DE2460450A1

DE2460450A1 - Verfahren und vorrichtung zur regelung der bremskraft an den raedern von anhaengern

Info

Publication number: DE2460450A1
Application number: DE19742460450
Authority: DE
Inventors: Horst Grossner; Hans Dr Ing Liebold
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1974-12-20
Filing date: 1974-12-20
Publication date: 1976-06-24
Also published as: FR2294888A1; SE411330B; FR2294888B1; IT1052330B; GB1497179A; US4050550A; SE7514398L

Description

Daimler-Benz Aktiengesellschaft Daim Io 6o

Stuttgart-Untertürkheim 19.12.7*1

Verfahren und Vorrichtung zur Regelung der Bremskraft an den Rädern von Anhängern.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Regelung der Bremskraft an den Rädern von mit einer vorzugsweise teleskopisch einschiebbaren Deichsel versehenen Anhängern im Sinne einer Eliminierung der zwischen Zugfahrzeug und Anhänger auftretenden Kraft. Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahr rens.

Die bekannten mechanischen bzw. hydraulischen Auflaufbremsen haben den Vorteil, daß die Bremskraft an die Belastungsverhältnisse vom Zugwagen und Anhänger sowie an ReibwertSchwankungen in den Bremsen vom Zugwagen und Anhänger automatisch angepaßt werden. Nachteilig ist bei die-

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sen bekannten Bremsen jedoch, daß zur Bremsbetätigung eine Auflaufkraft nötig ist, die einen nicht unbedeutenden Teil des Anhängergewichts ausmacht und die neben anderen Nachteilen die erreichbare Gesamtverzögerung deutlich herabsetzt. Bei rasch eingeleiteten starken Bremskräften, beispielsweise bei einer Notbremsung, tritt dabei in der Regel ein harter Auflaufstoß auf, der u. U. im weiteren Verlauf der Abbremsung zu Ruckelschwingungen führt» Ferner ist es bei derartigen Auflaufbremsen erforderlich, daß zum Rückwärtsfahren zunächst die Anhängerbremsanlage ausgeschaltet werden muß, da beim Rückwärtsfahren ja dieselben Wirkungen eintreten wie beim Abbremsen des Zugfahrzeuges und demnach der Anhänger schon beim Beginn der Rückwärtsfahrt abgebremst würde, wenn die Auflaufbremse nicht ausgeschaltet wäre. Außerdem ist bei diesen Auflaufbremsen beim Rückwärtsfahren oder beim Stehenbleiben an einer Steigung kein Abbremsen des Anhängers möglich.

Bei im Zusammenhang mit Anhängern verwendeten Elektrobremsen ist immer eine manuelle Anpassung der beispielsweise bremsöldruckabhängig eingesteuerten Spannung an das jeweilige Zugwagen- und Anhängergewicht erforderlich. Bei allen bekannten Elektrobremsen werden außerdem Reibwertschwankungen und besonders die bei der Erwärmung der Anhängerbremse auftretende starke Verringerung der magnetischen Betätigungskraft nicht kompensiert, so daß im Betrieb praktisch immer mit größeren Zug- oder Druckkräften in der Deichsel gerechnet werden muß.

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Es ist Aufgabe der Erfindung, die Nachteile bekannter Bremssysteme zu vermeiden und ein Bremssystem zu schaffen, welches wirksamer und schneller anspricht und einen größtmöglichen Fahrkomfort bietet.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die statische Kenngröße und mindestens eine der dynamischen Kenngrößen gemessen und wenigstens mittelbar zur Bildung der Regelgröße für die Bremskraft der Anhängerbremse verknüpft werden. Dabei bezeichnet die Erfindung als statische Kenngröße den Auflaufweg des Anhängers, d. h. die Strecke, um welche sich die Verbindung von der Anhängerachse bis zur Anhängerkupplung beim Auflaufen des Anhängers auf das Zugfahrzeug verändert. Dementsprechend sind unter der ersten bzw. zweiten dynamischen Kenngröße die Auflaufgeschwindigkeit bzw. die Auflaufbeschleunigung zu verstehen, also die Geschwindigkeit bzw. Beschleunigung, mit welcher der Anhänger auf das Zugfahrzeug beim Bremsen aufläuft.

