DE3854019T2

DE3854019T2 - Bremssteuerungssystem für einen Lastzug.

Info

Publication number: DE3854019T2
Application number: DE3854019T
Authority: DE
Inventors: Thomas Arthur Gee; Mark Wayne Sullivan
Original assignee: Eaton Corp
Current assignee: Eaton Corp
Priority date: 1987-04-27
Filing date: 1988-04-16
Publication date: 1996-02-29
Anticipated expiration: 2008-04-17
Also published as: AU603314B2; EP0292687B1; AU1522988A; EP0292687A3; CA1324197C; US4804234A; JP2673358B2; EP0292687A2; JPS63284057A; DE3854019D1

Description

Hintergrund zu der Erfindung

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf Steuerungen für Brems- systeme von mehrteiligen Fahrzeugsystemen (d.h. Züge aus Zugmaschine und Hänger). Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf Steuerungen für Fahrzeugbremssysteme, die abhängig von dem Maß der Bremsanforderung durch den Fahrer die Bremskraft zwischen den individuell steuerbaren Bremsstellen des Fahrzeuges aufteilen, wie bspw. zwischen Bremssystemen der Fahrzeugkomponenten, um ein proportionales Bremsen innerhalb des Fahrzeuges zu erreichen oder zumindest einen Kompromiß.

Beschreibung des Standes der Technik

Bremssysteme und dafür vorgesehene Steuerungen für Fahrzeuge einschl. Schwerlastfahrzeuge wie bspw. Lastkraftwagen, sind aus dem Stand der Technik selbstverständlich bekannt.
Im allgemeinen sind Bremssysteme für Personenwagen insofern etwas problemloser zu auszulegen als die Bremssysteme für Schwerlastfahrzeuge wie bspw. Lastkraftwagen, weil die Beladung und Wartung eines Personenfahrzeuges nicht in dem Maße variieren wie die Beladung und Wartung eines Lastkraftwagens, wie z.B. die Belastung eines Zugfahrzeuges eines Lastzuges, die in dem Zugfahrzeug allein, einem Zugfahrzeug mit einem leeren oder leicht beladenen Anhänger oder einem Zugfahrzeug mit einem schwer beladenen Anhänger liegen kann.
Für alle Bauarten von Kraftfahrzeugen sind aus dem Stand der Technik ABS-Bremssysteme bekannt. Kurz gesagt arbeiten diese Systeme so, daß sie eine maximierte Fahrzeugstabilität (d.h. einen maximalen Reibungskoeffizient, der gebremsten Räder in Querrichtung) erbringen, indem der Längsschlupf der gebremsten Räder innerhalb vorbestimmter Grenzen gehalten wird. Dies erfordert üblicherweise das Modulieren der Bremskräfte auf der Basis eines einzelnen Rades und/oder einzelner Achsen, um wenigstens eine gewisse Raddrehung zu erhalten.
Beispiele für vom Antiblockier-Bremssysteme nach dem Stand der Technik sind aus den US-Patenten 3.767.270, 3.768.872, 3.854.556, 3.893.696, 3.929.383, 3.929.382, 3.966.267, 4.392.202 und 4.591.213 ersichtlich, deren Offenbarung hiermit durch Bezugnahme aufgenommen ist.
Bremssysteme, die das Bremsen steuern, um eine Fahreranforderung zu erfüllen, wobei die Fahreranforderung elektrisch erfaßt wird ("Brake-by-wire), die den Reibungskoeffizient erfassen und die Bremskräfte entsprechend modifizieren, die die Last auf einem Rad erfassen und die Bremskraft entsprechend modifizieren, und die den Radschlupf erfassen und/oder elektronische Signale nutzen, um eine schnellere Bremsantwort des Ahhängers zu erzielen, sind aus dem Stand der Technik bekannt, wie aus den US- Patenten Nr. 4.140.352, 4.327.414, 4.494.199, 4.512.615, 4.545.240, 4.591.213, 4.606.586, 4.616.881 und 4.648.663 ersichtlich auf deren Offenbarung hiermit durch Bezugnahme aufgenommen ist.
Während die Bremssysteme nach dem Stand der Technik, die die Bremsleistung oder -wirkung in Abhängigkeit von erfaßten Parametern variieren, um unterschiedliche Ziele zu erreichen wie Fahrzeugstabilität oder ähnliches, im allgemeinen ein besseres Bremsen des Fahrzeuges erbringen, sind sie dennoch für weitere Verbesserungen offen, insofern als abhängig von der Fahreranforderung weder ein proportionales noch eine gleichmäßig aufgeteiltes Bremsen vorgesehen ist.

Zusammenfassung der Erfindung

Gemäß der vorliegenden Erfindung sind viele der Nachteile des Standes der Technik überwunden oder werden minimiert, indem ein Fahrzeugbremssystem mit mehreren Betriebsarten vorgesehen wird, das sehr gut für Lastzug- Systeme aus mehreren Fahrzeugen z.B. Zugmaschine-Anhänger geeignet ist. Das System hat den Vorteil verbesserter Leistungskennwerte sowohl hinsichtlich der Betriebskosten als auch hinsichtlich der Sicherheit obwohl es relativ preisgünstiger ist als Systeme nach dem Stand der Technik.
Das obige wird erreicht, indem ein Bremssteuersystem vorgesehen wird, das Mittel zu Erfassen der Größe der von dem Fahrer geforderten Bremswirkung (üblicherweise als Prozentsatz der Auslenkung des Fahrzeugbremspedales erfaßt) und Mittel zum Verteilen der Bremskraft zwischen den gebremsten Rädern oder Sätzen gebremster Räder aufweist, um ein proportionales (der Last auf dem Rad bzw der Achse entsprechendes) Bremsen zu erreichen.
Entsprechend ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Steuerung eines Fahrzeugbrems- Systems zu schaffen, um die Bremskraft zwischen den individuell steuerbar gebremsten Rädern oder Sätzen von Rädern im Sinne eines proportionalen Bremsen aufzuteilen.
Diese und andere Aufgaben und Vorzüge der vorliegenden Erfindung erschließen sich beim Lesen der detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den Zeichnungen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 zeigt ein Diagramm, das die mehreren Betriebsarten beim Bremsen eines Fahrzeugs veranschaulicht.
Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Einzelfahrzeugs.
Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung eines Mehrfahrzeug-Systems, bei dem das erfindungsgemäße Brems- Steuersystem verwendet werden kann.
Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung eines Lastsensors nach dem Stand der Technik.
Fig. 5 zeigt eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Bremssystems für das Einzelfahrzeug nach Fig. 2.
Fig. 6 zeigt eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Bremssystems für einen Zug aus mehreren Fahrzeugen gemäß Fig. 3.
Fig. 7 ist eine schematische Darstellung eines standardmäßigen Anhängerbremssystems, das bei einem Brems- System gemäß Fig. 6 verwendbar ist.
Fig. 8 ist eine schematische Darstellung eines Brems- Systems für einen Anhänger, das speziell ausgerüstet ist, um mit dem in Fig. 6 dargestellten Bremssystems der Zugmaschine zusammenzuwirken, um ein ausgefeilteres Brems- System für Einen Zug aus mehren Fahrzeugen zu erhalten.
Fig. 9 ist ein Kraftdiagramm eines gebremsten Rades.
Fig. 10 ist ein Kräftegleichgewichtsdiagramm für den Zug aus mehreren Fahrzeugen nach Fig. 2.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform

