DE69019320T2

DE69019320T2 - Verfahren und Vorrichtung zur Regelung des Knickwinkels bei Lastzügen.

Info

Publication number: DE69019320T2
Application number: DE69019320T
Authority: DE
Inventors: Michael Thomas Breen
Original assignee: Eaton Corp
Current assignee: Eaton Corp
Priority date: 1989-12-20
Filing date: 1990-12-13
Publication date: 1996-01-18
Anticipated expiration: 2010-12-14
Also published as: EP0433891A2; EP0433891B1; CA2032308A1; JPH04173456A; AU6821690A; BR9006644A; AU626509B2; DE69019320D1; US5001639A; EP0433891A3

Description

Hintergrund der Erfindung

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Steuersystem/- Verfahren zur Steuerung der den Bremsen eines gezogenen Fahrzeugs eines Zuges und/oder des ziehenden Fahrzeugs eines Zuges bei einem gelenkigen Fahrzeugsystem zugeführten Bremskraft, beispielsweise bei einem Sattelzugsystem, um Zustände, die als durch Bremsen verursachtes Hängerschwingen (-schleudern) und/oder Einknicken bekannt sind, zu verhindern, aufzuhalten und zu minimieren, und um schnell aus diesen Zuständen herauszukommen.

Beschreibung des Standes der Technik

Aus dem Stand der Technik sind Bremssteuersysteme für alle Bauarten von Fahrzeugen einschließlich Schwerlastsattelzügen bekannt, um das Abstoppen und die Fahrzeugstabilität zu verbessern.
Die US-A-3 894 774 beschreibt ein System, das so ausgelegt ist, daß es das Einknicken eines Sattelzuges verhindert. Dieses System weist einen Winkelsensor auf, um den Winkel zwischen der Längsachse des Sattelaufliegers und der Längsachse des Sattelschleppers zu messen. Weitere Sensoren sind an den Vorderrädern der Zugmaschine vorgesehen, um deren Drehzahl zu messen. Alle Sensoren sind an eine Steuereinheit angeschlossen, die die von den Winkelsensoren kommenden Signale differenziert und die differenzierten Signale mit der Differenz zwischen den Vorderraddrehzahlen der Zugmaschine vergleicht. Abhängig von diesem Ergebnis wird die Bremskraft an den Vorderrädern moduliert, um ein Drehmoment zu kompensieren, das von dem Sattelauflieger induziert werden kann und das dazu tendiert, den gesamten Zug in eine eingeknickte Stellung zu bringen.
ABS-Bremssysteme sind aus dem Stand der Technik für alle Fahrzeugarten bekannt. Kurz gesagt arbeiten diese Systeme in dem Sinne, daß sie die Fahrzeugstabilität aufrechterhalten (d.h. einen ausreichenden Reibkoeffizient der gebremsten Räder in Querrichtung), indem sie den Schlupf der gebremsten Räder in Längsrichtung innerhalb vorbestimmter Grenzen halten. Dies erfordert üblicherweise eine Modulation der Bremskräfte an den einzelnen Rädern und/oder Achsen, um zumindest eine gewisse Raddrehung aufrechtzuerhalten.
Beispiele für bekannte ABS-Bremssysteme sind in den US-Patenten Nr. 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 beschrieben.
Bremssysteme, die das Bremsen durch Erfüllung einer Fahrerbremsanforderung steuern, die die Bremsanforderung des Fahrers in einer "brake-by-wire"-Weise messen, die den Reibkoeffizienten messen und die die Bremskräfte entsprechend modifizieren, die die Radlast messen und dementsprechend die Bremswirkung modifizieren, die den Radschlupf und/oder elektronische Signale verwenden, um eine Hängerbremsreaktion zu erreichen, sind außerdem aus dem Stand der Technik entsprechend 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; 4 648 663 und 4 768 840 bekannt.
Bremssysteme für gelenkige Schwerlastfahrzeuge, wie Sattelzüge, sind schwierig auszulegen und zu steuern, da sowohl die Belastung als auch die Wartung eines solchen Zuges sich verändert; beispielsweise kann die Belastung eines Sattelschleppers eines Sattelzuges lediglich in dem Sattelschlepper, in einem Sattelschlepper mit einem leeren oder leicht beladenen Sattelauflieger oder in einem Sattelschlepper mit einem stark beladenen Sattelauflieger bestehen.
Außerdem sind Sattelzüge aufgrund ihrer Natur in der Lage, bestimmte instabile dynamische Verhalten zu zeigen, die als Einknicken oder Mängerschwingen bekannt sind, wobei jedes Verhalten seine eigene charakteristische Ursache, Auswirkung und geeignete Folge von Korrekturmaßnahmen hat. Einknicken wird gelegentlich als durch die Bremsen der Zugmaschine verursachtes Einknicken" bezeichnet, während Hängerschwingen manchmal als "durch die Bremsen des Hängers verursachtes Einknicken" bezeichnet wird.
Die Dynamik solcher unerwünschten Hängerabwinkelungsvorgänge, wie das Einknicken, sind in dem SAE-Papier Nr. 710045 diskutiert, auf das hier ausdrücklich Bezug genommen ist.
Es wurden verschiedene Systeme vorgeschlagen, um unerwünschte Abwinklungen zwischen der Zugmaschine und dem Hänger zu verhindern oder zu minimieren. Diese Systeme weisen mechanische Einrichtungen, wie Ketten, oder variable Schwenkdämpfungseinrichtungen sowie Raddrehzahlsensoren und ABS-Steuerungen an dem Sattelauflieger an sich auf. Beispiele für diese Einrichtungen nach dem Stand der Technik sind aus den US-Patenten 3 618 983; 3 810 521; 3 894 773; 4 023 864; 4 405 145 und 4 620 717 bekannt.
Die bekannten Einrichtungen waren nicht voll befriedigend, weil die mechanischen Einrichtungen etwas zu langsam reagieren, während des Normalbetriebs die erforderliche Abwinkelung behindern, speziell ausgerüstete und konfigurierte Sattelauflieger erforderten und/oder es nicht gestatteten, aus dem Blockierzustand wieder herauszukommen. Die ABS-Systeme waren deswegen nicht voll befriedigend, da die meisten vorhandenen Sattelauflieger keine ABS-Ausrüstung haben, die Zugmaschinen häufig mit einer Vielzahl unterschiedlicher Sattelauflieger gefahren werden und somit, selbst wenn der Sattelauflieger mit einer ABS-Ausrüstung versehen ist, diese nicht mit der ABS-Ausrüstung der Zugmaschine kompatibel zu sein braucht, die Ausrüstung aller bestehenden und künftigen Sattelauflieger mit ABS prohibitiv teuer ist und weil unter bestimmten Bedingungen eine unerwünschte Winkelbewegung zwischen dem Sattelschlepper und dem Sattelauflieger, auch ohne daß Radblockierzustände gemessen werden und durch vorhandene ABS-Systeme behandelt werden, auftreten können.