Dieses Verfahren bedeutet eine Regelung der Anhängerbremsen auf eine Differenzgeschwindigkeit Null zwischen Zug- und Anhängerfahrzeug. Der große Vorteil dieses Verfahrens im Gegensatz zu den bekannten Bremsanlagen, bei welchen eine vorhandene Störgröße ausgeregelt werden soll, ist es, daß bereits die Entstehung der Störgrößen erfaßt und auegeregelt werden kann und daß die Regelung auch so schnell ist, daß sie beispielsweise durch Schlaglöcher verursachte Störungen ausregeln kann.

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Es ist vorgesehen, daß die Kenngrößen vor der Verknüpfung durch von der statischen Kenngröße abhängige Bewertungsfunktionen beeinflußt werden. Dies bedeutet, daß der Einfluß einer Kenngröße hervorgehoben, der einer anderen gedämpft werden kann und so eine optimal auf das Fahrzeuggespann abgestimmte Regelgröße gebildet werden kann.

Weitere Merkmale des erfindungsgemäßen Verfahrens und der Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens gehen aus der nachfolgenden Beschreibung und Zeichnung eines schematischen Ausführungsbeispiels hervor.

In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 den schematischen Schaltplan eines erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels,

Fig. 2 einen typischen Regelverlauf,

Fig. 3 · Kenngrößen und Regelgröße für einen Regelzyklus und

Fig. 4 die Ausbildung einer Anhängerdeichsel.

In Fig. 1 ist mit Rad tk, Dämp.cer 15, Feder l6 und Masse 17 das Feder-Dämpfer-Masse-System des Zugfahrzeuges, mit Rd l8, Dämpfer 19, Feder 2ö und Masse 21 das entsprechende System des Anhängers, der mit dem Zugfahrzeug

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über die Deichsel 2, den Stoßdämpfer 12 und die Kupplung verbunden ist, symbolisch dargestellt. Wie später ausführlicher dargestellt, ist mit dem Deichselteleskop ein Potentiometer 6 so mechanisch verbunden, daß an dessen Abgriff eine der statischen Renngröße s, dem Auflaufweg, proportionale elektrische Größe abgreifbar ist. Diese Größe wird dem Kontakt 23 eines Umschalters 25 direkt und dem Kontakt desselben Umschalters über einen Invertierverstärker 4i und ein damit in Reihe liegendes Beeinflussungsglied 42 zugeführt. Der Umschalter 25 wird von einem Signal R von der gezeichneten Lage in die andere Lage gebracht, wenn der Rückwärtsgang eingelegt oder der Rückfahrscheinwerfer eingeschaltet wird. Über den Umschalter 25 gelangt das der statischen Kenngröße s proportionale elektrische Signal gleichzeitig an einen Anpassungsverstärker 26 und an ein Differenzierglied 28. Der Ausgang des Anpassungsverstärkers 26 ist mit dem Eingang eines Multipliziergliedes 27 verbunden, dessen Ausgang auf einen Eingang eines Summierverstärkers 32 führt. Der Ausgang des Differenziergliedes 28 ist mit dem Eingang eines Multipliziergliedes 29 und mit dem Eingang eines weiteren Differenziergliedes verbunden, dessen Ausgang mit dem Eingang eines weiteren Multipliziergliedes 31 verbunden ist. Die Ausgänge der beiden Multiplizierglieder 29 und 31 führen auf weitere Eingänge des Sumtnierverstärkers 32. Der Ausgang des Summierverstärkers 32 ist mit dem einen Eingang eines Komparator» 33 verbunden,auf dessen zweiten Eingang von einem Sägezahngenerator 34 eine Sägezahnspannung gelangt. Der Ausgang des Komperators 33 ist mit dem Eingang eines Leistungsverstärkers 35 verbunden, dessen Ausgang über eine Diode 37 mit der Anhängerbremse 38, die hier als Elektro-.

