DE19745581B4

DE19745581B4 - Verfahren zur Bremskraftüberprüfung an einer Fahrzeugachse während der Fahrt

Info

Publication number: DE19745581B4
Application number: DE1997145581
Authority: DE
Inventors: Per Olsson; Sten Lundgren
Original assignee: Scania CV AB
Current assignee: Scania CV AB
Priority date: 1997-10-15
Filing date: 1997-10-15
Publication date: 2006-06-14
Anticipated expiration: 2017-10-16
Also published as: BR9803896A; DE19745581A1

Abstract

Verfahren zur Bremskraftüberprüfung an einer Achse eines Fahrzeugs, insbesondere eines LKWs oder eines LKW-Anhängers, während der Fahrt, wobei die Achse am Fahrzeug beidseitig an je zumindest einem Fixpunkt und an einem davon in Fahrzeuglängsrichtung beabstandeten Luftfederbalg angelenkt ist und keine Reaktionsstäbe aufweist, so daß bei einer Bremsung des Fahrzeugs die sich ergebende Bremsreaktionskraft zu einem Moment führt, welches auf jeden Luftfederbalg einwirkt und in ihm eine Druckänderung hervorruft, mit den Schritten:
– Betätigen der Fahrzeugbremsanlage mit einer bestimmten Bremsbetätigungskraft,
– Erfassen der durch die Bremsreaktionskraft hervorgerufenen Druckänderung in zumindest einem Luftfederbalg, und
– Vergleichen der hervorgerufenen Druckänderung mit einer Referenzdruckänderung, die bei ordnungsgemäß funktionierender Bremsanlage unter ansonsten gleichen Bedingungen auftreten würde.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bremskraftüberprüfung an einer Achse eines Fahrzeugs während der Fahrt, insbesondere an der Achse eines Lastkraftwagens oder eines Lastkraftwagenanhängers. Die Erfindung ist speziell gerichtet auf solche Achsen eines Fahrzeuges, die beidseitig an je zumindest einem Fixpunkt und einem davon im wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung beabstandeten Luftfederbalg angelenkt sind. Fahrzeugachsen dieser Art haben üblicherweise keine Reaktionsstäbe oder funktionell gleich wirkende Elemente, so daß das bei einer Bremsung des Fahrzeugs durch die Bremsreaktionskraft entstehende Moment auf jeden Luftfederbalg einwirken kann und in ihm eine Druckänderung hervorruft. Achsen der genannten Art finden beispielsweise bei Lastkraftwagen als Hinterachsen und als Achsen von Lkw-Anhängern Verwendung. Die erwähnte, beim Bremsen auftretende Druckänderung in dem oder den Luftfederbälgen ist eine an sich unerwünschte Begleiterscheinung bei diesem Typ von Achsaufhängung, sie wird jedoch angesichts des einfachen, kostengünstigen Aufbaus und des geringen Gewichts dieser Achskonstruktion in Kauf genommen.
Bei Fahrzeugen, die mit einer solchen Achskonstruktion ausgestattet sind, ist der Luftfederbalg normalerweise an ein Druckluftreservoir angeschlossen. Der Druck im Luftfederbalg wird mittels geeigneter Sensoren ständig überwacht und dem aktuellen Beladungszustand des Fahrzeugs angepaßt.