In dem Diagramm von Fig. 1 sind die unterschiedlichen Betriebsarten eines erfindungsgemäßen Fahrzeugbremssystems dargestellt. Wie in dem Bereich 12 dargestellt, minimiert kurz gesagt das System bei relativ niedrigen Bremswirkungsanforderungen (erfaßt durch die Kraft, die auf das Fahrzeugbremspedal ausgeübt wird und / oder durch die Verschiebung desselben) die Abnutzung an den Reibbelägen der Bremsen, indem die Bremsen so gesteuert werden, daß die Bremswirkung ausgewogen oder gleichmäßig verteilt ist. Gemäß der Darstellung im Bereich 14 verteilt das System bei relativ hohen Bremswirkungsanforderungen die Bremsleistung proportional der Last bzw dem Gewicht, um die Bremsfähigkeit des Fahrzeuges und die Stabilität zu maximieren. Bei mittleren Anforderungen an die Bremswirkung, entsprechend einem Bereich 16, wird die Bremswirkung derart aufgeteilt, daß ein ruckfreier Übergang von der gleichmäßig verteilten zur proportionalen Verteilung der Bremswirkung erreicht wird.
Vorzugsweise weist das System, wie im Abschnitt 18 dargestellt ist, eine Antiblockier-Betriebsart auf, bei der, wenn ein tatsächliches oder drohendes Radblockieren bei einem oder mehreren Rädern erfaßt wird, die Bremsen angelegt und freigegeben werden (üblicherweise mit einer proportionalen Verteilung der Bremswirkung), um die Räder drehend zu halten und die höhere seitliche Haftreibung nicht blockierter Räder zu nutzen.
Zusätzlich kann das System, wenn das Fahrzeug mit Retardermitteln für den Antriebsstrang und/oder den Motor ausgerüstet ist, solche Retarder bei niedriger Bremsanforderung als Ersatz oder Ergänzung zu den Fahrzeugbremsen nutzen, wie dies im Bereich 20 dargestellt ist, um die Betriebskosten des Fahrzeuges zu minimieren.
Das erfindungsgemäße Bremssteuersystem bewirkt die Aufteilung der Bremsleistung zwischen den individuell gesteuerten gebremsten Rädern oder Radsätzen des Fahrzeuges in mehreren Betriebsarten als Funktion der Größe der Fahreranforderung für die Bremswirkung.
Die hier als "proportionale Bremsbetriebsart" definierte Betriebsart ist in der Fahrzeugindustrie bekannt und beinhaltet das "Bremsverhältnis", das das Verhältnis der tangentialen Reibungskraft zu der radialen Last (d.h. FF/FN in Fig. 7) an der Berührungsstelle Reifen/Straße ist.
Der begrenzende Wert ist selbstverständlich der Reibbeiwert ("u") Wenn jedes Rad oder jeder Radsatz eine tangentiale Reibkraft (oder Bremskraf t) erzeugt, die jeweils die gleiche Proportion zu der Last hat bzw. im gleichen Verhältnis zu der Last steht, dann kann unter der Bedingung, daß jedes der Räder dasselbe Beziehung zwischen u und dem Schlupf hat, das Fahrzeug die zur Verfügung stehende Haftreibung (Adhäsion) an allen seinen Rädern gleichzeitig nutzen. Dieses Prinzip und die vorteilhaften Wirkungen beim Erreichen gleicher Bremsverhältnisse an jedem Rad sind im Gebiet der Bremstechnik bekannt.
Speziell bedeutet proportionales Bremsen im hier verwendeten Sinne eine Aufteilung der Bremswirkung an einem Fahrzeug in der Weise, daß das Verhältnis der tangentialen Bremskraft zu der radialen Belastungskraft für alle Räder oder Radsätze gleich (oder nahezu gleich) ist. Die Räder können einzeln oder zu Sätzen zusammengefaßt betrachtet werden und die Sätze können aus allen Rädern einer Achse oder den Rädern eines Tandem-Achspaares (eines Bogey-Satzes) oder alle Räder an einem Teilfahrzeug sein, wenn das Fahrzeug ein aus mehreren Teilfahrzeugen kombiniertes Ganzes ist.
Ein anderes unterschiedliches Prinzip für die Verteilung der Bremswirkung in einem Fahrzeugbremssystem ist, Bremswirkungseingangssignale zu erzeugen, die sich auf andere Brems- oder Fahrzeugsystemparameter beziehen als Last- oder Adhäsionsfaktoren des Reifens auf der Straße. Einige solche Parameter sind: gleiche Abnutzung, gleiche Arbeit oder gleiche Temperatur an den Bremsen. Welcher Parameter auch immer gewählt sein mag, die ausgelichene Verteilung der Bremskraft weicht im allgemeinen von der Verteilung der Bremskraft bei proportionalem Bremsen ab.
Das ausgeglichene Bremsen in dem hier verwendeten Sinne ist eine Bremswirkungsaufteilung bei einem Fahrzeug, wobei die Aufteilung der Bremswirkung nicht von den radialen Lastfaktoren abhängt und die gewünschte Ausgeglichenheit wie gleiche Abnutzung, Bremskraft, Temperatur oder eines direkt mit dem Bremsenverschleiß verbundenen Parameters erreicht wird. Die Verschleißrate moderner Bremsen steht in erster Linie mit der von den Bremsen umgesetzten Leistung (d.h. Bremsdrehmoment mal Umdrehungen) gewichtet mit der Bremsentemperatur in Beziehung, insbesondere der Oberflächentemperatur der Bremsbeläge. Der Temperaturfaktor ist für den Veschleiß besonders gravierend. Bspw. sind die Verschleißraten von Bremsbelägen bei 430ºC vier mal höher als die Verschleißraten bei 149ºF. Bei Bremsen ähnlicher Größe und Konfiguration mit ähnlichen Wärmeableiteigenschaften hat die Bremse, die die meiste Arbeit verrichtet, die höchste Temperatur und verschleißt mit einer Rate, die gegenüber der Differenz der Leistung erhöht ist.
Bei einer gegebenen Anzahl von Bremsbelägen eines Fahrzeugbremssystems hat die Gesamtheit der Bremsbeläge die größe Lebensdauer, wenn alle Bremsbeläge mit der niedrigstmöglichen Temperatur arbeiten. Dies erfolgt, wenn die Wärme (Energie) gleichmäßig über die Trommel- oder Scheibenbereiche verteilt ist. Es sollte außerdem angemerkt werden, daß der Betrieb mit der niedrigstmöglichen Temperatur außerdem die größte Reserve für eine Energieaufnahme bietet. Ein hoher Energieumsatz an einer Bremse verursacht schließlich, daß diese verhängnisvoll ausfällt, obwohl Fading bis zu einem gewissen Grad eine Selbstschutzeigenschaft ist. Entsprechend kann die Bremsentemperatur oder ein anderes Maß der Bremsenergie einschließlich der Bremskraft benutzt werden, um die Bremswirkung so aufzuteilen, daß der Verschleiß bei einem Fahrzeugbrems- System ausgewogen ist.