Zusammenfassung der Erfindung

Erfindungsgemäß werden viele der Nachteile des Standes der Technik überwunden oder minimiert, indem ein Antischwing- und Antieinknick-Steuersystem/Verfahren für einen Mänger vorgesehen wird, das bei Teilzügen Anwendung finden kann, die mit Standard-Bremssystemen (d.h. nicht ABS-Bremssystemen) ausgerüstet ist, und das den Pilot oder Betätigungsdruck steuert, der dem Hängerbremssystem und/oder dem Bremssystem des Sattelschleppers zugeführt wird, um den erfaßten Beginn des Hängerschwingens und/oder Einknickens aufzuhalten und/oder das es dem Fahrzeug ermöglicht, sicher aus diesem Zustand herauszukommen.
Das Obige wird erreicht, indem vorzugsweise zur Gänze auf der Zugmaschine, vorzugsweise bei einer mit einem ABS- System versehenen Zugmaschine, ein ABS-Ventil auf dem Sattelschlepper stromaufwärts von der Hydraulikkupplung vorgesehen wird, indem Sensoren zum Messen und/oder Bereitstellen von Signalen vorgesehen werden, die die Berechnung des Knickwinkels zwischen der Zugmaschine und dem Sattelauflieger ("AA") der Änderungsgeschwindigkeit des Beugewinkels ("dAA/dt") und/oder der Änderungsgeschwindigkeit der Änderungsgeschwindigkeit des Beugewinkels ("d²AA/dt²") gestatten, und indem eine Steuereinrichtung, die vorzugsweise auf einem Mikroprozessor basiert und einen Timer enthält, vorgesehen wird, um die Eingangssignale entgegenzunehmen, sie entsprechend vorbestimmter logischer Regeln zu verarbeiten und Ausgangssteuerbefehle abzugeben, um das ABS-Ventil für die Hängerbremse zu steuern.
Für eine reaktionsschnellere Steuerung können zeitliche Ableitungen des Beugewinkels mit höherer Ordnung verwendet werden. Das "ABS-Ventil" sollte in der Lage sein, den Druck zu erniedrigen, um die Hängerbremsen zu lösen, den Druck auf einem niedrigen Wert zu halten, um die Bremsen gelöst zu halten, und sollte dann in der Lage sein, die Bremsen erneut anzuziehen, und zwar in einer gesteuerten Weise, bis auf einen gewünschten Druck für das Wiederanlegen, wobei all dies unabhängig von dem Maß der Bremsanforderung durch den Fahrzeugführer erfolgen soll.
Dementsprechend besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein verbessertes Bremssteuersystem/Verfahren sowohl für die Zugmaschine als auch für den Hänger eines gelenkigen Lastzugsystems zu schaffen, beispielsweise ein Sattelzugsystem, wobei das System dazu dienen soll, den Beginn eines Hängerschwingzustands oder eines Einknickzustands zu erkennen und zu verhindern oder zu minimieren, und um ein Freikommen aus diesem Zustand zu ermöglichen. Vorzugsweise sind alle Steuerungskomponenten, mindestens jedoch die aktiven Steuerkomponenten, auf der Zugmaschine angeordnet und gestatten die Verwendung des Steuersystems zusammen mit jedem standardmäßig ausgerüsteten Hänger.
Diese und andere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung erschließen beim Lesen der detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den Zeichnungen.

Kurze Beschreibung der Figuren

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung des konventionellen gelenkigen Schwerlastfahrzeugs in Gestalt eines Sattelzuges.
Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung eines auf der Zugmaschine angeordneten Bremssteuersystems einschließlich einem ABS-System, wobei außerdem das erfindungsgemäße Steuersystem vorgesehen ist.
Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung eines Standardbremssystems eines Hängers, das in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Antischwingbremssteuersystem für den Hänger verwendet werden kann.
Fig. 4 zeigt eine vergrößerte schematische Ausschnittsdarstellung der Schwenkverbindung in Gestalt der Sattelplatte/Zugsattelzapfenverbindung zwischen einer Zugmaschine und einem Sattelauflieger unter Veranschaulichung der Winkelbeziehung, die durch den Beugewinkel definiert ist.
Fig. 5 zeigt einen Graphen, der den aufgewandten Bremsdruck für den Hänger über der Zeit bei dem erfindungsgemäßen System/Verfahren zur Antischwingsteuerung des Hängers veranschaulicht.
Fig. 7 zeigt eine Veranschaulichung eines Potentiometers mit einem schwimmenden Rotor als Beugewinkelsensor für das erfindungsgemäße Steuersystem/Verfahren.
Fig. 8 zeigt einen Beugewinkelsensor in Gestalt eines Ultraschallsensors für das erfindungsgemäße Steuersystem/Verfahren.
Fig. 9 zeigt eine schematische Darstellung eines Beugewinkelsensors in Gestalt eines Sensors für die Magnetfeldrichtung für das erfindungsgemäße Steuersystem/- Verfahren.
Fig. 10 zeigt einen Beugewinkelsensor in Gestalt eines Hydraulikkupplungssensors für das erfindungsgemäße Steuersystem/Verfahren.
Fig. 11, 11A und 11B zeigen in Gestalt eines Flußdiagramms schematische Darstellungen des erfindungsgemäßen Antischwing- und Antieinknick-Steuersystems/Verfahrens für einen Mänger.

Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels

Das erfindungsgemäße Antischwing- und Antieinknick- Steuersystem/Verfahren für Hänger ist bei gelenkig verbundenen, mehrteiligen Fahrzeugsystemen, beispielsweise dem in Fig. 1 gezeigten Sattelzugsystem 10, verwendbar. Wie dies aus dem Stand der Technik bekannt ist, umfaßt das Sattelzugsystem, kurz gesagt, einen Sattelschlepper 12 und einen Sattelauflieger 14, der an dem Sattelschlepper 12 durch Kupplungsmittel 16 angekuppelt ist, zu denen die bekannte Sattelplatte 34 gehört, die an dem Sattelschlepper zum wahlweisen Ankuppeln eines an dem Hänger befestigten Zugsattelzapfens befestigt ist. Üblicherweise weist der Sattelschlepper ein Paar oder einen Tandemsatz von angetriebenen Hinterachsen 36 und 38 sowie eine vordere Lenkachse 40 auf. Der Sattelauflieger 14 hat üblicherweise ein Tandempaar von nicht lenkbaren, nicht angetriebenen Hängerachsen 42 und 44. Üblicherweise, jedoch nicht notwendigerweise, ist die Vorderachse 40 mit nicht angetriebenen lenkbaren Rädern versehen. Der Sattelschlepper und/oder der Sattelauflieger können mit Einzelachsen oder drei oder mehreren Achsen ausgerüstet sein.
Der Umstand, Sattelplatten/Zugsattelzapfenkupplungen zu verwenden, um verhältnismäßig schnell und einfach standardmäßig ausgerüstete Sattelschlepper mit standardmäßig ausgerüsteten Sattelaufliegern gelenkig oder schwenkbar anzukuppeln oder mit diesen zu verbinden, führt zu gerne hingenommenen Vorteilen hinsichtlich der kommerziellen und betrieblichen Flexibilität, ebenso wie zu einer Verbesserung der Manövrierfähigkeit der Züge. Jedoch kann bzw. können unter bestimmten Bedingungen, zu denen häufig Bremsen beim Durchfahren einer Kurve oder beim Abbiegen gehört, eines oder beide Fahrzeuge des Sattelzuges die Seitenführungsstabilität verlieren, was zu einem Zustand mit unkontrollierter übermäßiger Abwinkelung, d.h. Einknicken oder Hängerschwingen führt. Nach allgemeiner Ansicht gehören zu der übermäßigen unkontrollierten Abwinkelung zwischen Sattelauflieger und Sattelschlepper zwei verschiedene Arten von Ereignissen, nämlich "Einknikken" und Hängerschwingen", die beide zu katastrophalen Folgen führen können.
Einknicken, das als die schlimmste und am wenigsten zu korrigierende Form des übermäßigen unkontrollierten Hängerabwinkelungsereignisses angesehen wird, resultiert üblicherweise aus einem Verlust der Querstabilität des Sattelschleppers, üblicherweise der Antriebsräder des Sattelschleppers, und zwar für gewöhnlich beim Fahren um eine Kurve, wobei zu dem Verlust an Stabilität schnell noch die häufig um ein Vielfaches größere Masse hinzukommt, die von dem Sattelauflieger herrührt. Die andere Art des übermäßigen unkontrollierten Abwinkelungsvorganges des Hängers, das Hängerschwingen, ist üblicherweise das Ergebnis des Verlustes der Querstabilität der Hängerräder 42 und 44, üblicherweise beim Abbiegen, was dazu führt, daß der Sattelauflieger, bezogen auf den Mittelpunkt der Kurve, um die herumgefahren wird, radial nach außen schwingt, was dazu führen kann, daß der ausschwingende Sattelauflieger in benachbarte Verkehrsspuren gelangt mit der offensichtlichen Möglichkeit der sich hieraus ergebenden katastrophalen Ergebnisse.
Einknickvorgänge laufen sehr schnell ab und müssen erfaßt werden, während sie drohen oder beim frühen Beginn, wenn die Korrekturmaßnahme, nämlich das Lösen der Bremse der Zugmaschine, wirkungsvoll sein soll.
Schwingen des Sattelaufliegers geschieht häufig weniger schnell als das Einknicken und beim Erfassen der Zustände, die für den drohenden Hängerschwingzustand kennzeichnend sind, kann die Korrekturmaßnahme an den Hängerbremsen vorgenommen werden, um das Ausmaß des Schwingens des Hängers zu minimieren und den Hänger zu veranlassen, seine Spurtreue wiederherzustellen.
Bekanntermaßen erhöht eine Abnahme des Schlupfes der Reifen dramatisch die Zunahme von dessen Reibkoeffizienten in Querrichtung. Dementsprechend kann das Hängerschwingen und Einknicken, das durch blockierte oder weitgehend blockierte Bremsen des Sattelaufliegers und des Sattelschleppers hervorgerufen wurde, wenn es beim Einsetzen oder am Anfang gemessen wurden, aufgehalten oder vermindert werden, indem die Querstabilität der Räder des Sattelschleppers und des Sattelaufliegers durch Lösen von deren Bremsen erhöht wird, um es den Rädern zu ermöglichen, auf die Fahrzeuggeschwindigkeit zu kommen oder in diese Richtung zu beschleunigen.
Das erfindungsgemäße Anti-Schwing-Anti-Einknick- Steuersystem/-verfahren wird vorzugsweise in Verbindung mit einem Sattelschlepper 12, der vollständig mit ABS ausgerüstet ist, und einem Hänger 14 verwendet, der mit einem Standardbremssystem, d.h. nicht mit ABS versehen ist. Jedoch führt das erfindungsgemäße Verfahren auch dann zu Vorteilen, wenn es bei einem Lastzug verwendet wird, bei dem sowohl die Zugmaschine als auch der Hänger mit ABS ausgerüstet sind, da unter bestimmten Bedingungen eine unerwünschte Hängerabwinkelung selbst dann auftreten kann, wenn die Räder des Zugs nicht in dem Maße blockieren, das erforderlich ist, um Korrekturmaßnahmen durch das gegenwärtig existierende ABS-System auszulösen. Obwohl nicht bevorzugt, so erbringt das erfindungsgemäße Anti-Schwing- Anti-Einknick-Steuersystem/-verfahren eine verbesserte Fahrzeugstabilität, wenn es auf einem Lastzugsystem verwendet wird, bei dem weder die Zugmaschine noch der Hänger mit einer ABS-Steuerlogik versehen ist.
Wie oben ausgeführt, ist es Zweck der vorliegenden Erfindung, Hängerschwingvorgänge, die durch die Hängerbremsen verursacht sind, zu verhindernoder zu minimieren während das Auftreten von Einknickvorgänge minimiert wird, indem die Erfindung zusätzlich zu der auf der Zugmaschine vorgesehenen ABS-Steuerlogik und den -einrichtungen eingesetzt wird.
Ein Bremssystem des Sattelschleppers 12 des gelenkigen Sattelzugsystems 10, das ein Mängerantischwingsteuersystem/Verfahren verwendet, ist aus Fig. 2 ersichtlich. Es sei darauf hingewiesen, daß, obwohl das in Fig. 2 veranschaulichte Bremssystem für den Sattelschlepper 12 ein "brake by wire"-System ist, die vorliegende Erfindung in gleicher Weise auf andere Arten von Bremssteuerungen und ABS-Systemen anwendbar ist.
Der Sattelschlepper 12 weist, wie dies aus dem Stand der Technik bekannt ist, kurz gesagt, eine vordere Lenkachse 10, die üblicherweise nicht angetrieben ist, sowie ein Tandempaar von angetriebenen Hinterachsen auf, zu der eine vordere angetriebene Hinterachse 36 und eine hintere angetriebene Hinterachse 38 gehören. Die Räder 140 und 142 gehören zu der hinteren Hinterachse 38, die Räder 144 und 146 zu der vorderen Hinterachse 36, während die Räder 148 und 150 der Lenkvorderachse 40 zugeordnet sind. Die Hinterachsen 36 und 38 werden von einem Motor 46 über ein Getriebe 48 und einen Antriebsstrang 50 angetrieben.
