vergrößerung der Fahrzeugmasse (m), d. h., je
nach Ausgestaltung, mit einer Vergrößerung des Ver
knüpfungssignals (SV) bzw. des Hilfssignals (SR). Die
Zuteilelektronik (17) erhöht daraufhin das Vorderachs-
Energiesignal (SEv) mit dem Ergebnis, daß die ursprüng
liche Bremskraft (Bv) wiederhergestellt wird. Dabei
kann die sich ihrer Belastungsgrenze nähernde Vorder
achsbremse (15) zusätzlich belastet und gefährdet wer
den.
Dieses Verhalten kann durch eine Fortbildung der Steu
erelektronik (3) oder der Zuteilelektronik (17) vermie
den werden. Bei dieser Fortbildung erhöhen bei Annähe
rung der Vorderachsbremse (15) an ihre Belastungsgrenze
entweder die Steuerelektronik (3) nicht das Ver
knüpfungssignal (SV) bzw. das Hilfssignal (SR) oder die
Zuteilelektronik (17) bei gleichbleibenden Verzöge
rungsanforderungssignal (SZsoll) nicht das Vorderachs-
Zuspannenergiesignal (SEv). Als Folge dieser Fortbil
dung spürt der Fahrer bei Annäherung der Vorderachs
bremse (15) an ihre Belastungsgrenze ein Nachlassen der
Bremswirkung (Fading), so daß er seine Fahrweise darauf
einstellen kann.
In einer anderen Ausgestaltung löst der Erkennungsfall
einer Annäherung an die Belastungsgrenze eine Be
lastungs-konform verminderte Anpassung des Verknüp
fungssignals (SV) bzw. des Hilfssignals (SR) aus.
Die Annäherung der Vorderachsbremse (15) an ihre Bela
stungsgrenze kann der Steuerelektronik (3) bzw. der Zu
teilelektronik (17) auf verschiedene Weise mitgeteilt
werden. Eine Möglichkeit ist die Anordnung eines oder
mehrerer Temperatursensoren an der Vorderachsbremse (15),
insbesondere an deren Radbremse (14), die mit
Eingängen der Steuerelektronik (3) bzw. der Zuteilelek
tronik (17) verbunden sind und entweder kontinuierliche
Temperatursignale oder Grenztemperatursignale abgeben.
Die Steuerelektronik (3) bzw. die Zuteilelektronik (17)
sind in diesem Fall so ausgebildet, daß sie bei Erhalt
eines der Grenztemperatur entsprechenden Temperatursi
gnals bei unverändertem Verzögerungsanforderungssignal
(SZsoll) das Verknüpfungssignal (SV) bzw. das
Hilfssignal (SR) bzw. das Vorderachs-Zuspannenergiesi
gnal (SEv) solange konstant halten, wie das betreffende
Temperatursignal ansteht bzw. wie die Bremsbetätigung
dauert.
In der Figur ist beispielhaft ein der Vorderachsbremse
(15) zugeordneter und mit einem Eingang der Steuerelek
tronik (3) verbundener Temperatursensor (2) andeutet.
Andere Möglichkeiten, die Annäherung der Vorderachs
bremse (15) an ihre Belastungsgrenze festzustellen,
sind, in der Steuerelektronik (3) und/oder in der Zu
teilelektronik (17) Algorithmen für ein mathematisches
Aufheizmodell oder ein mathematisches Belastungs-Kommu
lierungsmodell zu speichern, welche den Belastungszu
stand der Vorderachsbremse aus Werkstoffkennwerten wie
beispielsweise der Wärmekapazität sowie aus den Zu
spannenergien, den Radgeschwindigkeiten, den Betäti
gungszeiten, den Abkühlzeiten usw. ermitteln.
Nun sei angenommen, das Fahrzeug sei als Zugfahrzeug
zur Koppelung mit einem Anhänger eingerichtet, und die
ser habe eine Anhängerbremsanlage, die in üblicher
Weise durch ein in dem Zugfahrzeug erzeugtes Anhänger-
Steuersignal (SAH) gesteuert wird.
Wie das Anhänger-Steuersignal (SAH) erzeugt wird, hängt
von der Ausbildung der Anhängerbremsanlage ab.