Eine Reihe von Studien über die Benutzung von Fahrzeugbremsen, insbesondere die Benutzung von Bremsen von Schwerlastfahrzeugen, hat gezeigt, daß die meisten Bremsbetätigungen mit niedriger Anforderung stattfinden. Bspw. liegen bei Fahrzeugen, die mit einem eine Kapazität von 7 Bar Bremsdruck aufweisenden Druckluftsystem ausgerüstet sind, neunzig Prozent (90%) aller Bremsbetätigungen bei weniger als 1,4 Bar. Der größte Teil des Bremsenverschleißes erfolgt bei relativ geringer Drehmomentanforderung durch den Fahrer. Bei der Mehrzahl der Stopps ist die Haftreibungsgrenze des Reifens zu der Straße nicht erreicht. Eine Bremsbetätigung mit 1,4 Bar einer voll belasteten LKW-Achse erfordert üblicherweise nicht mehr als einen Reibbeiwert von 0,1. Trockene Straßen zeigen einen Reibbeiwert von 0,6 bis 1,0, während nasser Asphalt einen Reibbeiwert von 0,3 erbringt. Deshalb basiert die Aufteilung für die Bremswirkung ungeachtet der Größe der Anforderung der Bremskraft durch den Fahrer, auf den Extremen der Bremswirkungsfähigkeit.
Das erfindungsgemäße Bremssteuersystem ist für Sattelschlepper-Auflieger-Fahrzeug-System 24 vorgesehen, das in Fig. 3 dargestellt ist. Wie bekannt und in Fig. 3 dargestellt weist es kurz gesagt einen Sattelschlepper 28 und einen Auflieger 30 auf, der an diesem mittels Kupplungsmitteln 32 angekuppelt ist, zu der die bekannte, an dem Sattelschlepper angebrachte Sattelplatte 34 zum wahlweisen Ankuppeln eines an dem Anhänger befestigten Zugsattelzapfens Gehört. Die Sattelschlepper weist typischerweise ein Paar oder einen Tandemsatz hinterer Antriebsachsen 36, 38 und eine vordere Lenkachse 40 auf. Der Anhänger oder Auflieger 30 weist typischerweise einen Tandemsatz oder ein Paar nicht lenkbarer, nicht angetriebener Anhängerachsen 42 und 44 auf. Typischerweise, jedoch nicht notwendigerweise, haben die vorderen Achsen 27 und 40 nicht angetriebene lenkbare Räder.
Zu dem erfindungsgemäßen Bremssystem gehört wenigstens das Aufteilen der Bremskraft innerhalb des gesamten Zugs zwischen dem Sattelschlepper 28 und dem Hänger 30, und es kann außerdem das innerhalb eines Fahrzeugs stattfindende Aufteilen der Bremswirkung an dem Sattelschlepper 28 und das innerhalb eines Fahrzeuges stattfindende Aufteilen der Bremskraft an dem Anhänger 30 dazugehören.
Es ist vorteilhaft, ein Bremssteuersystem, vorzugsweise ein computergesteuertes Bremssystem vorzusehen, das die Aufteilung der Bremskraft auf der Basis des aktuellen Betriebszustandes des Fahrzeuges, der Umgebung und dem gewünschten Ergebnis ändern kann. In Fällen, in denen die Haftreibung generell nicht kritisch ist, kann das Ziel für die Aufteilung der Bremswirkung an einigen anderen wichtigen Faktoren ausgerichtet werden, wie bspw. gleichmäßiger Verschleiß. Andernfalls, wenn der Fahrer bspw. stärkeres Bremsen fordert, kann sich das Systemziel ändern, bpw. zu einer Lastproportionierung in Echtzeit. Wenn die Anforderung weiterenfalls bei einem mittleren Niveau liegt, kann das Ziel der Bremswirkungsverteilung darin liegen, ausgeglichenes und proportionales Bremsen harmonisch miteinander zu verbinden oder von einem zu anderen überzuwechseln, ohne das Fahrzeug ruckweise zu bewegen. Weil es immer möglich ist, daß einige der Räder eine geringe Haftreibung des Reifens haben (d.h. es ist bspw. ein Eisfleck oder ähnliches vorhanden), kann ein Antiblockiersystem das Blockieren des Rades überwachen und inter venieren, um das durchschnittliche Bremsdrehmoment an einzelnen oder Sätzen von Bremsen zu reduzieren, um die Kontrolle über die Richtung zu behalten.
Bei Verwendung eines elektronisch gesteuerten Brems- Systems mit Rückführung ist eine optimale Antwortgeschwindigkeit und Genauigkeit des Systems erzielbar. Zusätzlich ist die Zielvorgabe nicht wie nach der konventionellen Technologie festgelegt, sondern in Abhängigkeit von vorbestimmten logischen Regeln variabel, die in der zentralen Verarbeitungseinheit vorhanden sind. Das erfindungsgemäße Bremswirkungsaufteilungssystem mit mehreren Betriebsarten ist dahingehend eine Verbesserung gegenüber existierenden Bremssystemen, daß das System so gesteuert werden kann, daß es einen optimalen Kompromiß zwischen einer Wartungskostenreduzierung, einer Maximierung der Bremskapazitätsrserve und einer Optimierung des Bremswegs bei einer Vielzahl von Fahrzeugzuständen bei hoher Richtungsstabilität und guter Steuerbarkeit erbringt. Es ist wichtig, daß diese Eigenschaften bei Sattelzügen unabhängig von dem Zustand der Bremsen an jedem der einzelnen Teilfahrzeuge erbracht werden können.
Um die grundlegenden Prinzipien des ausgeglichenen und des propotionalen Bremsens zu erläutern ist auf Fig. 5 bezug genommen. Der LKW weist eine hintere Antriebsachse 26 auf, die von einem Motor 346 über ein Getriebe 48 und eine Kardanwelle 50 angetrieben wird. Zu der angetriebenen Hinterachse 26 gehört ein Paar von angetriebenen Rädern 52, 54 und zu der gelenkten Vorderachse 27 ein Paar Vorderrädern. Um die Drehung der Räder 52 bzw. 54 zu bremsen sind druckluftbetätigte Bremsen 60 und 62 vorgesehen und um die Drehung der Räder 56 bzw. 58 sind druckluftbetätigte Bremsen 64 und 66 vorgesehen. Wie es aus dem Stand der Technik bekannt ist, haben die hinteren Bremsen 60 und 62 die gleiche Größe und sind von demselben Typ, wie es in ähnlicher Weise für die vorderen Bremsen 64 und 66 gilt. Bei dem dargestellten System sind die Bremsen druckluftbetätigte Bremsen einer bekannten Bauart wie Trommelbremsen mit S-Spreiznocken oder Druckluftscheibenbremsen, deren Einzelheiten aus dem Stand der Technik bekannt ist und in detaillierter Form den US-Patenten Nr. 4.476.968 und 4.457.407 zu entnehmen ist, deren Offenbarung hiermit durch Bezugnahme aufgenommen ist. Während sowohl die beiden vorderen Bremsen als auch beide hinteren Bremsen jeweils von gleicher Größe und gleicher Bauart sein sollten, ist es bekanntermaßen nicht erforderlich, daß die vorderen Bremsen 64 und 66 dieselbe Größe und/oder den Typ aufweisen wie die hinteren Bremsen 60 und 62. Über eine Vielzahl von Vorratsbehältern 68, von denen lediglich einer dargestellt ist, wird von einem (nicht dargestellten) Fahrzeugkompressor oder ähnlichem Druckluftt zu Betätigung der Bremsen geliefert.
Das Bremssystem enthält eine Steuereinheit 70, die wegen der Flexibilität und dem Ansprechen vorzugsweise eine auf einem elektronischen Mikroprozessor basierende Steuereinheit ist, die Mittel 72 zum Empfangen einer Vielzahl von Eingangssignalen, Mittel zum Verarbeiten der Eingangssignale gemäß vorbestimmter logischer Regeln sowie Mittel 74 zum Ausgeben von Befehlsausgangssignalen an verschiedene Systembetätigungsglieder aufweist.