Luftbetätigte Bremskammern 60, 62, 152 und 154 sind dazu vorgesehen, die Rotation der Räder 144, 146, 140 bzw. 142 zu verlangsamen. Die Hinterbremsen 60, 62, 152 und 154 haben, wie dies aus dem Stand der Technik bekannt ist, dieselbe Größe und Bauart, ähnlich wie die Vorderbremsen 64 und 66, die dazu dienen, wahlweise die Rotation der Räder 148 und 150 der Lenkvorderachse wahlweise zu bremsen. Bei dem veranschaulichten System sind die Bremsen luftbetätigte Bremsen einer beliebigen bekannten Bauart, beispielsweise mittels "S"-Spreiznocken betätigte Bremsen oder luftbetätigte Scheibenbremsen, wobei Einzelheiten dieser Bremsen aus dem Stand der Technik bekannt sind und im Detail in den US-Patenten Nr. 4 476 968 und 4 457 407 nachzulesen sind, auf deren Offenbarungsgehalt hier ausdrücklich Bezug genommen ist. Obwohl alle Vorderbremsen und alle Hinterbremsen dieselbe Größe und Bauart haben sollten, ist dies nicht notwendig, und es wird auch nicht bevorzugt, daß die Vorderbremsen und die Hinterbremsen dieselbe Größe haben. Druckluft zum Betätigen der Bremsen wird aus einer Vielzahl von Vorratsbehältern 68 zugeführt, von denen lediglich einer gezeigt ist, wobei die Vorratsbehälter mit Druckluft aus dem Fahrzeugkompressor (nicht dargestellt) od.dgl. versorgt werden.
Zu dem Bremssystem gehört eine Steuereinheit 70, die zwecks Flexibilität und Reaktionsfähigkeit vorzugsweise eine auf einem Mikroprozessor basierende elektronische Steuereinrichtung ist, die Mittel 72 zum Entgegennehmen einer Vielzahl von Eingangssignalen, Mittel zum Verarbeiten der Eingangssignale entsprechend vorbestimmter logischer Regeln und mit 74 zur Ausgabe von Ausgangssteuersignalen für die verschiedenen Systemaktuatoren aufweist.
Ein Sensor 76 mißt die Auslenkung des Bremspedals 78 durch den Fahrer, um ein Eingangssignal zu erzeugen, das für die Anforderung des Fahrers oder die Fahrzeugbremswirkung kennzeichnend ist. Sensoren dieser Art sind aus dem Stand der Technik bekannt und in den oben erwähnten US-Patenten Nr. 4 140 352; 4 327 414 und 4 512 615 ersichtlich. Üblicherweise erfassen diese Wandler die Auslenkung des Bremspedals 78 und/oder die auf dieses zur Einwirkung kommende Kraft und erzeugen ein hierzu proportionales Ausgangssignal. Wie oben angedeutet, ist die vorliegende Erfindung in gleicher Weise bei mehr konventionellen Bremssystemen anwendbar, bei denen das Maß der Bremswirkung durch ein bekanntes Pedalventil gesteuert wird. Um den ABS-Betrieb des Sattelschleppers zu ermöglichen, sind Raddrehzahlsensoren 160, 162, 98, 100, 102, 104 vorgesehen, die Eingangssignale erzeugen, die für die Drehzahl der Räder 140, 142, 144, 146, 148 bzw. 150 kennzeichnend sind.
Die zentrale Verarbeitungseinheit 70 verarbeitet, wie dies bei ABS-Systemen bekannt ist, die Eingangssignale entsprechend vorbestimmter logischer Regeln, um Ausgangssteuersignale für das vordere Steuerventil 108 und das hintere Steuerventil 168 zu erzeugen. Das Steuerventil 108 ist, kurz gesagt, über eine Versorgungsleitung 110 mit dem Vorratsbehälter 68 verbunden, und entsprechend den Ausgangssteuersignalen der CPU 70 werden die Leitungen 116 und 118, die zu den luftbetätigten Bremsen 64 bzw. 66 führen, unabhängig voneinander unter Druck gesetzt. Das rückwärtige Steuerventil 168 ist ebenfalls über eine Versorgungsleitung 110 mit dem Vorratsbehälter 68 verbunden und liefert entsprechend den Ausgangssignalen der CPU 70 individuell unter Druck stehendes Fluid über die Abzweigleitungen an die hinteren Bremsen 60, 62, 152 und 154. Es ist ersichtlich, daß dementsprechend die Bremswirkung jedes der Räder des Sattelschleppers zum Zweck des Blockierschutzes in einer geschlossenen Regelschleife individuell entsprechend jener Ausgangssteuersignale gesteuert werden kann, die von der CPU 70, abhängig von den empfangenen und von ihr verarbeiteten Eingangssignalen, erzeugt werden, wie dies bei ABS-Systemen bekannt ist.
Um das erfindungsgemäße Steuersystem/-verfahren zum Unterdrücken von Hängerschwingen und/oder -einknicken zu erhalten, ist das Bremssystem des Sattelschleppers ferner mit einem oder mehreren Sensoren 170 und 172 versehen, die vorzugsweise auf dem Sattelschlepper installiert sind, beispielsweise bei der Sattelplatte 34, um ein Eingangssignal für die CPU 70 zu liefern, das für den aktuellen Beugewinkel (AA) und dessen zeitlichen Ableitungen, wie der Änderungsgeschwindigkeit des Beugewinkels (dAA/dt) und der Änderungsgeschwindigkeit der Änderungsgeschwindigkeit des Beugewinkels (d²AA/dt²) kennzeichnend ist und/oder deren Berechnung ermöglicht. Natürlich können auch Sensoren vorgesehen sein, um unmittelbar den einen oder mehrere der zeitlichen Ableitungen des Beugewinkels zu messen. Zusätzlich liefert ein Steuerventil 174, das durch die Ausgangssteuersignale der CPU 70 gesteuert wird, Pilot- oder Steuersignale an die Standardsteuerventile des Bremssystems des Sattelaufliegers. Das Steuerventil 174 ist vorzugsweise auf dem Sattelschlepper unmittelbar stromaufwärts von einer der Hydraulikkupplungen 206 angeordnet. Das Ventil 174 kann durch ein übliches Pedalventil, dessen Ausgangswert proportional der Auslenkung des Bremspedals 78 ist, und ein ABS-Ventil ersetzt werden, das mit diesem stromab gelegen in Serie geschaltet ist.
Die Konvention der Anmelderin zum Messen des Beugewinkels sowie dessen erster und essen zweiter zeitlichen Ableitungen sowie der verschiedenen Sensoreinrichtungen zum Messen derselben sind nachstehend im einzelnen beschrieben.
In Fig. 3 ist nunmehr ein standardmäßiges System (d.h nicht ABS) für einen Sattelauflieger veranschaulicht. Der Sattelauflieger weist, kurz gesagt, einen Zugsattelzapfen 176 zum wahlweisen An- und Abkuppeln an die Sattelplatte 34 des Sattelschleppers auf, wie dies aus dem Stand der Technik bekannt ist. Der Sattelschlepper trägt einen Vorratsbehälter 178, der an das Luftsystem des Sattelschleppers mit einer Fluidkupplung 180 angeschlossen ist. Die Sattelaufliegerachsen 42 und 44 weisen Sattenaufliegerräder 182, 184, 186 und 188 auf, die alle mit einem Druckluftbremsaktuator oder Zylinder 190, 192, 194 bzw. 196 versehen sind. Typischerweise werden alle Bremsen des Sattelaufliegers durch denselben Druck mittels eines Relaisventils 198 gesteuert, das einen Einlaß 200, der an den Vorratsbehälter 178 des Sattelaufliegers angeschlossen ist, und einen Vorsteuerventil 200 aufweist, um ein Steuerluftsignal aus dem Luftsystem des Sattelschleppers mittels einer Kupplung 204 zu erhalten. Alle Bremsen des Sattelaufliegers werden durch näherungsweise den gleichen Druck an dem einzigen Ausgang 208 des vorgesteuert arbeitenden Relaisventils 198 betätigt.