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bremse dargestellt ist, verbunden ist. Die Stromversorgung des Leistungsverstärkers 35 ist über einen Schalter 36 geführt, der geschlossen ist, wenn das Bremspedal B betätigt wird. Parallel zum Ausgang des Leistungsverstärkers 35 wirkt eine im Anhänger untergebrachte Stromquelle 13 über einen Schalter 391 der geschlossen wird, wenn sich der Anhänger vom Zugfahrzeug losreißt, und eine Diode 4o auf die Anhängerbremse 38.

Die am Schleifer 7 des Potentiometers 6 abgreifbare, der statischen Kenngröße 1, also dem Auflaufweg proportionale elektrische Größe gelangt über den Kontakt 23 des Umschalters 25 an den Anpassungsverstärker 26 und gleichzeitig an das Differenzierglied 28. Am Ausgang des Anpassungsverstärkers 26 erscheint eine dem Auflaufweg proportionale elektrische Größe. Am Ausgang des Differenziergliedes 28 erscheint eine der Auflaufgeschwindigkeit proportionale elektrische Größe. Diese wird über ein weiteres Differenzierglied 3° geführt, an dessen Ausgang eine der Auflaufbeschleunigung proportionale elektrische Größe erscheint. Diese drei Kenngrößen gelangen über je ein Beeinflussungeglied 27« 29 und 31t welche in diesem Ausführungsbeispiel Multiplizierglieder sind, an die Eingänge eines als Summierverstärker ausgebildeten Verknüpfungsgliedes 32. In den Multipliziergliedern werden die drei Kenngrößen mit den Punktionen f , f. und f_ multipliziert. In diesem Ausführungsbeispiel sind die genannten Funktionen Konstanten. Sie können aber auch vom Auflaufweg a abhängige Funktionen allgemeiner Art sein. Auf diese Art kann die Regelgröße

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jedem gewünschten Regelverhalten angepaßt werden. Es kann aber auch auf die zweite dynamische Kenngröße *s, die Auflaufbeschleunigung, ganz τ«-ziehtet werden. In diesem Fall sind das Differenzierglied 3o und das Beeinflussungsglied 31 sowie der dritte Eingang des Verknüpfungsgliedes 32 nicht erforderlich.

Am-Ausgang des Summierverstärkers 32 erscheint eine der Regelgröße proportionale elektrische Größe. Diese gelangt an den ersten Eingang eines Komperators 33» ^an dessen zweiten Eingang eine von einem Generator 3^ erzeugte Sägezahnspannung gegeben wird. Mit Hilfe dieser Sägezahnspannung wird die Regelgröße im Komparator 33 in an sich bekannter Weise in ein Pulsbreitenmodulationssignal umgewandelt. Durch diese Maßnahme wird der nachfolgende Leistungsverstärker 35 thermisch geringer belastet, da die Verlustleistung durch den Strom und die Kollektor-Emitter-Sättigungsspannung bestimmt wird. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, den Elektronikteil des Regelgerätes während des gesamten Fährbetriebes funktionsfähig zu halten, den Leistungsverstärker aber erst mit Bremsbeginn zu aktivieren. Dies geschieht durch den Schalter 36, welcher in der Leitung zwischen der Stromquelle und dem Leistungsverstärker 35 liegt und durch .die Betätigung des Bremspedals B gescHossen wird. Das Ausgangssignal des Leistungsverstärkers 35 wirkt in an sich bekannter Weise auf die Anhängerbremse 38 ein. Der übliche Deichselstoßdämpfer 12 ist vorgesehen, um ein schnelles Auflaufen des Anhängers in ungebremsten Zustand beispielsweise bei Gangwechsel, Schlaglöchern, Berg- und Talfahrt usw. zu verhindern.