Ein Sensor 76 erfaßt die vom Fahrer verursachte Auslenkung des Bremspedales 78, um ein die Fahreranforderung für die Bremswirkung des Fahrzeuges kennzeichnendes Eingangssignal zu liefern. Sensoren dieses Typs sind aus dem Stand der Technik bekannt und können in weiteren Einzelheiten den US-Patenten Nr. 4.140.352, 4.327.414 und 4.512.615 entnommen werden. Typischerweise erfassen solche Wandler die Auslenkung des Bremspedales 78 und/oder die auf dieses ausgeübte Kraft und liefern ein dazu proportionales Ausgangssignal. Ein die Verlangsamung des Fahrzeuges kennzeichnendes Eingangssignal kann mittels eines Verzögerungsmessers 80, der an dem Fahrzeug befestigt ist, oder mittels eines Drehzahlsensors 82 für die Getriebeausgangswelle erbracht werden, der ein die Drehzahl des Antriebsstranges kennzeichnendes Signal liefert, das durch die CPU 70 differenziert werden kann. Kraft- oder Lastsensoren 82, 84, 86 und 88 werden zur Erzeugung von Eingangssignalen verwendet, die für die Brems- und Lastkräfte an den Rädern 52, 54, 56 bzw. 58 kennzeichnend sind. Die Kraftsensoren können auf Dehnungsmeßstreifen basieren und/oder von der Bauart linearer Weggeber sein, wie es aus dem Stand der Technik bekannt ist. Um bei der Betriebsart für ausgeglichenes Bremsen eine genauere Aufteilung der Bremswirkung zu erreichen, können Temperatursensoren 98, 92, 94, und 96 vorgesehen werden, um die Temperaturen der Bremsen bei den Rädern 52, 54, 56 bzw. 58 zu erfassen. Die Temperatursensoren können berührungsfreie Infrarotsensoren oder ähnliches sein, wie es aus dem Stand der Technik bekannt ist. Um dem Bremssystem eine Antiblockierbetriebsart zu ermöglichen, sind Raddrehzahlsensoren 98, 100, 102 und 104 vorgesehen, um die Drehzahl der Räder 52, 54, 56 bzw. 58 kennzeichnende Eingangssignale bereit zu stellen.
Die zentrale Verarbeitungseinheit 70 verarbeitet, wie weiter unten in detaillierterer Form dargestellt ist, die Eingangssignale gemäß vorbestimmter logischer Regeln, um Befehlsausgangssignale zur Steuerung von Ventilen 106 und 108 zu erzeugen. Kurz gesagt ist das Steuerventil 108 über eine Versorgungsleitung 110 mit dem Vorratsbehälter 68 verbunden und liefert gemäß Befehlsausgangssignalen der CPU 70 Druckluf t über eine Leitung 112 an die Bremse 60 und über die Leitung 114 an die Bremse 62. Das Steuerventil 108 ist mit der von einem der Vorratsbehälter kommenden Versorgungsleitung 110 verbunden und liefert entsprechend Befehlsausgangssignalen Druckluf t über eine Abzweigleitung 116 an die Bremse 64 und über eine Abzweigleitung 118 an die Bremse 66. Das Steuerventil 108 beaufschlagt die Abzweigleitungen 116 und 118 unabhängig voneinander mit Druck. Entsprechend ist es ersichtlich, daß die Bremskraft an jedem der Räder in einer geschlossenen Schleife gemäß Befehlsausgangssignalen individuell regelbar ist, die von der CPU 70 in Abhängigkeit von den empfangenen und verarbeiteten Eingangssignalen erzeugt werden.
Das Verfahren zum Steuern oder Aufteilen der Bremskraft unter den Fahrzeugrädern 52, 54, 56 und 58 bei einem Bremssystem für den Lastkraftwagen 28 wird detailliert weiter unten beschrieben. Während das erfindungsgemäße Bremssystem die Aufteilung der Bremskraft auf jedes der Räder beinhaltet, mißt und steuert das System die Parameter der Bremskraft an jedem der Räder als ein genaues Kennzeichen der Bremswirkungen.
Bei einem einfacheren und weniger teueren alternativen System, das etwas weniger genau als das in Fig. 5 dargestellte System ist, können Drucksensoren wie die Drucksensoren 126 und 128 teilweise die Kraftsensoren 82, 84, 86, bzw. 88 als Sensoren zum Erzeugen von Eingangssignalen ersetzen, die die Bremskraft an den Rädern 52, 54, 56 bzw. 58 kennzeichnen. Es hat sich kurz gesagt herausgestellt, daß bei einer druckluftbetätigten Bremse mit bekannten Parametern wie Bremsengröße und -typ, Größe und Typ des Druckluftantriebes, Bremsbelagtyp, Größe und Typ einer Einstelleinrichtung für das Spiel und ähnliches die von der Bremse aufgebrachte Bremskraft in bekannter Weise mit dem Luftdruck mit einer Genauigkeit von ungefähr plus oder minus 10% korrespondiert, mit dem der Druckluftantrieb beauf schlagt wird.
Während die Kraftsensoren 82, 84, 86 und 88 von einem Typ sind, der die Tangential- (d.h. Brems-) Kraft als auch die Radial- (d.h. Last-) Kraft kennzeichnende Signale liefert, können als Alternative separate Lastsensoren verwendet werden. Lastsensoren sind aus dem Stand der Technik bekannt und aus Fig. 4 ersichtlich, die einen typischen Lastsensor 130 nach dem Stand der Technik veranschaulicht. Solche Lastsensoren können an jedem Rad oder auch achsweise vorgesehen werden.
Bei dem vorliegenden Beispiel ist die Bremskraft (FF in Fig. 9) der gemessene und gesteuerte Parameter zur Aufteilung der Bremswirkung oder Bremsarbeit auf die Fahrzeugräder. Wenn, wie in Fig. 1 dargestellt ist, die Fahreranforderung für die Bremswirkung relativ gering ist (zwischen 0% und A% von 100% Anforderung), wird die Bremswirkung entsprechend der Betriebsart für ausgeglichenes Bremsen aufgeteilt. Wenn die Fahreranforderung für die Bremswirkung relativ hoch ist (zwischen B% und 100% Anforderung), wird die Bremswirkung entsprechend der Betriebsart für proport=ionales Bremsen aufgeteilt. Wenn die Fahreranforderung in einem mittleren Bereich liegt (A% bis B% von 100% Anforderung), wird die Bremswirkung in einen Übergangsmodus aufgeteilt, um einen weichen Übergang von dem ausgeglichenen zu dem proportionalen Bremsen zu erbringen. Typischerweise liegt A bei 15-25%, während B gleich 30-35% ist. Vorzugsweise werden die Werte von A und B im Hinblick auf die Erfordernisse des Fahrers, erwartete Lastzyklen, die Wartungspraxis der Flotte und ähnliches variiert. Die Werte von A und B können außerdem auf Basis einer geschlossenen Schleife im Hinblick auf erfaßte Fahrzeugbetriebsbedingungen geändert werden (d.h. hohe Wahrscheinlichkeit eines Radblockierens, usw.).
Während sich dieses Beispiel auf das fahrzeuginterne Aufteilen der Bremskraft auf die Räder 52, 54, 56 und 58 eines LKW's 28 bezieht, sind dieselben Betriebsarten auf das fahrzeuginterne Aufteilen der Bremskraft auf die Räder des Sattelaufliegers 30 und auf die zuginterne Aufteilung der Bremskraft zwischen dem Sattelschlepper und dem Sattelauflieger des Sattelzugsystems 24 möglich (d.h. ausgeglichenes und proportionales Bremsen bei Zugmaschine und Anhänger).