Die Kupplung 204 ist zum Anschluß an die Kupplung 206 des Sattelschleppers vorgesehen. Die Kupplungen 204 und 206, ebenso wie die Kupplungen 180 und die zugehörigen Kupplungen bei einem Fahrzeugluftsystem (nicht dargestellt) bilden die Fluidkupplung, die üblicherweise als "gladhand" bezeichnet wird.
Die Konvention der Anmelderin, die in der gesamten Anmeldung verwendet wird, um den Beugewinkel (AA) zu messen, ist am besten anhand von Fig. 4 zu verstehen, in der die Schwenkachse, bezüglich der der Sattelschlepper 12 gegenüber dem Sattelauflieger 14 schwenkt und die die Kupplung zwischen der Sattelplatte 34 und dem Zugsattelzapfen 176 definiert ist, in einer Sicht von oben auf den Zug veranschaulicht ist, d.h. der Sattelschlepper erstreckt sich nach hinten von links nach rechts, wie in Fig. 4 gezeigt. Der Beugewinkel AA zwischen dem Sattelschlepper und dem Sattelauflieger ist als jener Winkel definiert, der zwischen der Längsachse 200 des Sattelschleppers 12, die durch die Schwenkachse von Sattelplatte und Zugsattelzapfen hindurchgeht, und der Längsachse 202 des Sattelaufliegers 14 eingeschlossen wird, die durch die Schwenkachse der Sattelplatte und des Zugsattelzapfens hindurchgeht. Der Beugewinkel AA wird gegenüber der Längsachse 200 des Sattelschleppers gegenüber der Längsachse 202 des Sattelaufliegers gemessen und ihm wird ein positiver Wert im Gegenuhrzeigersinne und ein negativer Wert im Uhrzeigersinne zugeordnet. Bei dem in Fig. 4 gezeigten Beispiel hat demgemäß der Beugewinkel AA einen positiven Wert bei der hier definierten Konvention der Anmelderin.
Wenn der Lastzug 10 gemäß Fig. 6 im wesentlichen von links nach rechts um eine Kurve fährt, die durch eine eine Kurve bildende Fahrbahn definiert ist, ist ersichtlich, daß die Räder des Hängers 14 ihre Querstabilität verlieren und unter dem Einfluß einer Zentrifugalkraft sowie einer Verzögerungskraft, die durch den Sattelschlepper selbst hervorgerufen wird, der Hänger 14 um den Zugsattelzapfen herumschwenkt, so daß der Knickwinkel üblicherweise durch null geht und sodann sein Vorzeichen ändert, wenn das Herausschwingen oder -schleudern fortschreitet. Bei einem Hängerschwingen ist das Ausschwingen des Hängers aus der Fahrbahn eine potentielle Gefahr. Hierbei handelt es sich um ein Beispiel für ein Hängerschwingereignis, das durch das erfindungsgemäße Steuerverfahren und Steuersystem zum Unterdrücken von Hängerschwingen verhindert, aufgehalten oder minimiert werden soll und das es gestatten soll, möglichst schnell aus dem Zustand herauszukommen.
Der Verlust an Querstabilität an den Hängerrädern, der ausreicht, damit es zu einem in Fig. 6 veranschaulichten Hängerschwingen kommt, tritt typischerweise beim Betätigen der Hängerbremsen auf, was einen Radschlupf hervorruft, der einen gewünschten Wert überschreitet und/oder zu einer Radblockierungführt. Um das Auftreten eines durch die Hängerbremsen verursachten Hängerschwingereignisses zu verhindern oder aufzuhalten und dessen Ausmaß zu vermindern bzw. ein schnelles Herauskommen aus dem Zustand zu ermöglichen, ist es zweckmäßig, daß die Zustände, die für das Bevorstehen oder den tatsächlichen Beginn eines Hängerschwingens schnell erfaßt werden und daß das Fahrzeugbremssystem hierauf reagiert, indem die Hängerbremsen gelöst werden, was es den Hängerrädern ermöglicht, in Richtung auf die Fahrzeuggeschwindigkeit zu beschleunigen, um den Schlupf zu minimieren und um den Reibkoeffizienten in Querrichtung zu erhöhen, damit die Zentripedalkraft der Hängerräder auf diese Weise ansteigt.
Das erfindungsgemäße Steuerverfahren und -system zum Unterdrücken von Hängerschwingen arbeitet in der Weise, daß Zustände, die für das Drohen oder den Beginn eines durch die Hängerbremsen induzierten Hängeschwingvorgangs kennzeichnend sind, erfaßt werden, indem sowohl aktuell als auch zum Zeitpunkt des Beginns des Anlegens der Bremsen des Zugs wenigstens einer oder mehrere der nachstehenden Werte, nämlich der Beugewinkel des gelenkigen Zugs oder eine zeitliche Ableitung des Beugewinkels, wie die erste zeitliche Ableitung des Beugewinkels und/oder die zweite zeitliche Ableitung gemessen, gespeichert und/oder berechnet werden. Es ist wichtig, das Hängerschwingen beim Beginn oder beim Einsetzen zu messen, d.h. bevor der Sattelauflieger weitgehend in Richtung auf eine Beugewinkelstellung von null schwingt, um ausreichend Zeit zu haben, diesen Zustand aufzuhalten und/oder zu minimieren. Es ist auch wichtig, Hängerschwingen von Einknicken zu unterscheiden, da unterschiedliche korrigierende Reaktionen erforderlich sind.
Ein Verfahren zum Erfassen eines drohenden Hängerschwingereignisses besteht beispielsweise, kurz gesagt, darin, die Zustände dann zu messen, wenn das Bremspedal betätigt wird, wobei der Beugewinkel (AA) und die zeitliche Ableitung hiervon, beispielsweise die erste zeitliche Ableitung des Beugewinkels (dAA/dt) ein entgegengesetztes Vorzeichen haben (was ein Anzeichen dafür ist, daß der Sattelauflieger 14, bezogen auf den Mittelpunkt der Kurve, den Sattelzug durchfährt, nach außen schwingt) und der Betrag der zweiten zeitlichen Ableitung des Beugewinkels (d²AA/dt²) den Betrag eines vorbestimmten Referenzwertes übersteigt, was anzeigt, daß der Sattelauflieger gegenüber dem Mittelpunkt der Kurve, die von dem gelenkigen Zug durchfahren wird, schnell radial nach außen schwingt.
Beim Erfassen dieser Zustände erklärt die Steuerlogik die Existenz dieser Zustände als Kennzeichen für einen beginnenden Hängerschwingvorgang und sie löst die Bremsen des Sattelaufliegers für eine vorgegebene Zeitspanne (T) die so gewählt ist, daß die Räder des Sattelaufliegers wieder in Richtung der Geschwindigkeit des Zuges beschleunigen können, um dessen Querstabilität zu erhöhen, um vorzugsweise das Hängerschwingen zu minimieren oder zu eliminieren sowie es den Rädern des Sattelaufliegers zu gestatten, wieder der Bahnkurve zu folgen. Nach der vorbestimmten Zeitspanne werden die Bremsen des Sattelaufliegers mit einer Rate (R), die fest oder die mit gemessenen Systemvariablen variieren kann, auf einen Druck (P) zum Wiederanziehen erneut angelegt, der vorzugsweise eine Funktion des Wertes des Beugewinkels und/oder der ersten und/oder der zweiten Ableitung des Beugewinkels zum Zeitpunkt des Einsatzes des Hängerschwingvorganges ist. Die Bremsen werden auf diesem Druckscheitelwert bis zu dem Zeitpunkt gehalten, an dem der Bremsvorgang beendet wurde, d.h. der Fahrer seinen Fuß von dem Bremspedal herunternimmt, wobei zu diesem Zeitpunkt die Bremsen des Sattelaufliegers erneut durch das Pedalventil gesteuert werden, bis erneut das Einsetzen des Hängerschwingens gemessen wird.