So gibt es Anhängerbremsanlagen mit selbsttätiger
lastabhängiger Bremskraftregelung. Diese bewirken, daß
bei jedem Beladungszustand des Anhängers jedem Wert des
Anhänger-Steuersignals (SAH) eine bestimmte Anhänger-
Bremsverzögerung oder eine Anhänger-Bremsverzögerung
innerhalb einer vorgegebenen Bandbreite zugeordnet ist.
Eine derartige Anhängerbremsanlage und die Bremsanlage
des Zugfahrzeugs sind hinsichtlich der Richtungsstabi
lität des von dem Zugfahrzeug und dem Anhänger gebilde
ten Fahrzeugzuges bei einer Bremsbetätigung gut aufein
ander abgestimmt, wenn für das Anhänger-Steuersignal
(SAH) und die Zugfahrzeug-Bremsverzögerung die gleiche
oder wenigstens eine ähnliche Zuordnung gilt.
Eine solche Abstimmung der Bremsanlagen schreibt bei
spielsweise eine für viele europäische Länder maßgeb
liche "Richtlinie der Europäischen Gemeinschaften",
kurz EG-Richtlinie genannt, für bestimmte Fahrzeugklas
sen in Gestalt von "Anpassungsbändern" (compatibility
bands) vor.
Im Falle einer solchen Anhängerbremsanlage kann grund
sätzlich das Verzögerungsanforderungssignal (SZsoll)
auch als Anhänger-Steuersignal (SAH) dienen, sofern die
Zuordnung zwischen dem Verzögerungsanforderungssignal
(SZsoll) und der Zugfahrzeug-Bremsverzögerung genau
oder innerhalb der genannten Bandbreite gleich der Zu
ordnung zwischen dem Anhänger-Steuersignal (SAH) und
der Anhänger-Bremsverzögerung ist. In der Regel muß
aber das Anhänger-Steuersignal (SAH) durch Umformung
und Aufbereitung aus dem Verzögerungsanforderungssignal
(SZsoll) gebildet werden, und dies geschieht in der Zu
teilelektronik (17).
Die Zuteilelektronik (17) nimmt die Umformung und Auf
bereitung des Verzögerungsanforderungssignals (SZsoll)
zu dem Anhänger-Steuersignal (SAH) anhand eingespei
cherter Algorithmen und, soweit erforderlich, einge
speicherter Einflußgrößen vor und gibt das Anhänger-
Steuersignal (SAH) an einem Ausgang an eine mit diesem
Ausgang verbundene Anhängersteuerleitung (6) ab. In der
Regel wird dabei das Anhänger-Steuersignal (SAH) in ei
ner bestimmten Relation zu dem Verzögerungsanforde
rungssignal (SZsoll) stehen. Zusätzlich kann die Zutei
lelektronik (17) so ausgebildet sein, daß sie bei der
Bildung des Anhänger-Steuersignals (SAH) auch die Fahr
zeugmasse (m) in Gestalt des Verknüpfungssignals (SV)
berücksichtigt. Dadurch ermöglicht sie eine auf die
Fahrzeugmasse (m) abgestimmte Lage der Zuordnung zwi
schen der Fahrzeug-Bremsverzögerung und dem Anhänger-
Steuersignal (SAH) innerhalb der erwähnten, etwa vorge
gebenen Bandbreite.
Andere Anhängerbremsanlagen haben keine selbsttätige
lastabhängige Bremskraftregelung. Derartige Anlagen
ordnen jedem Anhänger-Steuersignal (SAH) eine bestimmte
Bremskraft zu, woraus bei gegebenem Anhänger-Steuersi
gnal (SAH) für verschiedene Anhängermassen auch unter
schiedliche Anhänger-Bremsverzögerungen folgen. Durch
ein auf die bisher beschriebene Art gebildetes Anhän
ger-Steuersignal (SAH) ist eine gute Abstimmung zwi
schen einer solchen Anhängerbremsanlage und der Brems
anlage des Zugfahrzeugs nicht möglich.
Eine Möglichkeit, eine derartige Anhängerbremsanlage
auf die Bremsanlage des Zugfahrzeugs abzustimmen, bie
tet eine Koppelkraftregelung, wie sie beispielsweise in
der DE 42 43 245 A1 (auf die die US-A-5 403 073 zurück
geht) beschrieben ist, welche die Koppelkraft zwischen
dem Zugfahrzeug und dem Anhänger mittels des Anhänger-
Steuersignals auf null oder einen Sollwert einregelt.