Aus der DE 40 07 634 A1 ist eine Fahrzeugachse bekannt, die am Fahrzeug beidseitig an je zumindest einem Fixpunkt und an einem davon in Fahrzeuglängsrichtung beabstandeten Luftfederbalg angelenkt ist. Die Konstruktion dient zur Einstellung unterschiedlicher Lifthöhen, um das Fahrzeug sowohl als Straßenfahrzeug als auch als Bahnwaggon einsetzen zu können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für Fahrzeuge, die mit einer solchen Achskonstruktion ausgestattet sind, ein Verfahren bereitzustellen, das es ermöglicht, die ordnungsgemäße Funktion der Bremsanlage und insbesondere der Radbremsen an dieser Achse auf einfache Weise zu überprüfen.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß mit einem Verfahren gelöst, das die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Fahrzeugbremsanlage normal betätigt, anschließend wird die durch die Bremsreaktionskraft bzw. das daraus resultierende Moment hervorgerufene Druckänderung in zumindest einem Luftfederbalg erfaßt, vorzugsweise mittels eines ohnehin vorhandenen Druckfühlers, und dann wird die während des Bremsvorgangs hervorgerufene Druckänderung mit einer Referenzdruckänderung verglichen, die bei einer ordnungsgemäß funktionierenden Bremsanlage unter ansonsten gleichen Bedingungen, d.h. insbesondere bei gleicher Bremsbetätigungskraft, auftreten würde. Auf diese Weise kann eine nachlassende Bremsleistung der Fahrzeugbremsanlage, zu der es durch Alterungsvorgänge an Lagern, Abdichtungen und beweglichen Teilen der Bremsanlage kommen kann, frühzeitig erkannt werden. Das erfindungsgemäße Verfahren nutzt somit den an sich unerwünschten Nebeneffekt der beim Bremsen während der Fahrt auftretenden Druckänderung im Luftfederbalg auf intelligente Weise zur Bremskraftüberprüfung. Unterschreitet die während eines Bremsvorgangs tatsächlich hervorgerufene Druckänderung die Referenzdruckänderung um ein bestimmtes Maß, wird gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens der Fahrzeugführer durch eine zweckdienliche Einrichtung gewarnt, beispielsweise optisch und/oder akustisch, so daß er seine Fahrweise auf die verminderte Bremsleistung einstellen kann.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Fahrzeugführer gewarnt, wenn die Bremsleistung so weit nachläßt, daß die Fahrsicherheit gefährdet sein kann, d.h. wenn der Vergleich zwischen tatsächlich hervorgerufener Druckänderung und Referenzdruckänderung ergibt, daß erstere letztere um ein vorbestimmtes, erstes Maß unterschreitet. Als vorbestimmtes erstes Maß kann beispielsweise eine Differenz zwischen Referenzdruckänderung und tatsächlich hervorgerufener Druckänderung von etwa 30 % festgelegt werden. Gemäß einer Weiterbildung wird bei Fahrzeugen, deren Bremsanlage mit einer Hilfskraftunterstützung ausgerüstet ist, die Bremsbetätigungskraft dann erhöht, wenn der Vergleich zwischen der tatsächlich aufgetretenen Druckänderung und der Referenz druckänderung ergibt, daß die tatsächlich hervorgerufene Druckänderung die Referenzdruckänderung um ein vorbestimmtes, zweites Maß unterschreitet, das kleiner als das vorbestimmte, erste Maß ist. Als vorbestimmtes, zweites Maß kann beispielsweise eine Differenz zwischen Referenzdruckänderung und tatsächlich hervorgerufener Druckänderung von 10 % festgelegt werden. Diesem Vorgehen liegt die Überlegung zugrunde, daß ein gewisses Nachlassen der Bremsleistung im Laufe der Zeit normal ist und ohne weiteres durch eine entsprechende Erhöhung der Bremsbetätigungskraft kompensiert werden kann. Der Fahrzeugführer hat somit immer die Gewißheit, mit einer optimal funktionierenden Bremsanlage unterwegs zu sein. Die vorgenannten werte sind nur als Beispiele zu verstehen und die tatsächlich festgelegten Werte werden davon abhängen, was ein Fahrzeug- oder Bremsenhersteller unter Berücksichtigung des jeweiligen Einsatzzweckes noch für akzeptabel hält.