Die Druckzufuhr zu den Bremsen des Sattelaufliegers werden durch das Antischwingsteuerventil 174 des Sattelaufliegers, einer Art ABS-Ventil, gesteuert, das den Druck variiert, der dem Vorsteuerteil des 202 des Relaisventils 198 des Sattelaufliegers zugeführt wird. Eine graphische Darstellung des Drucks, der an die Bremsen des Sattelaufliegers gelangt, um einen einsetzenden Hängerschwingvorgang zu minimieren oder aus diesem herauszukommen, ist in Fig. 5 zu sehen.
Gemäß Fig. 5 sind von Punkt 204 bis Punkt 206 die Bremsen des Zugs nicht angezogen. Am Punkt 206 hat der Fahrer des Zugs das Pedalventil oder das Bremspedal 78 voll niedergetreten, was dazu führt, daß das Relaisventil 198 des Aufliegers unter der Kontrolle des Steuerventils 174 des Sattelaufliegers die Bremsen des Sattelaufliegers mit einem sehr hohen Druck anlegt, wie dies am Punkt 208 zu erkennen ist. Wenn der Fahrer weiterhin eine verhältnismäßig hohe Bremswirkung anfordert, bleiben die Bremsen des Sattelaufliegers ab dem Punkt 208 bis zu einem Punkt 210 auf einem verhältnismäßig hohen Wert. Für Zwecke dieses Beispiels wird beim Punkt 210 angenommen, daß die Eingangssignale, die von der CPU-Steuerung 70 verarbeitet werden, die Existenz eines beginnenden Hänger-Schwingvorganges anzeigen. Die CPU 70 wird sodann Ausgangssteuersignale an das Bremssteuerventil 174 des Sattelaufliegers aussenden, die bewirken, daß die Bremsen des Sattelaufliegers gelöst werden, wie dies am Punkt 212 zu sehen ist. Die Bremsen des Sattelaufliegers bleiben während einer Zeitspanne T in der gelösten Stellung, wobei die Zeitspanne so gewählt ist, daß sie ausreicht, damit die Räder des Sattelaufliegers wieder bis fast an die Geschwindigkeit des Zugs hochdrehen können. Die Zeitspanne T kann vorbestimmt sein oder sie kann mit dem Wert der gemessenen Eingangssignale der CPU variieren. Da üblicherweise die Räder des Sattelaufliegers nicht mit Drehzahlsensoren ausgerüstet sind, handelt es sich hierbei um einen empirisch vorbestimmten Wert. Die Anmelderin hat festgestellt, daß eine Zeitspanne von 0,25 s bis 1,25 s, vorzugsweise zwischen 0,50 bis 0,75 Sekunden ausreicht, damit die Räder des Sattelaufliegers bis näherungsweise die Geschwindigkeit des Zuges hochdrehen können und die Bremsen des Sattelaufliegers wieder angelegt werden können, um den Anhalteweg des gesamten Zugs 10 zu minimieren.
Dementsprechend werden am Ende der vorbestimmten Zeitspanne T, d.h. am Punkt 214, die Bremsen des Sattelaufliegers wieder mit einer Rate R angezogen, bis ein Druck P am Punkt 216 erreicht ist, wobei der Druck P vorzugsweise eine Funktion des gemessenen oder berechneten Beugewinkels und/oder der ersten und/oder zweiten Ableitung des Beugewinkels beim Einsetzen des Hängerschwingvorganges ist. Die Bremsen des Fahrzeuges werden dann auf den Druck P bis zum Ende des Bremsvorganges gehalten. Die Anmelderin hat herausgefunden, daß eine Rate R für das Wiederanlegen der Bremse von ungefähr 10 PSI ( ca. 0.7 Bar) pro Sekunde eine wirksame Rate ist, damit der Druck P so schnell wie möglich erreicht wird, ohne daß es dazu kommt, daß die Räder des Sattelaufliegers erneut die Querstabilität einbüßen.
Der Druck P für das erneute Anlegen und/oder die Rate (R) zum Wiederzuführen des Drucks sind, wie oben ausgeführt, eine Funktion der Dynamik des Hängerschwingereignisses&sub1; wie es durch die Werte des Beugewinkels in der ersten zeitlichen Ableitung und in der zweiten zeitlichen Ableitung des Beugewinkels während des Hängerschwingereignisses bestimmt wurde.
Die Beträge der ersten und der zweiten zeitlichen Ableitung des Beugewinkels bei einem Hängerschwingereignis sind, kurz gesagt, kennzeichnend für die Beladung des Sattelaufliegers und/oder den Reibkoeffizienten auf der Straße. Je schneller die Änderung des Beugewinkels und die Änderungsgeschwindigkeit der Änderungsgeschwindigkeit des Beugewinkels sind, umso leichter ist der Sattelauflieger beladen oder umso niedriger ist der Reibkoeffizient auf der Straße. Dementsprechend ist bei einer verhältnismäßig großen ersten, zweiten und/oder höheren zeitlichen Ableitung des Beugewinkels ein relativ niedrigerer Druck für das erneute Anlegen und eine niedrige Rate für das Wiederaufbauen des Drucks wünschenswert, während bei einer verhältnismäßig kleinen ersten und/oder zweiten zeitlichen Ableitung des Beugewinkels ein verhältnismäßig hoher Druck für das Wiederanlegen bei den Bremsen des Sattelaufliegers verwendet werden kann, ohne befürchten zu müssen, daß die Räder des Sattelaufliegers wieder veranlaßt werden, die Querstabilität erneut zu verlieren.
Das bevorzugte erfindungsgemäße Steuerverfahren ist symbolisch durch das Flußdiagramm in den Fig. 11, 11A und 11B veranschaulicht.
Wenn ein Sattelschlepper 12, der einen leicht beladenen oder unbeladenen Hänger 14 zieht sowie um eine Linkskurve auf einer ebenen Fläche mit einem verhältnismäßig niedrigen Reibkoeffizienten fährt, wobei er sich mit einer Geschwindigkeit bewegt, die unter der kritischen Kurvengeschwindigkeit liegt, und sodann bremst, ist der Knickwinkel anfangs negativ (die kritische Kurvengeschwindigkeit ist eine Funktion der Quadratwurzel aus dem Produkt des Reibkoeffizienten, einer Gravitationskonstanten und des Kurvenradius). Beim vollen Betätigen der Fahrzeugbremsen wird der Lastzug zunächst typischerweise dazu neigen, einzuknicken, wobei zu diesem Zeitpunkt der Absolutwert von dAA²/dt² einen ersten Grenz- oder Referenzwert (REF&sub1;) überschreitet, der eine Funktion des Kurvenradius ist. Wenn ein Hängerschwingen oder -schleudern auftritt, wird sich nach einer bestimmten Zeit (T REF) das Vorzeichen von dAA²/dt² umkehren und der Betrag von dAA²/dt² überschreitet einen zweiten größeren Referenzwert (REF&sub2;), der ebenfalls eine Funktion des Kurvenradius ist.
Demgemäß wird, wenn festgestellt wird, daß die Fahrzeugbremsen betätigt werden, der Krümmungsradius mittels eines Lenkwinkelsensors oder durch Messen der Differenzdrehzahl der Zugmaschinenräder, vorzugsweise der Lenkachsenräder od.dgl. gemessen, berechnet oder abgeschätzt. Basierend auf dem geschätzten Krümmungsradius werden die Werte für den ersten und den zweiten Referenzwert REF&sub1; und REF&sub2; berechnet. Wenn der Anfangswert von AA und von d²AA/dt² dieselbe Richtung haben wie der Anfangswert des Knickwinkels und wenn der Absolutwert des Anfangswertes von d²AA/dt² den ersten Referenzwert REF&sub1; übersteigt, wird ein Timer gesetzt. Wenn später, nachdem der Timer abgelaufen ist, d²AA/dt² sich im Vorzeichen verändert und in der geänderten Richtung verharrt, sowie den zweiten Referenzwert REF&sub2; übersteigt, wird ein durch die Hängerbremsen verursachtes Hängerschwingereignis erfaßt und es werden geeignete Korrekturmaßnahmen ergriffen. Falls diese Bedingungen nicht eintreten, wird der Timer zurückgesetzt und das Unterprogramm verlassen.