Eine Koppelkraftregelung setzt eine Kraftsensierung und
zusätzliche Regeleinrichtungen voraus und ist deshalb
aufwendig. Die dargestellte Bremsanlage vermeidet die
sen Aufwand und ermöglicht dennoch eine gut abgestimmte
Mitbetätigung der Anhängerbremsanlage.
Zu diesem Zweck bemißt im Falle einer Anhängerbremsan
lage ohne lastabhängige Bremskraftregelung die Zuteil
elektronik (17) bei Erhalt eines Verzögerungsanforde
rungssignals (SZsoll) das Anhänger-Steuersignal (SAH)
nach dem Produkt (SV.SZsoll) aus dem Verknüpfungssignal
(SV) und dem Verzögerungsanforderungssignal (SZsoll)
In der Ausgestaltung, in der im Zugfahrzeug während ei
ner Bremsbetätigung das Verknüpfungssignal (SV) nicht
verändert wird, sondern das Hilfssignal (SR), bemißt
die Zuteilelektronik (17) bei Erhalt eines Verzöge
rungsanforderungssignals (SZsoll) das Anhänger-Steuer
signal (SAH) nach dem Produkt (SV.SR.SZsoll) aus dem
Verknüpfungssignal (SV), dem Hilfssignal (SR) und dem
Verzögerungsanforderungssignal (SZsoll). Wie oben näher
abgeleitet ist, ist das Verknüpfungssignal (SV) als ein
Lastsignal anzusehen. Das wieder von der Zuteilelektro
nik (17) an die Anhängersteuerleitung (6) abgegebene
Anhänger-Steuersignal (SAH) kann also als lastabhängig
modifiziertes Verzögerungsanforderungssignal (SZsoll)
angesehen werden. Es kann deshalb gesagt werden, daß
die dargestellte Bremsanlage im Falle einer solchen An
hängerbremsanlage ein lastabhängig eingestelltes Anhän
ger-Steuersignal (SAH) abgibt und damit die lastabhän
gige Bremskraftregelung der Anhängerbremsanlage in die
Bemessung des Anhänger-Steuersignals (SAH) und damit in
die Bremsanlage des Zugfahrzeugs verlagert.
Zwecks weiterer Anpassung der so erzielbaren Abstimmung
kann in die Zuteilelektronik (17) eine Einflußgröße
eingegeben und von dieser bei der Bildung des Anhänger-
Steuersignals (SAH) berücksichtigt werden, welche un
terschiedliche Auslegungen der Zugfahrzeugbremse/n und
der Bremsen der Anhängerbremsanlage zum Ausdruck
bringt.
Sollten zu dem von dem Zugfahrzeug und dem Anhänger ge
bildeten Fahrzeugzug weitere Anhänger gehören, und sind
diese mit einer Anhängerbremsanlage ausgerüstet, die
von einem im Zugfahrzeug erzeugten Anhänger-Steuersi
gnal gesteuert wird, so kann das auf die vorstehend be
schriebenen Arten gebildete Anhänger-Steuersignal (SAH)
auch zur Mitbetätigung der Anhängerbremsanlagen der
weiteren Anhänger herangezogen werden.
Nunmehr wird auch die Hinterachsbremse (8) als vorhan
den angenommen. In diesem Fall sind in der Zuteilelek
tronik (17) Zuteilungsregeln gespeichert, nach denen
sie das Vorderachs-Zuspannenergiesignal (SEv) und ein
Hinterachs-Zuspannenergiesignal (SEh) bildet und somit
den Bremsen (15, 8) die Zuspannenergien (Ev, Eh) zu
teilt. Dadurch wird die analog zu der Beziehung (I) für
die Erzielung der geforderten Bremsverzögerung (Zsoll)
benötigte Gesamtbremskraft (B=Bv+Bh) auf die Vorder
achsbremse (15) und die Hinterachsbremse (8) aufge
teilt.