Im Betrieb in der Betriebsart für ausgeglichenes Bremsen beträgt die Bremskraft (BF) an jedem Rad eines Nrädrigen Bremssystems:
wobei: BFXB = die Bremskraft an dem Rad X bei ausgeglichenem Bremsen.
Cx = eine auf der relativen Bremsgröße und dem Bremstyp basierende Konstante. Cx ist keine Funktion der Last Vx an dem Rad X.
g = die ausgelichene Bremsfunktion.
D = die erfaßte Anforderung.
Mit anderen Worten ist die Bremskraft an jedem Rad (oder jedem Radsatz) bei ausgeglichenem Bremsen eine Funktion (g) der erfaßten Fahreranforderung (D) mal einer Konstante (C), die sich auf bekannte individuelle Bremsparameter (Größe, Typ, Antriebsgröße) bezieht.
Die CPU 70 erfaßt die Bremskraft
bei jedem Rad und gibt an die Steuerventile 106 und 108 Befehlsausgangssignale aus, um die Bremsen 60, 62, 64, und 66 mit Druck zu beauf schlagen und die Gleichung für den Fehler (EXB) zu minimieren:
Wenn EXB positiv ist, wird die Bremse mit erhöhtem Druck beaufschlagt, wenn EXB negativ ist, wird der an der Bremse herrschende Druck vermindert.
Im allgemeinen ist die Zielvorgabe bei ausgeglichenem Bremsen das Angleichen des Verschleißes. Wenn die Temperatur nicht erfaßt wird, wird die Wärmeableitung an gleichen Bremsen als gleich angesehen und weil das gesamte Fahrzeug dieselbe Geschwindigkeit hat und kleine Differenzen im Radschlupf ignoriert werden, ist das Produkt aus (BF) x (Fahrzeuggeschwindigkeit) x (Zeit) gleich der von den Bremsen aufgenommenen Energie. Um eine jeweils gleiche aufgenommene Energie zu erreichen, sollten alle Cx gleich sein.
Wenn Temperatursonsoren (90, 92, 94 und 96) verwendet werden, wird eine genauere Angleichung des Verschleißes erreicht. Es ist dann
wobei Tx = Temperatur an dem Rad X.
Die Kraft an der Bremsen wird gemäß der an der BremseX erfaßten Temperatur im Verhältnis zu der Temperatur an den anderen (N-1) Bremsen modifiziert. Je höher die an der Bremse gemessene Temperatur in Bezug auf die Temperaturen der anderen Bremsen ist, umso niedriger ist die BFXB. Bei einem solchen System mit Temperatursensoren können die Energieeingangssignale gleich beginnen, jedoch wird die Energieverteilung, wenn die Temperaturdifferenzen infolge von Abweichungen in den Wärmeeigenschaften divergieren, entsprechend anders aufgeteilt.
Bei Betrieb in der Betriebsart für proportionales Bremsen beträgt die Bremskraft an jedem Rad eines N-rädrigen Bremssystems:
wobei: BFXP = die Bremskraft an dem Rad X bei proportionalem Bremsen;
KX = eine auf relativen Bremsparametern basierende Konstante;
f = die Funktion für proportionales Bremsen;
D = die erfaßte Anforderung;
LX = die Last an dem Rad X.
Mit anderen Worten ist die Bremskraft bei proportionalem Bremsen an jedem Rad eine Funktion (f) der erfaßten Anforderung (D) und der Last (L) an dem Rad. Die Last kann durch Kraftsensoren 82, 84, 86 und 88 erfaßt werden oder es können separate Lastsensoren wie bspw. der Sensor 130 an jedem der n Räder vorgesehen werden.
Wie bei dem ausgeglichenen Bremsen erfaßt die CPU 70 bei dem proportionalen Bremsen die Bremskraft an jedem Rad (BFSX) und gibt an die Steuerventile 106 und 108 Befehlsausgangssignale aus, um die Fehler- (EPX) -Gleichung:
zu minimieren.
Im allgemeinen ist die Bremskraft, mit der jedes Rad zu beaufschlagen ist, in der Betriebsart für proportionales Bremsen direkt proportional der Fahreranforderung, multipliziert mit dem Produkt aus dem mittleren Bremsverhältnis mal der erfaßten Last.
Bei Betrieb in der Übergangsbetriebsart sind die Bremskräfte an jedem Rad eines N-rädrigen Bremssystems:
wobei FXI = die Bremskraft an dem Rad X bei mittlerem Bremsen;
h = die Bremsfunktion für mittleres Bremsen.
Mit anderen Worten ist bei mittlerem Bremsen oder Bremsen im Übergangsbereich die Bremskraft an jedem Rad eine Interpolation der anderen Betriebsarten, die so gestaltet ist, daß sich ein weicher Übergang zwischen diesen ergibt.
Wie bei den anderen Betriebsarten, gibt die CPU Befehle an die Steuerventile aus, um die Fehlergleichung (EIX) an jedem Rad zu minimieren.
Wie oben dargestellt, kann für den Lastkraftwagen 28 ein etwas weniger teures und etwas weniger genaues Brems- system durch Weglassung der den Rädern 52, 54, 56 bzw. 58 zugeordneten Horizontalkraftsensoren 82, 84, 86 und 88 und Ersatz derselben durch Drucksensoren und Verwendung eines Sensors 130 nach dem Stand der Technik für jedes Rad erhalten werden. Bei einem solchen System ist der Druck, mit dem jede Bremse beaufschlagt wird, der Parameter, der überwacht und gesteuert wird. Es ist beobachtet worden, daß bei einer Bremse bekannter Größe und bekannten Typs der Luftdruck, mit dem ihr Druckluftantrieb beaufschlagt ist, ein relativ genaues Kennzeichen für die von dieser Bremse aufgebrachte Bremskraft ist.
Das erfindungsgemäße Bremssystem betrifft Mehrfahrzeugsysteme z.B. das in Fig. 3 gezeigte System 24 aus Sattelschlepper 28 und Sattelauflieger 30. Aus Fig. 6 ist das Bremssystem für den Sattelschlepper 28 des Mehrfahrzeugsystems 24 ersichtlich. Wie aus dem Stand der Technik bekannt, weist der Sattelschlepper 28, kurz gesagt, eine Lenkvorderachse 40, die üblicherweise nicht angetrieben ist, und ein Tandempaar von angetriebenen Hinterachsen auf, zu denen eine vordere angetriebene Hinterachse 36 und eine hintere angetriebene Hinterachse 38 gehören. Zu der hinteren Hinterachse 38 gehören Räder 140 und 142, während zu der vorderen Hinterachse 36 Räder 144 und 146 gehören und Räder 148 und 150 zu der vorderen Lenkachse 40. Wie dies bei Zugmaschinen üblich ist, werden für jedes Rad der hinteren Antriebsachsen Zwillingsreifen verwendet. Abgesehen von dem Erfordernis nach zusätzlich Sätzen von hinteren Bremsen 152, 154, Lastsensoren 156 und 158, Drehzahlsensoren 160 und 162 sowie Temperatursensoren 164 und 166 ist das Bremssystem des Sattelschleppers 28 hinsichtlich der Bremswirkungsverteilung innerhalb des Sattelschleppers im wesentlichen funktionsmäßig und aufbaumäßig gleich dem Steuersystem für den LKW 22 nach Fig. 5. Demgemäß werden Elemente des Bremssteuersystems des Sattelschleppers 28, die mit denen bei dem LKW 22 verwendeten korrespondieren, mit den gleichen Bezugszeichen versehen und nicht mehr im einzelnen beschrieben.