Das Verfahren zur Bestimmung des Krümmungsradius, wie es in dem vorstehenden Absatz erwähnt ist, wird als wesentlich angesehen: Eine solche Bestimmung kann durch Abfragen des Ausgangs eines Lenkwinkelsensors, der in dem Lenksystem des Fahrzeugs eingebaut ist, erreicht werden oder durch Berechnung des Krümmungsradius auf der Basis der Differenzraddrehzahl, die mittels Radsensoren an den Lenkachsenrädern bestimmt werden, wie sie bei ABS-Systemen auf der Zugmaschine vorhanden sind.
Es ist auch möglich, den obigen Algorithmus geringfügig zu modifizieren, um eine andere Leistungsverbesserung zu erreichen, nämlich ein Antieinknicksystem.
Wie im Falle eines, wie beschrieben, um eine Linkskurve fahrenden Zugs, zeigt eine Knickwinkelbeschleunigung (d²AA/dt²), die während des gesamten Zeitfensters unterhalb des Anfangsgrenzwertes (REF&sub1;) bleibt, den Beginn eines Zustandes an, der üblicherweise als Einknicken bezeichnet wird. In diesem Falle besteht die Korrekturmaßnahme in einer Verminderung der Anpreßkraft der Bremsen an den Antriebsachsen der Zugmaschine solange, bis die Beugewinkelbeschleunigung erneut den Minimalgrenzwert für diesen speziellen Krümmungsradius überschreitet. Diese Maßnahme würde unabhängig von jeglicher Druckmodulation durch das ABS-System an einer beliebigen Bremsstelle ergriffen.
Ein alternatives Verfahren, um die Existenz von Bedingungen zu erfassen, die für den Beginn eines Hängerschwingereignisses kennzeichnend sind, besteht darin, daß während einer Fahrzeugbremssituation (i) der Beugewinkel (AA) und die Änderungsgeschwindigkeit des Beugewinkels (dAA/dt) entgegengesetzte Richtungen aufweisen und daß (ii) die Änderungsgeschwindigkeit des Beugewinkels (dAA/dt) einen Bezugswert übersteigt.
Beim Erfassen solcher Zustände befiehlt die CPU 70 der Steuerung 174 zu veranlassen, daß die Hängerbremsen während einer Zeitspanne T gelöst werden und sodann mit einer Rate (R) bis zu einem Druck (P) für das Wiederanlegen erneut angelegt werden, wobei einer oder beide Werte Funktionen des Beugewinkels (AA) und/oder der Änderungsgeschwindigkeit der Änderungsgeschwindigkeit des Beugewinkels (d²AA/dt²) sind, und zwar entweder die aktuellen Werte oder die Werte zu Beginn des erfaßten Zustandes.
Beispielsweise durch Vergleich von d²AA/dt² mit einem Gierbezugswert, wobei der Gierbezugswert vorzugsweise eine Funktion des anfänglichen Wertes von AA ist, kann bestimmt werden, ob der Hänger relativ schwer oder leicht beladen ist und/oder ob die Straße einen verhältnismäßig hohen oder einen verhältnismäßig niedrigen Reibkoeffizienten hat, indem festgestellt wird, ob ein verhältnismäßig hohes oder ein niedriges Gierschwungmoment auftritt. Bekanntlich kann bei einem stärker beladenen Hänger und höherer Reibung auf der Straßenoberfläche der Druck für das erneute Anlegen und/oder die Geschwindigkeit des Wiederanlegens der Hängerbremsen höher sein, um schneller das Fahrzeug abzustoppen, d.h. ohne Instabilitäten in Querrichtung zu induzieren.
Ein anderes alternatives Verfahren, um den Beginn eines Hängerschwingereignisses zu messen, besteht darin, während des Bremsbetriebs festzustellen, ob (i) der Beugewinkel (AA) und die Änderungsgeschwindigkeit der Änderungsgeschwindigkeit des Beugewinkels (d²AA/dt²) entgegengesetztes Vorzeichen aufweisen, ob (ii) der Betrag des Beugewinkels wenigstens gleich (nicht kleiner als) einem vorbestimmten Wert (zwischen etwa 10 und 30) ist und ob (iii) der Betrag der Änderungsgeschwindigkeit der Änderungsgeschwindigkeit des Beugewinkels einen Bezugswert übersteigt.
Bekanntlich liefert die Verwendung höherer zeitlicher Ableitungen des gemessenen Beugewinkels die Möglichkeit eines frühen Erfassens eines drohenden Hängerschwingereignisses, insbesondere bei leichter beladenen Hängern und/oder niedrigeren Reibkoeffizienten der Straßenoberfläche, während die Verwendung von niedrigeren zeitlichen Ableitungen zeitlich etwas langsamer reagiert, jedoch eine etwas weniger empfindliche und etwas zuverlässigere Bestimmung eines beginnenden Hängerschwingens ermöglicht, insbesondere bei stärker beladenen Hängern und/oder größeren Reibkoeffizienten der Straßenoberfläche. Dementsprechend werden die verschiedenen logischen Unterscheidungen, wie sie hier beschrieben sind, um nach Hängerschwingzuständen zu suchen, nicht als einander ausschließend angesehen, sondern sie können in Kombination miteinander verwendet werden.
Wenn festgestellt wird, daß der Beugewinkel und eine zeitliche Ableitung desselben entgegengesetztes Vorzeichen haben, und die zeitliche Ableitung (beispielsweise d²AA/dt²) einen Referenzwert übersteigt, wird dies als Zeichen dafür angesehen, daß, obwohl das Fahrzeug im Augenblick richtig abgewinkelt ist, der Hänger in einer Weise beschleunigt, daß er hinter der Zugmaschine nach außen schwingt. Wenn der Absolutwert der zeitlichen Ableitung (d²AA/dt²) den Referenzwert übersteigt, sollten Korrekturmaßnahmen, wie oben beschrieben, ergriffen werden.
Unterschiedliche Sensoreinrichtungen zum Erfassen des Fahrzeugbeugewinkels, der ersten Ableitung des Beugewinkels oder der zweiten zeitlichen Ableitung des Beugewinkels sind in den Fig. 7-10 gezeigt. Die unterschiedlichen Sensoreinrichtungen enthalten Bauteile, die vorzugsweise alle oder zumindest deren aktive Teile auf der Zugmaschine 12 des Lastzuges 10 angeordnet sind.
Gemäß Fig. 7 ist Sattelplattenanordnung 34 dahingehend verändert, daß zwei Rollen, vorzugsweise ferdervorbelastete schwimmende Rollen 220 und 222 vorgesehen sind, die zu Potentiometern oder dergleichen gehören und die durch die Schwenkbewegung der Zugmaschine gegenüber dem Hänger zu Drehen gebracht werden, um Eingangssignale zu erzeugen, die für den Beugewinkel und/oder dessen erste oder zweite zeitliche Ableitung kennzeichnend sind.
Wie in Fig. 8 gezeigt, ist ein Ultraschallsender 230 auf dem Sattelschlepper 12 installiert und sendet Ultraschallsignale aus bzw. empfängt solche, die an vorbestimmten Flächen des Sattelaufliegers 14 zurückgeworfen werden, um eine Anzeige für den Beugewinkel des gelenkigen Zugs und/oder zeitliche Ableitungen des Beugewinkels zu liefern.
Fig. 9 zeigt eine Sattelplatte 34 mit einer einen Magneten enthaltenden Kappe 232, die über den Zugsattelzapfen des Sattelaufliegers paßt und magnetische Einrichtungen trägt, um einen Magnetsensor zum Messen des Beugewinkels und/oder einer von deren zeitlichen Ableitungen zu schaffen.
Fig. 10 zeigt einen Sender, der zu einer Hydraulikkupplung an dem Sattelauflieger 14 gehört und der Signale aussendet, die von einem Richtungsempfindlichen Empfänger 240 auf dem Sattelschlepper 12 empfangen werden.
Ersichtlicherweise hat die Anmelderin ein verbessertes Hängerbremsen-Steuerverfahren/-system zur Steuerung der Anlegekraft der Bremsen der Zugmaschine und des Hängers geschaffen, um Hängerschwingen oder Einknicken zu verhindern, aufzuhalten oder zu minimieren und schnell aus diesen Zuständen herauszukommen.