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Beim Rückwärtsfahren müssen die Eingangsgrößen entsprechend umgepolt und gegebenenfalls anders bewertet werden. In diesem Ausführungsbeispiel geschieht dies, indem der Umschalter 25 beim Einlegen des Rückwärtsganges oder 'beim Einschalten des Rückfahrscheinwerfers in seine zweite Lage gebracht wird. Jetzt gelangt die am Potentiometer 6 abgegriffene Spannung über den Invertierverstärker kl, in welchem sein Vorzeichen umgekehrt wird, und über das Beeinflussungsglied 42, welches hier ebenfalls ein Multiplizierglied ist und in welchem die Größe mit einer Funktion f , die hier ebenfalls eine Konstante ist, multipliziert wird, an den Anpassungsverstärker 26 und das Differenzier glied 28, wo sie in der bereits beschriebenen Weise weiterverarbeitet wird.

Am Anhänger ist eine Spannungsquelle 13 angeordnet, welche über einen normalerweise geöffneten Schalter,39 und eine Diode ko auf die Anhängerbremse 38 einwirkt. Der Schalterj39 wird geschlossen, wenn sich der Anhänger vom Zugfahrzeug losreißt.

In Fig. 2 sind die Verläufe der verschiedenen Geschwindigkeiten über der Zeit bei einem Bremsvorgang dargestellt. Man erkennt die Geschwindigkeit des Zugfahrzeuges V-, die Geschwindigkeit ν ' des ungebremsten Anhängers, die Geschwindigkeit ν des mit der erfindungsgemäßen Regelanlage gebremsten Anhängers und die Relativgeschwindigkeit v_ zwisehen Zugfahrzeug und Anhänger. Dabei bedeuten t den Beginn des Bremsvorganges, t den Ansprechzeitpunkt der Anhängerbremse und t_ den Zeitpunkt, in dem die Relativgeschwindigkeit v„ zwischen Zugfahrzeug und Anhänger Null

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wird, wenn der Anhänger mit der erfindungsgemäßen Bremsregelung ausgestattet ist. In diesem Zeitpunkt wäre die Relativgeschwindigkeit eines ungebremsten bzw. mit einer üblichen Bremsanlage versehenen Anhäi&rs noch sehr groß.

In Fig. 3 sind die Verläufe der statischen Kenngröße s, der ersten dynamischen Kenngröße s, der zweiten dynamischen Kenngröße s sowie des daraus resultierenden Summensignals als Regelgröße über der Zeit für einen Zyklus dargestellt. Der Übersichtlichkeit wegen wurde auf die Darstellung der Beeinflussung der drei Kenngrößen durch die Bewertungsfunktionen verzichtet.

Bei dem in Fig. k dargestellten Anhänger ist mit 38 Anhängerbremse bezeichnet. Die Deichsel 2 des Anhängers weist eine teleskopartig in diese einschiebbare Kupplungsstange 3 auf. Diese Kupplungsstange hat einenjausreichenden Auflaufweg. Die ineinanderschiebbaren Teile der Deichsel 2 und der Kupplungsstange 3 stellen die Te-. leskopeinrichtung dar. Auf der Kupplungsstange 3 sitzt in das freie Ende der Deichsel 2 eingeschoben ein elastisch nachgiebiger Puffer k, der zwischen Anschlägen 5 zusammen mit der Kupplungsstange hin und her bewegt werden kann. Das Anschlagen des Puffers h an dem einen oder anderen Anschlag 5 gibt jeweils den weitesten Ausschlag der Teleskopeinrichtung an. Auf der Deichsel 2 ist ein Potentiometer 6 befestigt, dessen Abgriff 7 mit der Kupplungsstange 3 fest verbunden ist. Die Stromzufuhr erhält das Potentiometer 6 durch ein Kabel 8. Um die Teleskopausschlä-.

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ge in mäßigen Grenzen zu halten und um die Bremsen des Anhängers nicht sofort ansprechen zu lassen, ist zwischen der Deichsel 2 und der Kupplungsstange 3 ein Deichselstoßdämpfer 12 angeordnet. Im Anhänger selbst ist noch eine Stromquelle 13 vorgesehen, die dafür sorgt, daß die Bremsen des Anhängers betätigt werden, wenn sich derselbe vom Zugfahrzeug unbeabsxchtxgt losreißt.

