EP0196321A1 - Bremsvorrichtung - Google Patents

Bremsvorrichtung

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Publication number
EP0196321A1
EP0196321A1 EP19850904801 EP85904801A EP0196321A1 EP 0196321 A1 EP0196321 A1 EP 0196321A1 EP 19850904801 EP19850904801 EP 19850904801 EP 85904801 A EP85904801 A EP 85904801A EP 0196321 A1 EP0196321 A1 EP 0196321A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
brake
braking force
braking
braking device
signal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP19850904801
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Dirk-Walter Morche
Ingo Remmert
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Publication of EP0196321A1 publication Critical patent/EP0196321A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T8/00—Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force
    • B60T8/26—Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force characterised by producing differential braking between front and rear wheels
    • B60T8/266—Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force characterised by producing differential braking between front and rear wheels using valves or actuators with external control means

Definitions

  • the invention relates to a braking device according to the preamble of patent claim 1.
  • Braking devices of this type are known to be required if a vehicle trailer (with one or more axles) is movably or rigidly coupled to a towing vehicle.
  • the rigid coupling of vehicle trailers is already known from DE-OS 24 13 077 and DE-OS 28 25 149.
  • a deceleration of the additional axle or axles * of the vehicle trailer with regard to the towing vehicle is, however, not stated in the cited publications.
  • hydraulic or pneumatic braking takes place in a known manner. If the towing vehicle has a hydraulic brake system, it is not possible to directly connect a hydraulic brake to the vehicle trailer. Rather, complicated mechanical transmission devices are required. Even when using pneumatic brake systems in the towing vehicle, there is considerable expenditure for additional pressure and storage containers for an additional brake of the vehicle trailer.
  • This known braking device has the disadvantage that the system must be readjusted by the driver before each use, taking into account the respective payload of the vehicle trailer, which takes place in a complex manner in that the driver uses a potentiometer of a control unit to apply the braking force of the vehicle the lower axis according to the feeling and then by braking try to determine the point at which the additional brake has the maximum effect but has not yet blocked.
  • the known brake system has the disadvantage that the oscillation or deflection of the sensor is only dependent on the vehicle deceleration and the mass of the pendulum, so that there is no exact relationship between the actual and the required additional braking force. - Otherwise, the pendulum also responds to road gradients, which simulates a deceleration that undesirably leads to the brake of the vehicle trailer being activated. When reversing, the pendulum does not swing at all, so that the brake cannot then come into effect. Because of all these disadvantages, vehicles with a brake system of the type mentioned have not been approved by the responsible official bodies for German and European road traffic.
  • US Pat. No. 3,981,542 discloses a braking device of the type mentioned at the outset, in which the brake fluid from the A special hydraulic additional container is actuated in the towing vehicle, which in turn is connected to a mechanical-electrical converter.
  • the hydraulic auxiliary container (hydraulic reservoir), however, represents a considerable outlay.
  • Another disadvantage is that an intervention in the brake fluid system itself is carried out here.
  • the brake system has now been optimized and adjusted by the manufacturer of the towing vehicle so that subsequent interventions may not be carried out. Therefore, the known braking device is not suitable for retrofitting.
  • the braking device comprises a control unit with a computer and furthermore a characteristic curve memory in which the braking force characteristic of the towing vehicle is stored, that the control unit signals from a braking force sensor Main brake receives, and that the brake signal for the " additional brake is determined by means of the computer in accordance with a Bremskraftver Minors ⁇ function.
  • the invention is based on the fact that each towing vehicle has a very specific braking characteristic, which is specified and known for the type of braking system used in the towing vehicle.
  • the corresponding braking force characteristic curve - or the braking force distribution function - can thus be stored in a memory.
  • the storage of the braking characteristics of the train vehicle is an essential feature of the new braking device.