Claims

1. Antiswing- und Antiknick-Brems-Steuerverfahren für gelenkig gekuppelte Züge (10), die eine Zugmaschine (12) und einen Hänger (14) aufweisen, der über eine Gelenkkupplung (34/176) angekuppelt ist, die eine Schwenkachse (176) definiert, bezüglich der der Hänger gegenüber der Zugmaschine schwenken kann, wobei ein Beugewinkel (AA) des Zugs durch den Winkel definiert ist, den eine durch die Schwenkachse führende Längsachse (202) des Hängers mit einer durch die Schwenkachse gehende Längsachse (200) der Zugmaschine einschließt; mit einem Bremssystem für die Zugmaschine; mit einem Bremssystem für den Hänger; mit einer vom Fahrer zu betätigenden Einrichtung (76/78) zur Bremsanforderung, um ein Anforderungseingangssignal zu erzeugen, das für die vom Fahrer vorgegebene Stärke für das Bremsen des Zugs kennzeichned ist; mit für die Hängerbremsen vorgesehenen Steuermitteln (174), die in wenigstens einer Betriebsweise bewirken, daß das Hängerbremssystem mit einer Betätigungskraft angezogen wird, die im wesentlichen der Größe des Anforderungseingangssignals proportional ist; wobei das Steuerverfahren die Schritte aufweist:

es wird ein Wert, der für den Beugewinkel (AA) kennzeichnend ist, oder eine Ableitung des Beugewinkels (dAA/dt,d²AA/dt²) gemessen und/oder berechnet, sowie ein dafür charakteristisches Beugewinkel-Eingangssignal erzeugt;

es werden die Eingangssignale empfangen und gemäß festgelegter Logikregeln verarbeitet werden, um die Existenz von Bedingungen zu erkennen, die zumindest entweder (i) für ein bevorstehendes oder beginnendes durch die Hängerbremsen induziertes Hängerschwingen oder (ii) für ein bevorstehendes oder beginnendes durch die Hängerbremsen induziertes Einknicken charakteristisch sind, und es werden Ausgangssteuersignale in Abhängigkeit von dem Erkennen der Existenz eines dieser Zustände abgegeben; und

die Steuermittel sprechen auf die Ausgangssignale an, indem sie (i) bewirken, daß, wenn der Zustand eines schwingenden Hängers angezeigt wird, unabhängig von der Stärke des Anforderungseingangssignals die Bremsen des Hängerbremssystems mit einer deutlich verminderten Kraft angezogen werden (210-212), oder indem sie (ii) bewirken, daß unabhängig von der Stärke des Anforderungseingangssignals zumindest die Bremsen der Antriebsräder der Zugmaschine mit einer deutlich verminderten Kraft angezogen werden, wenn der Zustand des Einknickens angezeigt wird.

2. Steuerverfahren nach Anspruch 1, bei dem es zum Verarbeiten der Eingangssignale zwecks Bestimmung der Existenz der besagten Bedingungen, die für ein Schwingen des Hängers kennzeichnend sind, gehört, daß (A) ein Timer gestartet wird, wenn (i) festgestellt wird, daß der Fahrer wenigstens ein gewisses Bremsen angefordert hat, (ii) festgestellt wird, daß der anfängliche Beugewinkel und die anfängliche zeitliche Ableitung des Beugewinkels dieselbe Drehrichtung bezüglich der Schwenkachse haben und (iii) festgestellt wird, daß der Absolutwert der anfänglichen zeitlichen Ableitung des Beugewinkels (d²AA/dt²) einen ersten Bezugswert übersteigt, und daß (B) die Ausgangssignale erzeugt werden, wenn nach dem Starten des Timers und bevor die Zeit einen vorbestimmten Zeitbezugswert übersteigt (i) das Vorzeichen der zeitlichen Ableitung des Beugewinkels wechselt und in der gewechselten Richtung verbleibt und (ii) der Absolutwert des gegenwärtigen Wertes der zeitlichen Ableitung des Beugewinkels einen zweiten Bezugswert übersteigt; und

bei dem es zum Verarbeiten der Eingangssignale zwecks Bestimmung der Existenz der besagten Bedingungen, die für ein Einknicken kennzeichnend sind, gehört, daß der Timer gestartet wird, wenn (i) festgestellt wird, daß der Fahrer wenigstens ein gewisses Bremsen angefordert hat, (ii) festgestellt wird, daß der anfängliche Beugewinkel und der aktuelle Wert der zeitlichen Ableitung des Beugewinkels dieselbe Drehrichtung bezüglich der Schwenkachse haben und (iii) festgestellt wird, daß der Absolutwert des aktuellen Wertes der zeitlichen Ableitung des Beugewinkels den ersten Referenzwert übersteigt, und daß (B) das Ausgangssignal erzeugt wird, wenn nach dem Starten des Timers (i) der aktuelle Wert der zeitlichen Ableitung des Beugewinkels das Vorzeichen nicht ändert und (ii) der Absolutwert des aktuellen Wertes der zeitlichen Ableitung des Beugewinkels größer als der erste Bezugswert bleibt, nachdem die Zeit einen vorbestimmten Bezugswert überschritten hat.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem zusätzlich ein Wert gemessen wird, der für den Kurvenradius des Zuges kennzeichnend ist, wobei der erste und der zweite Bezugswert eine Funktion des Wertes sind, der für den Kurvenradius kennzeichnend ist.

4. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem der Wert des zweiten Bezugswertes den Wert des ersten Bezugswertes übersteigt.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die zeitliche Ableitung des Beugewinkels die zweite zeitliche Ableitung (d&sub2;AA/dt&sub2;) ist.

6. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, bei dem der Timer nur gestartet wird, wenn (iv) der Anfangswert des Beugewinkels einen vorbestimmten Minimalwert übersteigt und (v) der Anfangswert des Beugewinkels und der Anfangswert der zeitlichen Ableitung dieselbe Drehrichtung haben.

7. Steuerverfahren nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, bei dem die Steuermittel auf die Steuerausgangssignale, die für ein Schwingen des Hängers kennzeichnend sind, ansprechen, indem sie zunächst bewirken, daß die Bremsen des Hängerbremssystems eine Zeitspanne (T) lang im wesentlichen gelöst werden (212-214), und sodann bewirken, daß die Bremsen des Hängebremssystems erneut angezogen werden (214-216).

8. Steuerverfahren nach Anspruch 7, bei dem nach dem Lösen der Bremsen des Hängerbremsensystems die Bremsen des Hängerbremssystems mit einer vorbestimmten Rate (R) bis zu einer vorbestimmten Maximalkraft (P) für das erneute Anlegen erneut angezogen werden, wobei die ausgewählte Maximalkraft für das erneute Anlegen eines Größe hat, die deutlich kleiner als die Maximalkraft (209, 210) der Bremsen des Hängerbremssystems ist.