Ein hinteres Steuerventil 168 ist im wesentlichen identisch mit dem hinteren Steuerventil 106 nach Fig. 5 mit der Ausnahme, daß vier individuell steuerbare Abzweigleitungen von diesem ausgehen.
Die Luftdruckbremsen 152 und 154 sind, kurz gesagt, im wesentlichen mit den Luftdruckbremsern 60 und 62 identisch. Lastsensoren 156, 158 sind vorzugsweise auf Dehnungsmeßstreifen basierende Einrichtungen und im wesentlichen strukturell und funktional identisch mit den Lastsensoren 82 und 84. Drehzahlsensoren 160 und 162 sind mit den Raddrehzahlsensoren 98 und 100 im wesentlichen strukturell und funktionsmäßig gleich, während Temperatursensoren 164 und 166 mit den Temperatursensoren 90 und 92 strukturell und funktional im wesentlichen übereinstimmen.
Mit der Ausnahme, daß das Bremssystem des Sattelschleppers 28 sechs anstelle von vier gebremsten Rädern (d.h. N = 6 anstelle von N = 4) aufweist, verglichen mit dem Bremssystem des LKW 22, sind die Bremsbetriebsweisen für das ausgeglichene Bremsen, das Bremsen im Übergangsbereich und das proportionale Bremsen innerhalb des Fahrzeugs dieselben, wie sie oben in Verbindung mit dem Brems- system des LKW 22 beschrieben sind. Bei einem Sattelschlepper-Sattelaufliegerzugsystem wie einem in Fig. 3 veranschaulichten System 24 ist die Aufteilung der Bremswirkungen innerhalb des Gesamtzugs extrem wichtig. Allgemein gesprochen ist, um akzeptable Fahrzeugbremsleistungsdaten sowohl im Hinblick auf minimierte Wartung als auch maximierte Bremswirkung als auch Stabilitätsziele zu erreichen, in der Reihenfolge der Bedeutung das proportionale und das ausgeglichene Bremsen innerhalb des Gesamtzugs wenigstens so wichtig wie das innerhalb der Zugmaschine proportionale oder ausgeglichene Bremsen und es wird auch als wichtiger angesehen als das innerhalb des Hängers proportionale und ausgeglichene Bremsen. Entsprechend ist es bei einem Bremssystem für einen Sattelzug wichtig, daß Mittel vorgesehen werden, um eine Aufteilung der Bremswirkung zwischen dem Sattelschlepper und dem Sattelanhänger, wie oben diskutiert, zu erreichen. Außerdem ist es wesentlich, daran zu erinnern, daß der Sattelschlepper 28 häufig jemand anderem gehört als der Sattelauflieger 30 und sogar in einer Flotte aus Sattelschleppern und Sattelaufliegern, die sich in einheitlichem Besitz befinden, weist eine typische Flotte sehr viel mehr Sattelauflieger als Sattelschlepper auf. Entsprechend ist es in hohem Maße wünschenswert, ein Bremssteuersystem für ein Zugsystem aus Sattelschleppern und Sattelaufliegern vorzusehen, das, wenn überhaupt, wenig spezielle Ausrüstung an dem Sattelaufliegern erfordert und das relativ genaues proportionales Sattelschlepper - Sattelanhängerbremsen und einen gewissen Grad von fahrzeuginternen, ausgewogenen Sattelschlepper - Sattelanhängerbremsen erbringt.
Um ein Sattelzugbremssystem zu erhalten, das ein akzeptables Maß von zwischen Sattelschlepper und Sattelauflieger proportionlem und ausgeglichenem Bremsen erbringt, ohne eine zusätzliche Ausrüstung an dem Sattelauflieger zu erfordern, ist der erfindungsgemäße Sattelschlepper mit einem Beschleunigungsmesser 80 zum Liefern eines die Beschleunigung/Verzögerung des Fahrzeuges kennzeichnenden Eingangssignal an die CPU 70 und einem Paar Lastsensoren 170 und 172 aus gerüstet, die für die CPU Eingangssignale erzeugen, die für die vertikalen und horizontalen Kräfte zwischen dem Sattelschlepper und dem Sattelauflieger an der Sattelplatte 34 kennzeichnend sind. Zusätzlich ist ein von Befehlsausgangssignalen der CPU 70 gesteuertes Pilot- oder Steuerventil 174 vorgesehen, das Steuersignale an die Standardsteuerventile des Sattelaufliegerbremssystems liefert.
In Fig. 7 ist ein Standardbremssystem eines Sattelaufliegers nach dem Stand der Technik dargestellt. Kurz gesagt weist der Sattelauflieger einen Zugsattelzapfen 176 zum wahlweisen An- und Abkuppeln an die bzw. von der Sattelplatte 34 auf, wie es aus dem Stand der Technik bekannt ist. Der Sattelauflieger trägt einen Vorratsbehälter 178, der mit dem Druckluftsystem des Sattelschleppers über eine Fluidverbindung 180 verbunden ist. Die Aufliegerachsen 42 und 44 tragen Aufliegerräder 182, 184, 186 und 188, von denen jedes mit einer Druckluftbremse 190, 192, 194 bzw. 196 versehen ist. Typischerweise werden alle Aufliegerbremsen mittels eines Relaisventiles 198 auf demselben Druck gesteuert, das einen mit dem Vorratsbehälter 178 des Sattelaufliegers verbundenen Eingang 200 aufweist und mittels eines Steuerventilabschnittes 202 gesteuert wird, der über eine Kupplung 204 ein Pilotdruck- signal von dem Druckluftsystem des Sattelschleppers empfängt. Die Kupplung 204 ist zur Verbindung mit der Kupplung 206 des Sattelschleppers vorgesehen. Typischerweise sind die Kupplungen 204 und 206 ähnlich die Kupplung 180 und seine zugeordnete Kupplung zu dem Fahrzeugdruckluftsystem (nicht dargestellt)diejenigen, die die Fluidkupplung bekannt als Schnellkupplung bilden.
Wie aus Fig. 7 ersichtlich ist, weist der Standardsattelauflieger 30 nach dem Stand der Technik ein Brems- System auf, bei dem alle Bremsen von einem einzelnen Ausgang 208 des pilotgesteuerten Relaisventiles 198 mit demselben Druck beaufschlagt werden und sie werden somit alle mit dem gleichen Druck betätigt, der eine Funktion des auf den Pilotventilabschnitt 202 geleiteten Druckes ist. Weil alle Bremsen 190, 192, 194 und 196 mit dem gleichen Druck betätigt werden und weil die individuelle Steuerung von deren Betätigungsdrücken bei einem standard Sattelauflieger nicht verfügbar ist, ist demgemäß eine Steuerung der Aufteilung der Bremswirkung auf die Bremsen des Sattelaufliegers nicht möglich, um ein fahrzeuginternes, ausgeglichenes oder proportionales Bremsen auf einer kontrollierten Basis zu erreichen. Jedoch kann bei Verwendung des in Fig. 6 dargestellten Sattelschlepperbrems- systems ein zwischen dem Sattelschlepper und dem Sattelauflieger Proportionales und bis zu einem gewissen Grad ausgeglichenes Bremsen erreicht werden.
Wie aus dem Kräftegleichgewichtsdiagramm nach Fig. 10 ersichtlich ist, das keine aerodynamischen, Steigungs-oder Übergangskräfte enthält, gilt:
H1 = -M1a + HF
V1 = M1g + VF
H2 = -M2a - HF
V2 = M2g - 1 - VF
wobei M&sub1; = Masse des Sattelschleppers 20;
M&sub2; - Masse des Sattelaufliegers 30;