  • the basic idea of the invention is to subject vehicle-typical signals - both from the towing vehicle and possibly also from the vehicle trailer - which are important for the braking process, to an assessment which corresponds to the respective conditions and from this to produce an actually required braking force curve determine or provide a corresponding brake signal for the additional brake.
  • a braking force sensor is provided on the brake cylinder or on the brake pedal of the main brake in order to generate an electrical signal corresponding to the respective braking force.
  • a braking force sensor for example an expansion measuring strips - an intervention in the brake fluid system is advantageously not required.
  • the strain gauge can, moreover, also be used in agricultural vehicles which are equipped with a brake linkage.
  • the weight ratios of the vehicle trailer are also taken into account.
  • a tare sensor can be used, which determines the payload of the vehicle trailer, the empty weight of the vehicle trailer being stored in a special read-only memory.
  • both the brake pressure of the main brake and the tare weight are subjected to an evaluation in order to determine the optimum braking force curve for the activation of the additional brake.
  • any interference signals (bumps, cornering) have no influence on the braking force distribution curve, since according to another advantageous embodiment of the invention the tare weight signal - ie the payload - is temporarily stored in a volatile memory and the value cannot be changed while driving .
  • __ »Further expedient refinements of the invention are specified in the subclaims and the description and can be found in the drawing.
  • FIG. 1 shows a schematic illustration of a braking device in a towing vehicle with a coupled axle
  • Fig. 4 is a schematic block diagram of a
  • FIG. 5 shows a more detailed block diagram of the braking device according to FIG. 4 to illustrate the signal processing, un
  • FIG. 6 shows a further graphical illustration to explain a braking force curve course.
  • Fig. 1 to the left of a dashed line 1 the parts important for understanding an exemplary embodiment of the invention are shown in a towing vehicle, and to the right of dashed line 1, the parts essential for understanding a vehicle trailer are shown, the is rigidly connected to the train vehicle.
  • the towing vehicle comprises a front axle 2 and a rear axle 3, the hydraulic brakes 4 and 5 of which are connected to a brake cylinder 8 via brake lines 6 and 7.
  • a brake pedal 9 is provided for actuating the brake cylinder 8.
  • the vehicle trailer connected to the towing vehicle has an axle 10 which can be braked by means of an electromechanical brake 11.
  • the brake 11 (additional brake) is connected to a control unit 15 via an electrical line 12 and a detachable plug connection 13 and via an electrical line 14.
  • the control device 15 essentially consists of a computer 38 (microprocessor part) and a power amplifier 37, the output signal of which is fed to the additional brake 11.
  • the new braking device now also has a sensor 16 (or 16 * or 16 ' '), which generates signals and feeds them to the computer 38, which correspond to the respective strength of the braking force of the towing vehicle, which is generated by the driver through the pressure metered with the foot on the brake pedal 9 is achieved.
  • the sensor 16 can be designed as a hydraulic / electrical converter and can be arranged on the brake cylinder 8. However, it is also possible to use a strain gauge for the sensor 16 'and to provide this on the brake pedal 9. In agricultural traction vehicles that work with a mechanical brake linkage, a sensor 16 ′′ can also be used as a strain gauge on the brake linkage, the signals also being routed to the computer 38, as indicated by dashed lines in FIG. 1. In any case, the respective value of the signal from the sensor corresponds to the simultaneous strength of the braking force of the towing vehicle.
  • the computer 38 of the control unit 15 is also supplied with signals from a tare weight sensor 19 via a line 17 and a plug connection 18, which sensor senses the deflection of springs, here air springs 20, with which the axis 10 is supported.
  • the electrical output signal of the tare weight sensor 19 thus corresponds to the load weight of the vehicle trailer.
  • the computer 38 of the control unit 15 is also connected via a line 21 to a starter switch 22 of the train vehicle and to a switch contact 23 which is actuated when the first gear of the tractor vehicle is engaged. If both switches 22 and 23 are closed when the towing vehicle is started, the value corresponding to the deflection of the air springs 20 is stored in a loading weight memory 34 (see FIG. 5) contained in the control device 15, so that during the furthernic drive independent of the short-term deflection of the air springs 20 and to influence the braking characteristics for the electromagnetic brake 11.