Das erfindungsgemäße Verfahren setzt voraus, daß die Bremsbetätigungskraft, mit der ein Fahrzeugführer die Fahrzeugbremsanlage betätigt, erfaßt wird. Vorteilhaft kann dies durch Erfassen des Drucks im Hauptbremszylinder der Fahrzeugbremsanlage geschehen. Ebenso kann aber auch ein Fühler am Fahrzeugbremspedal vorhanden sein. Bei modernen EBS-Bremsanlagen in Lastwagen sind Fühler bzw. Geber dieser Art schon vorhanden.

Die Referenzdruckänderung, mit der bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die tatsächlich hervorgerufene Druckänderung verglichen wird, ist gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung in Tabellenform in einer elektronischen Steuer- und Verarbeitungseinheit abgelegt, die vorteilhaft die Steuer- und Verarbeitungseinheit eines häufig ohnehin vorhandenen, elektronisch gesteuerten Bremsdruckregelsystems ist. Auf diese Weise läßt sich einfach eine Vielzahl von Wertepaaren aus Bremsbetätigungskraft und korrespondierender Referenzdruckänderung für einen schnellen Zugriff abspeichern. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung sind die Referenzdruckänderungen als Funktion eines oder mehrerer Parameter abgelegt, beispielsweise als Funktion der Fahrzeugbeladung, des Reibbeiwertes zwischen Rad und Fahrbahnoberfläche und ähnlichem. Es versteht sich, daß die abgelegten Referenzdruckänderungen sich im tatsächlichen Einsatz auf eine bestimmte Geometrie der Achsaufhängung und auf einen bestimmten Raddurchmesser beziehen müssen, d.h. die Referenzdruckänderungen sind fahrzeugspezifisch.

Um die in dem Luftfederbalg oder den Luftfederbälgen während eines Bremsvorgangs hervorgerufene Druckänderung möglichst genau ermitteln zu können, werden bei allen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens vorteilhaft diejenigen Druckänderungsanteile z.B. elektronisch ausgefiltert, die auf Imperfektionen der Fahrbahnoberfläche beruhen, d.h., die aufgrund von beispielsweise Löchern, Wellen, Kanaldeckeln, Dehnungsfugen und allgemein unebener Fahrbahnoberfläche im Luftfederbalg hervorgerufen werden. Auf diese Weise werden die Messung verfälschende Einflüsse ausgeschaltet.

Bevorzugt ist das erfindungsgemäße Verfahren so ausgestaltet, daß es von der Fahrzeugbremsanlage selbständig bei jeder Bremsung des Fahrzeuges ausgeführt wird. Dies ermöglicht es, ein die Fahrsicherheit beeinträchtigendes Nachlassen der Bremsleistung sofort zu erkennen und entsprechende Gegenmaßnahmen zu treffen.

Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens wird im folgenden anhand der schematischen Darstellung einer Lastwagenhinterachse nochmals näher erläutert. Die einzige Figur zeigt einen Längsträger 10 eines ansonsten nicht weiter dargestellten Rahmens eines Lastkraftwagens. An dem Längsträger 10 ist eine Hinterachse 12 angebracht, die mittels einer Blattfeder 14 gefedert ist, deren eines, in der Figur linkes Ende ortsfest und schwenkbar an einem Lagerbock 16 angelenkt ist, der seinerseits mit dem Längsträger 10 fest verbunden, beispielsweise verschweißt oder verschraubt ist. Das andere, in der Figur rechte Ende der Blattfeder 14 steht mit einem Luftfederbalg 18 in Verbindung, der sich zwischen diesem Ende der Blattfeder und dem Längsträger 10 im wesentlichen senkrecht erstreckt und der sowohl am Längsträger 10 als auch an der Blattfeder 14 befestigt ist.
An der Hinterachse 12 ist ein Rad 20 in üblicher Weise drehbar angebracht. Ein Pfeil A gibt die normale Fahrtrichtung (Vorwärtsfahrt) des Lastwagens an. Die Figur zeigt die in Fahrtrichtung gesehene linke Achsaufhängung der Hinterachse 12 und es versteht sich, daß auf der hier nicht dargestellten, rechten Fahrzeugseite eine ebensolche Anordnung vorhanden ist.
Bei Achsaufhängungen der gezeigten Art wird der Druck im Luftfederbalg 18 üblicherweise von einem Drucksensor 22 ständig überwacht. Der Drucksensor 22 leitet hierzu ein dem Druck im Luftfederbalg 18 entsprechendes, elektrisches Signal einem nicht gezeigten Steuergerät zu, welches in Verbindung mit einer ebenfalls nicht dargestellten Drucklufterzeugungseinrichtung steht, um den Druck im Luftfederbalg 18 dem Beladungszustand des Lastwagens entsprechend zu erhöhen oder zu erniedrigen. Die Drucklufterzeugungseinrichtung besteht üblicherweise aus einem Druckluftspeicher und einem daran angeschlossenen Druckerzeuger (Kompressor).
Die dargestellte Achsaufhängung besitzt keine Reaktionsstäbe oder funktionell gleich oder ähnlich wirkende Elemente, so daß bei einer Fahrzeugbremsung die auftretende Bremsreaktionskraft F zu einem Moment um den Punkt P führt, an dem die Blattfeder 14 am Lagerbock 16 angelenkt ist. Dieses Moment wirkt aufgrund der nicht vorhandenen Reaktionsstäbe oder ähnlicher Elemente direkt auf den Luftfederbalg und preßt diesen etwas zusammen, wodurch sich der Druck im Luftfederbalg 18 erhöht. Die Druckerhöhung im Luftfederbalg 18 stellt somit ein Maß für die bei einer Bremsung erreichte Fahrzeugverzögerung und damit ein Maß für die erzielte Bremsleistung dar.
Ausgehend von der Tatsache, daß eine optimal funktionierende Bremsanlage in Abhängigkeit der Fahrzeugbeladung und der Fahrbahnbeschaffenheit bei einer bestimmten Bremsbetätigungskraft ein bestimmtes Moment um den Punkt P erzeugt, läßt sich eine Referenzdruckänderung definieren, die als Maß für ein optimal funktionierendes Bremssystem herangezogen werden kann. Wird bei einer Fahrzeugbremsung unter gleichen Bedingungen, d.h. insbesondere bei gleicher Fahrzeugbeladung, gleichem Zustand der Fahrbahnoberfläche und gleicher Bremsbetätigungskraft mittels des Drucksensors 22 im Luftfederbalg 18 eine Druckänderung festgestellt, die kleiner als die Referenzdruckänderung ist, dann arbeitet die Bremsanlage nicht mehr optimal. Abhängig davon, wie groß die Differenz zwischen der Referenzdruckänderung und der während eines Bremsvorgangs tatsächlich erfaßten Druckänderung im Luftfederbalg 18 ist, kann beispielsweise mittels einer üblicherweise vorhandenen Hilfskraftunterstützung (Bremskraftverstärker) die Bremsbetätigungskraft ohne Zutun des Fahrzeugführers so weit erhöht werden, daß die Bremsleistung einer optimal funktionierenden Bremsanlage entspricht, oder es kann – wenn der Unterschied zwischen der Referenzdruckänderung und der tatsächlich erfaßten Druckänderung relativ groß ist – eine beispielsweise optische und/oder akustische Warnung an den Fahrzeugführer abgegeben werden, die ihn erkennen läßt, daß an der Bremsanlage etwas nicht in Ordnung ist. Zusätzlich zur Warnung an den Fahrzeugführer kann auch die Bremskraftunterstützung erhöht werden, um den Abfall der Bremsleistung in Grenzen zu halten.
Zum Erfassen der Bremsbetätigungskraft, mit der ein Fahrzeugführer die Bremsanlage betätigt, eignet sich gut der Druck im Hauptbremszylinder der Bremsanlage. Alternativ kann auch ein am Bremspedal selbst oder an dessen Gestänge angebrachter Kraftsensor die Betätigungskraft erfassen.
Durch Vergleichen der einer bestimmten Bremsbetätigungskraft zugeordneten Referenzdruckänderung mit der vom Drucksensor 22 während der Bremsung tatsächlich ermittelten Druckänderung läßt sich also sofort feststellen, ob die Bremsanlage noch optimal funktioniert. Die Referenzdruckänderungen sind vorteilhaft in Tabellenform abgespeichert, beispielsweise in der elektronischen Steuereinheit, die bei modernen Bremsanlagen mit ABS- Funktion und ähnlichen Bremsdruckregelsystemen ohnehin vorhanden ist.