H&sub1; = Bremskraft des Sattelschleppers 28;
H&sub2; = Bremskraft des Sattelaufliegers 30;
HF = Horizontalkraft an der Sattelplatte 34 / dem Zugsattelzapfen 178;
V&sub1; = das von den Sattelschlepperachsen getragene Gewicht;
V&sub2; = das von den Sattelaufliegerachsen getragenen Gewicht;
VF = das Gewicht auf der Sattelplatte;
g = Gravitationskonstante;
a = Beschleunigung in Vorwärtsrichtung.
Unter propotionalen Bremsbedingungen für Sattelschlepper und Sattelauflieger ist das Bremsverhältnis des Sattelschleppers (als eine Einheit begriffen) gleich dem Bremsverhältnis des Sattelaufliegers (als eine Einheit begriffen) oder;
H&sub1;/V&sub1; = H&sub2;/V&sub2;
Zusätzlich ist das Bremsverhältnis bei der Verbindungseinrichtung (HF/VF) gleich demselben Wert, d.h.:
HF/VF = H2/V2 = H1/V1
Die obigen Beziehungen vorausgesetzt ist ersichtlich, daß wenn HF/VF = a/g gilt, proportionales Bremsen an dem Sattelschlepper und dem Sattelauflieger erreicht ist. Entsprechend wird durch Modulieren des Druckes, mit dem die Sattelschlepperbremsen (Steuerung der Ventile 108 und 168) und/oder der Sattelaufliegerbremsen (Steuerung des Ventiles 174) beaufschlagt werden, um die Fehlergleichung:
E = HF-VF*a,
die auch geschrieben werden kann:
E = HF/VF - a/g
zu minimieren, ein proportionales Bremsen zwischen dem Sattelschlepper und dem Sattelauflieger ungeachtet der Last auf dem Sattelauflieger erreicht und es sind keine zusätzlichen Sensoren und/oder Steuereinrichtungen an dem Sattelauflieger erforderlich. Aerodynamische, Steigungsund transiente Kräfte werden nicht vernachlässigt, sondern sie werden aus den Daten der Kräftesensoren berechnet.
Die Fahrzeugbeschleunigung/-verzögerung kann auch unter Verwendung der Raddrehzahlsensoren berechnet werden, wenn richtige Annahmen zu dem Schlupf getroffen werden. Natürlich ist bei Verwendung der Meßeinrichtung 80 für die Fahrzeugbeschleunigung/-verzögerung in Verbindung mit den Raddrehzahlsensoren eine sehr genaue rechnerische Bestimmung des Radschlupfes möglich.
Um ein ausgewogenes Bremsen zwischen dem Sattelschlepper und dem Sattelauflieger bei einem Sattelauflieger mit unbekannter Bremsenkonfiguration zu erreichen, sind gewisse Annahmen über die Anzahl und den Typ der Bremsen, mit denen das Sattelaufliegerbremssystem ausgerüstet ist, erforderlich.
Bei einem typischen Sattelaufliegerbremssystem sind alle Bremsen mit dem gleichen Druck betätigt, somit ist die Kenntnis der Anzahl der Aufliegerbremsen (d.h. der Anzahl der mit Bremsen versehenen Aufliegerachsen) wichtig, um ein ungefähres Angleichen des Bremsens zwischen dem Sattelschlepper und dem Sattelauflieger zu erreichen. Durch gewisse Berechnungen und / oder Annahmen im Hinblick auf das Aufliegergewicht und mit Kenntnis des an jede Bremse gelieferten Druckes (d.h. Pilotdruck an Ventil 198) zum Erzielen einer bekannten Fahrzeugverzögerung, kann die Anzahl der Bremsen (d.h. 2, 4, 6, ...) mit akzeptabler Genauigkeit geschätzt werden. Bei diesem Punkt kann jede Bremse als eine Bremse mit festgesetzter durchschnittlicher Bremscharakteristik angenommen werden und der Druck von dem Ventil 198 ist der Druck, der erforderlich ist, um zu veranlassen, daß diese Anzahl von Bremsen eine Gesamtmenge von Bremsarbeit verrichtet, die gleich der Bremsarbeit ist, die von den Sattelschlepperbremsen verrichtet wird.
Bei etwas ausgefeilteren Systemen kann der Sattelauflieger mit einer Identifikationssteckdose 348 versehen sein, die zu einem Identifikationsstecker 360 an dem Sattelschlepper paßt, und die gewisse Basisinformation über das Bremssystem des Sattelaufliegers an die CPU 70 liefert, wie bspw. die Anzahl der Bremsen, den Typ der Bremsen, die Bauart der Aktuatoren, usw. Diese gleiche Information kann mittels einer von dem Fahrer zu bedienenden Tastatur 350 in die CPU 70 eingegeben werden. Mit dieser Information kann ein genaueres ausgeglichenes Bremsen zwischen dem Sattelschlepper und dem Sattelauflieger erreicht werden.
Ein Sattelanhängerbremssystem 400 enthält Aktuatoren und Sensoren, die, wie in Fig. 8 dargestellt ist, spezifisch ausgebildet sind, um mit der CPU 70 zusammenzuwirken. Eine logische Einheit des Sattelaufliegers (TLU) 402 ist mit Eingangseinrichtungen 404 zum Entgegennehmen von Eingangssignalen von den Sensoren des Aufliegerbremssystems, Eingangseinrichtungen 406 zum Entgegennehmen von Befehlsausgangssignalen der CPU 70, Ausgangseinrichtungen 408 zum Senden von Eingangssignalen an die CPU 70 und Ausgangseinrichtungen 410 ausgerüstet, um Befehlsausgangs- Signale der CPU 70 an Aktuatoren des Aufliegerbremssystems zu übertragen. Die TLU kann außerdem mit RAM- und/oder ROM-Speichern ausgerüstet sein.
Jede der Aufliegerbremsen 190, 192, 194 und 196 an jeder Sattelauflieger 40, 42 ist über ein Ventil 412 individuell steuerbar, das über ein elektronisches Steuerglied wie einen Magnetspulensatz 414 elektronisch steuerbar sein kann. Dies ergibt ein Ventil mit einer relativ schnelleren Antwort und macht Pilotleitungen und Kupplungen überflüssig. Jede der Bremsen oder Achsen kann mit Kraftsensoren 416, Temperatursensoren 418 und/oder Raddrehzahlsensoren 420 ausgerüstet sein.
Neben der genaueren Bremsbetriebsart für ausgeglichenes Bremsen zwischen dem Sattelschlepper und dem Sattelauflieger erlaubt das Aufliegerbremssystem 400 ein anhängerinternes, ausgeglichenes und proportionales Bremsen, das in der gleichen Weise erzielt wird, wie das oben beschriebene, sattelschlepperinterne Bremsen.
Entsprechend sind ein Fahrzeugbremssystem und ein Steuerverfahren vorgesehen worden, die in Abhängigkeit von der Größe der Anforderung für Bremswirkung durch den Fahrer die Bremswirkung zwischen den mit Fahrzeugbremsen ausgerüsteten Rädern ausgewogen, proportional oder in einer Mischform aufteilen.
Es ist ein Bremssystem für einen Zug 24 aus mehreren Fahrzeugen vorgesehen, das es ermöglicht, die Bremswirkung innerhalb des Zuges derart aufzuteilen, daß zwischen der Zugmaschine und dem Hänger ein proportionales Bremsen erreicht wird, während ausschließlich an dem Sattelschlepper angeordnete spezielle Sensoren und Steuereinrichtungen verwendet werden. Das System ermöglicht auch eine Verteilung der Bremswirkung, um näherungsweise ein zwischen der Zugmaschine und dem Hänger ein ausgeglichenes Bremsen z erreichen.