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Claims

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Ansprüche

Verfahren zur Regelung der Bremskraft an den Rädern von mit einer vorzugsweise teleskopisch einschiebbaren -

Deichsel versehenen Anhängern im Sinne einer Eliminierung der zwischen Zugfahrzeug und Anhänger auftretenden Kraft, dadurch gekennzeichnet, daß die statische Kenngröße (s) und mindestens eine der dynamischen Kenngrößen (s, Sf) gemessen und wenigstens mittelbar zur Bildung der Regelgröße für die Bremskraft der Anhängerbremse verknüpft werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kenngrößen vor der Verknüpfung durch von der statischen Kenngröße (s) abhängige Bewertungsfunktionen (f , f_o, f~) beeinflußt werden.

3- Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Beeinflussung der Kenngrößen (s, s, s) durch Multiplikation mit den Bewertungsfunktionen (f , f„, f_) erfolgt.

k. Verfahren nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet , daß die Bewertungsfunktionen (f...i f.₂» f~) Konstanten sind.

5· Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Verknüpfung der durch Bewertungsfunktionen beeinflußten Kenngrößen durch Addition erfolgt.

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6. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß beim Rückwärtsfahren das Vorzeichen der Kenngrößen umgekehrt wird.

7· Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Messung der statischen Kenngröße (s) ein Vfeggeber (6, 7) vorgesehen ist, dessen Ausgangssignal über einen Umschalter (25) einem Anpassungsverstärker (26) zuführbar ist und daß an dessen Ausgang eine der statischen Kenngröße proportionale elektrische Größe abgreifbar ist, welche einem ersten Differenzierglied (28) zuführbar ist, an dessen Ausgang die erste dynamische Kenngröße (s) abgreifbar ist, die gegebenenfalls einem zweiten Differenzierglied (Jo) zugührbar ist, an dessen Ausgang die zweite dynamische Kenngröße (s) abgreifbar ist, daß für jede Kenngröße (s, s, Sf) ein Beeinflussungsglied (27, 29» 31) vorgesehen ist, in welchem die Kenngröße mit einer Bewertung s funkt ion (f , f , f_") beeinflußbar ist, und daß ein Verknüpfungsglied (32) vorgesehen ist, in welchem die bewerteten Kenngrößen miteinander über einen Leistungsverstärker (35) zur Regelgröße der Anhängerbremse (38) verknüpfbar sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß als Weggeber (6) ein Potentiometei vorgesehen ist, an dessen Abgriff (?) das Ausgangssignal abgreifbar ist.

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9· Vorrichtung nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet , daß der Umschalter (25) beim Einschalten des Rückwärtsganges in die zweite Lage schaltbar ist und daß ein Invertierverstärker (4i) und mit diesem in Reihe ein Beeinflussungsglied (k2) vorge sehen sind, welche in der zweiten Lage des Umschalters zwischen Weggeber (.6, 7) und Anpassungsverstärker (26) schaltbar sind.

10. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß als Beeinflussungsglieder (27, 29, 3i) Multiplikationsglieder vorgesehen sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß als Verknüpfungsglied (32) ein Summierverstärker vorgesehen ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 7i dadurch gekennzeichnet , daß eine Schalteinrichtung (33) vorgesehen ist, welche die am Ausgang des Verknüpfungsgliedes (32) abgreifbare Regelgröße in ein Pulsbreitenmodulations-Signal umwandelt.

13· Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß mit Ausnahme des Leistungsverstärkers (3~) die Regeleinrichtung während des gesamten Fahrbetriebes funktionsbereit ist.

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^t. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daft ein Schalter (36), vorzugsweise der Bremslichtschalter des Zugfahrzeuges, vorgesehen ist, durch welchen der Leistungsverstärker (35) nur bei Betätigung des Bremspedals (B) einschaltbar ist.

15· Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis i'l, dadurch gekennzei ch net, daß am Anhänger eine Stromquelle (13) vorgesehen ist, die beim Losreißen des Anhängers vom Zugfahrzeug Energie zum Betätigen der Anhängerbremse liefert.

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