Claims

Verfahren zur Bremskraftüberprüfung an einer Achse eines Fahrzeugs, insbesondere eines LKWs oder eines LKW-Anhängers, während der Fahrt, wobei die Achse am Fahrzeug beidseitig an je zumindest einem Fixpunkt und an einem davon in Fahrzeuglängsrichtung beabstandeten Luftfederbalg angelenkt ist und keine Reaktionsstäbe aufweist, so daß bei einer Bremsung des Fahrzeugs die sich ergebende Bremsreaktionskraft zu einem Moment führt, welches auf jeden Luftfederbalg einwirkt und in ihm eine Druckänderung hervorruft, mit den Schritten: – Betätigen der Fahrzeugbremsanlage mit einer bestimmten Bremsbetätigungskraft, – Erfassen der durch die Bremsreaktionskraft hervorgerufenen Druckänderung in zumindest einem Luftfederbalg, und – Vergleichen der hervorgerufenen Druckänderung mit einer Referenzdruckänderung, die bei ordnungsgemäß funktionierender Bremsanlage unter ansonsten gleichen Bedingungen auftreten würde.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Fahrzeugführer durch eine zweckdienliche Einrichtung gewarnt wird, wenn der Vergleich zwischen tatsächlich hervorgerufener Druckänderung und Referenzdruckänderung ergibt, daß erstere letztere um ein vorbestimmtes, erstes Maß unterschreitet.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Fahrzeugbremsanlage mit Hilfskraftunterstützung die Bremsbetätigungskraft mittels der Hilfskraftunterstützung dann erhöht wird, wenn der vorgenommene Vergleich zwischen der Referenzdruckänderung und der tatsächlich hervorgerufenen Druckänderung ergibt, daß die tatsächlich hervorgerufene Druckänderung die Referenzdruckänderung um ein vorbestimmtes, zweites Maß unterschreitet, das kleiner als das vorbestimmte, erste Maß ist.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das vorbestimmte, zweite Maß eine Differenz zwischen Referenzdruckänderung und tatsächlich hervorgerufener Druckänderung von 10 % ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das vorbestimmte, erste Maß eine Differenz zwischen Referenzdruckänderung und tatsächlich hervorgerufener Druckänderung von 30 % ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die bestimmte Bremsbetätigungskraft, mit der die Fahrzeugbremsanlage betätigt wird, durch den Druck im Hauptbremszylinder der Fahrzeugbremsanlage erfaßt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Tabelle von mit bestimmten Bremsbetätigungskräften korrespondierenden Referenzdruckänderungen in einer elektronischen Steuer- und Verarbeitungseinheit abgelegt ist.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Referenzdruckänderungen als Funktion eines oder mehrerer Parameter abgelegt sind, beispielsweise als Funktion der Fahrzeugbeladung.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß beim Erfassen der durch die Bremsreaktionskraft hervorgerufenen Druckänderung in dem zumindest einen Luftfederbalg dynamische Druckänderungsanteile, die durch Unebenheiten der Fahrbahnoberfläche hervorgerufen werden, ausgefiltert werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Fahrzeugbremsanlage es selbständig bei jeder Fahrzeugbremsung ausführt.