In die Zuteilungsregeln können, je nach gewünschtem
Bremsverhalten, verschiedene Einflußgrößen, wie bei
spielsweise als Festwerte der schon erwähnte Radbrems
faktor (Rv) der Vorderachsbremse (15) und der Hinter
achs-Radbremsfaktor (Rh) eingehen, die in der Zuteil
elektronik (17) gespeichert bzw. derselben zuzuführen
sind.
Als Zuteilungsregeln können in der Zuteilelektronik
(17) beispielsweise Algorithmen gespeichert sein, die
zu Zielkennlinien Ev, Eh=f(SZsoll, SV) der Zuspann
energien (Ev, Eh) als Funktionen des Verzögerungsanfor
derungssignals (SZsoll) führen, die den Zielkennlinien
entsprechen, die mit der ab Spalte 5 Zeile 49 der
DE 41 42 670 A1 beschriebenen Vereinfachung erzielt
werden und die für jeden Beladungszustand des Fahr
zeugs, vorliegend also für jeden Wert des Verknüpfungs
signals (SV), jeweils aus einem verschleißoptimierten
und einem angenähert-stabilitätsoptimierten Kennlinien
zweig zusammengesetzt sind. Als Einflußgrößen sind in
diesem Fall der in der Zuteilelektronik (17) neben den
Radbremsfaktoren (Rv, Rh) die an der genannten Stelle
der DE 41 42 670 A1 erwähnten allgemeinen reproduzier
baren Zusammenhänge mit dem Verknüpfungssignal (SV) an
stelle des Lastsignals gespeichert.
In dem Fall, daß die Steuerelektronik (3) während einer
Bremsbetätigung das Verknüpfungssignal (SV) bzw. das
Hilfssignal (SR) ändert, errechnet die Zuteilelektronik
(17) noch während der laufenden Bremsbetätigung die Zu
spannenergiesignale (SEv bzw. SEh) anhand des geänder
ten Verknüpfungs- bzw. Hilfssignals (SV bzw. SR) nach
den Zuteilungsregeln neu. Im Fall einer Veränderung des
Verknüpfungssignals (SV) paßt die Zuteilelektronik (17)
die Bremskraftverteilung zwischen den Achsen sofort so
an, daß das erreichte Bremsverhalten aufrechterhalten
wird.
Die oben bezüglich der Bildung des Anhänger-Steuersi
gnals (SAH) gemachten Aussagen bleiben durch das Hin
zukommen der Hinterachsbremse (8) unberührt.
Die oben bezüglich der Annäherung der Vorderachsbremse
(15) an ihre Belastungsgrenze gemachten Ausführungen
gelten für die Hinterachsbremse (8), aber auch für die
Bremsen der Anhängerbremsanlage entsprechend. Wenn auch
nur eine Bremse sich ihrer Belastungsgrenze nähert,
führt das, je nach Bremsenbauart, im Regelfall zu einem
Abfall der Gesamtbremskraft, der dann, gegebenenfalls,
das Konstanthalten des Verknüpfungssignals (SV) bzw.
des Hilfssignals (SR) bzw. der Zuspannenergiesignale
(SEv, SEh), auf jeden Fall aber das Konstanthalten des
Anhänger-Steuersignals (SAH) auslöst.
Für den vorstehend abgehandelten Fall einer Mehrbrem
senanlage ist noch darauf hinzuweisen, daß bei Bremsan
lagen nach; dem Stand der Technik durch die Wiederher
stellung der Gesamtbremskraft nicht nur die sich ihrer
Belastungsgrenze nähernde/n Bremse/n zusätzlich bela
stet und gefährden werden, sondern auch die vorher nur
normal belasteten Bremse/n an ihre Belastungsgrenze ge
trieben werden können.
Claims (10)
1. Verfahren zur Abbremsung eines Fahrzeugs mit wenig
stens einer durch Zuspannenergie betätigten Bremse
(15 bzw. 8),
welches durch ein vom Fahrer erzeugtes Verzöge rungsanforderungssignal (SZsoll) gestartet wird,
und in dem der Bremse (15 bzw. 8) Zuspannener gie derart zugeführt wird, daß ein dadurch be wirktes Ist-Verzögerungssignal (SZist) sich dem Verzögerungsanforderungssignal SZsoll) an gleicht,
und in dem ferner die Zuspannenergie als Funk tion des Verzögerungsanforderungssignals (SZsoll) sowie eines Lastsignals bemessen wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß als Lastsignal ein das Verzögerungsanforde rungssignal (SZsoll) und die zugeordnete Brems kraft verknüpfendes Verknüpfungssignal (SV) herangezogen wird.