Claims

1. Bremssteuersystem für ein Zugmaschine-Hänger- Bremssystem bei einem eine Zugmaschine (28) und einen Hänger (30) aufweisenden Zug, wobei die Zugmaschine (28) mit einem unabhängig steuerbaren Zugmaschinen-Subbrems- system versehen ist, eine Sattelplatte (24) zur Aufnahme eines an dem Hänger (30) angeordneten Zugsattelzapfens (176) vorhanden ist und eine Hauptsteuerung (70) vorgesehen ist, um ein unabhängig steuerbares Hänger-Subbrems- system zu steuern, dadurch gekennzeichnet,

daß erste Sensormittel (170, 172) vorhanden sind, um ein Eingangssignal zu erzeugen, das für den Wert des Verhältnisses der Horizontalkraft (HF) zu der Vertikalkraft (VF) an der Sattelplatte-/Zugsattelzapfen-Verbindung (32) kennzeichnend ist,

daß zweite Sensormittel (80) vorhanden sind, um ein Eingangssignal zu erzeugen, das für die Beschleunigung (a) des Zugs kennzeichnend ist;

daß dritte Sensormittel (76) vorgesehen sind, um ein Eingangssignal zu erzeugen, das für das Maß der Bremswirkung, die durch den Fahrer angefordert ist, kennzeichnend ist;

daß eine Steuereinheit (70) vorgesehen ist, die Mittel (72) zum Entgegennehmen der Eingangssignale und zum Verarbeiten der Signale entsprechend vorbestimmter logischer Regeln zwecks Abgabe von Befehlsausgangssignalen (74) und Steuerventile (108, 168, 174) aufweist, die in Abhängigkeit von den Befehlsausgangssignalen arbeiten, um bei jedem Subbremssystem des Zugs einen gesteuerten Parameter, der sich auf die Bremskraft bei dem Subbremssystem des Zugs bezieht, zu modulieren,

daß die logischen Regeln einen Vergleich des Anforderungseingangssignals mit einem ersten Bezugswert und einem zweiten Bezugswert umfassen, der gleich oder größer als der erste Bezugswert ist, und,

falls das Anforderungssignal kleiner als der erste Bezugswert ist, bewirken, daß jedes Subbremssystem des Zuges eine Bremskraft ausübt, die von dem Wert des Anforderungseingangssignals abhängig und von der Belastung unabhängig ist, und,

falls das Anforderungssignal gleich oder größer als der zweite Bezugswert ist, bewirken, daß jedes der Subbremssysteme des Zuges eine Bremskraft ausübt, die unmittelbar von dem Wert des Anforderungseingangssignals und der Belastung bei dem Subbremssystem des Zuges abhängig ist.

2. Steuersystem nach Anspruch 1, bei dem die ersten Sensormittel (170, 172) auf der Zugmaschine (28) des Zuges angeordnet sind.

3. Steuersystem nach Anspruch 2, bei dem die ersten Sensormittel (170, 172) Wandler umfassen, die an der Sattelplatte (34) befestigt sind.

4. Bremssteuersystem nach Anspruch 3, bei dem die Steuereinheit (70) logische Regeln enthält, um die Hängermasse abzuschätzen, und bei dem es vorgesehen ist, ein Eingangssignal zu messen, das für die Betätigungskraft, mit der jede Hängerbremse (190...196) angelegt wird, kennzeichnend ist und bei dem dieses mit vorbestimmten für die Bremse individuellen Leistungsparametern verglichen wird, um die Anzahl der Hängerbremsen (190...196) an dem Hänger (30) abzuschätzen.

5. Bremssteuersystem nach Anspruch 4, bei dem, falls das Anforderungssignal kleiner als das erste Referenzsignal ist, das Produkt aus dem Betätigungsdruck für jede Hängerbremse (190...196) multipliziert mit der abgeschätzten Anzahl von Hängerbremsen (190...196) gleich dem Produkt des mittleren Betätigungsdrucks für jede Hängerbremse (60, 62, 152, 154) mal der Anzahl der Hängerbremsen (60, 62, 152, 154) ist.

6. Bremssteuersystem nach Anspruch 4, bei dem die Hängermasse auf der Basis des Wertes der Horizontalkraft (HF) an der Sattelplatte/Zugsattelzapfenverbindung (32) abgeschätzt wird.

7. Bremssteuersystem nach Anspruch 2, bei dem der Hänger (30) des Zugs mit einer Informationsspeichereinrichtung versehen ist, die von der Steuereinheit (70) auszulesen ist und die wenigstens die Anzahl der Hängerbremsen (190...196) des Hängers (30) angibt.

8. Bremssteuersystem nach Anspruch 1, bei dem die zweiten Sensormittel (80) auf der Zugmaschine (28) des Zuges angeordnet sind.

9. Bremssteuersystem nach Anspruch 1, bei dem, falls das Anforderungssignal gleich oder größer als der zweite Referenzwert ist, die logischen Regeln bewirken, daß jedes Subbremssystem des Zuges eine Bremskraft ausübt, die unmittelbar auf den Wert des Anforderungseingangssignals und der Belastung an dem Subbremssystem des Zuges bezogen ist, in dem die Bremskräfte im Sinne einer Minimierung des Wertes des Ausdrucks:

E ist eine lineare Funktion von (HF - VF a/g) oder (HF/VF - a/g)

minimiert werden, wobei gilt:

E = Fehler;

= Horizontalkraft an der Sattelplatte/Zugsattelzapfenverbindung;

VF = Gewicht auf der Sattelplatte; und

a - Beschleunigung des Zuges

g = Schwerkraft.