welches durch ein vom Fahrer erzeugtes Verzöge rungsanforderungssignal (SZsoll) gestartet wird,
und in dem der Bremse (15 bzw. 8) Zuspannener gie derart zugeführt wird, daß ein dadurch be wirktes Ist-Verzögerungssignal (SZist) sich dem Verzögerungsanforderungssignal SZsoll) an gleicht,
und in dem ferner die Zuspannenergie als Funk tion des Verzögerungsanforderungssignals (SZsoll) sowie eines Lastsignals bemessen wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß als Lastsignal ein das Verzögerungsanforde rungssignal (SZsoll) und die zugeordnete Brems kraft verknüpfendes Verknüpfungssignal (SV) herangezogen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß während einer Bremsbetätigung bei von dem Ver
zögerungsanforderungssignal (SZsoll) abweichendem
Ist-Verzögerungssignal (SZist) das Verknüpfungs
signal (SV) geändert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß während einer Bremsbetätigung bei von dem Ver
zögerungsanforderungssignal (SZsoll) abweichenden
Ist-Verzögerungssignal (SZist) ein Hilfssignal (SR)
geändert wird und das Verknüpfungssignal (SV) nach
Abschluß der Bremsbetätigung aktualisiert wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei die wenigstens eine Bremse (15 bzw. 2) eine
Vorderachsbremse (15) und die Zuspannenergie eine
Vorderachs-Zuspannenergie (Ev) ist und das Fahrzeug
außerdem wenigstens eine durch eine Hinterachs-Zu
spannenergie (Eh) betätigte Hinterachsbremse (8)
aufweist,
dadurch gekennzeichnet,
daß den Bremsen (15, 8) die Zuspannenergien (Ev,
Eh) nach vorgegebenen Zuteilungsregeln zugeteilt
werden.
5. Verfahren nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Verknüpfungssignal (SV) und das Verzöge
rungsanforderungssignal (SZsoll) als Variable der
Zuteilungsregeln herangezogen werden.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß als Ist-Verzögerungssignal (SZist) die Diffe
renz (SZistM-SZist0) zwischen dem momentanen Ist-
Verzögerungssignal (SZistM) und einem eine beim
Start des Verfahrens vorhandene Anfangsverzögerung
(Zist0) abbildenden Anfangs-Verzögerungssignal
(SZist0) herangezogen wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei das Fahrzeug als Zugfahrzeug zur Koppelung
mit wenigstens einem Anhänger mit einer durch ein
in dem Zugfahrzeug erzeugtes Anhänger-Steuersignal
(SAH) gesteuerten Anhängerbremsanlage eingerichtet
ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Anhänger-Steuersignal (SAH) nach dem Pro
dukt aus dem Verknüpfungssignal (SV) und dem Verzö
gerungsanforderungssignal (SZsoll) bemessen wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei
das Fahrzeug als Zugfahrzeug zur Koppelung mit we
nigstens einem Anhänger mit einer durch ein in dem
Zugfahrzeug erzeugtes Anhänger-Steuersignal (SAH)
gesteuerten Anhängerbremsanlage eingerichtet ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Anhänger-Steuersignal (SAH) nach dem Wert
des Verzögerungsanforderungssignals (SZsoll) be
messen wird.
9. Verfahren zur Abbremsung eines Fahrzeugs nach einem
der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß während einer Annäherung der Bremse (15 bzw. 8)
bzw. einer der Bremsen (15, 8) an ihre Belastungs
grenze das Verknüpfungssignal (SV) bzw. das
Hilfssignal (SR) konstant gehalten wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Belastungszustand der Bremse/n (15 bzw. 8)
mittels Erfassung der Temperatur wenigstens jeweils
eines Bremsenbauteils und/oder eines mathematischen
Aufheizmodells wenigstens jeweils eines Bremsenbau
teils und/oder eines mathematischen Belastungs-Ku
mulierungsmodells wenigstens jeweils eines Bremsen
bauteils überwacht wird.
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