  • control unit 15 and the computer 38 are thus signals from the braking force sensor 16 and the tare weight sensor 19 fed. If braking is carried out while driving, signals pass from the sensor 16 to the control device 15, which generates a pulse sequence as a brake signal 24 according to a stored characteristic after amplification by the power amplifier 37, which is fed to the brake 11 and there a corresponding brake ⁇ force.
  • FIG. 2 shows the theoretical course of the ratio of the braking force f of the brake 4 of the front axle 2 to the braking force f. the brake 5 of the rear axle 3. While this diagram relates to the theoretical ideal case, FIG. 3 shows the conditions present in practice.
  • the braking force f of the front axle 2 is greater than the braking force f ⁇ of the rear axle 3 (in the case of decelerations in the range from 0.15-0.8).
  • the braking force of the front axle 2 is therefore greater than that of the rear axle 3, and the braking force of the third Axle - axle 10 of the vehicle trailer - should be at most that of the rear axle 3.
  • the ratio of f: f- is also constant for all vehicles in all braking situations, as is indicated in FIG. 3 by the dashed line.
  • the proportionality of the brake signal 24 for the brake 11 and its constant relationship to f and f. guarantees, especially since the additional brake 11 is directly adapted to the main brake system of the towing vehicle and has a zero point (the additional brake 11 does not therefore brake on its own on an incline).
  • Each towing vehicle has a typical braking characteristic that can be measured on a brake test bench. After the determined braking characteristic of the train vehicle is stored in the computer 38, only the electrical output line 14 has to be connected to the brake 11 of the axle 10, whereby the brake 11 is then integrated directly into the ideal braking force distribution function. This is described in more detail below with reference to FIG. 5.
  • the analog signals from the sensor 16 are converted into digital signals via an analog / digital converter 25, which come unprocessed into a pre-test stage 26. In the event that the sensor 16 itself already delivers digital signals, these get into the test preliminary stage 26 bypassing the analog / digital converter 25.
  • an error is detected with regard to frequencies that are too high or too low.
  • An error is for example at a defective sensor, which would mean that either no signal is present, or that the 'signal is out of an allowable Liste ⁇ stored frequency window.
  • the result would then be an error message via an error detector 27 which lights up a light-emitting diode 28 in the event of a fault.
  • This value which is constantly compared and adapted with the current signal of the sensor 16 via the parameter field in the characteristic memory, reaches the power amplifier 37, where the value is amplified and converted into a direct current pulse signal 24 to supply the auxiliary brake 11 whose current strength or signal distance influences the braking force f_ of the brake 11 in an analog manner.
  • the characteristic curve memory 29 and the evaluation device 30 are explained in more detail below.
  • the characteristic curve memory 29 the braking characteristic curve specific to the respective towing vehicle - as shown in an example in FIG. 3 - is stored.
  • the characteristic curve is used to determine which braking force is to be assigned to the measured pressure.
  • the determined value of the braking force goes to the evaluation device 30.
  • an assignment is made in such a way that it is determined which current strength is required. is to generate the previously determined braking force by actuating or activating the additional brake 11.
  • the evaluation device 30 there is therefore an assignment of braking force to current.
  • the determined value of the current strength is finally evaluated in the computer 38 of the control unit 15 in such a way that the pulse-shaped brake signal 24 is generated.
  • the pulse intervals or the pulse sizes are determined by the computer so that the additional brake 11 generates the desired braking force.
  • FIG. -5 the tare weight sensor 19 is also shown, the signal - as explained above - is only evaluated when the starter switch 22 and the switch contact 23 in FIG. 1 are actuated by engaging the first gear.
  • the tare weight sensor 19 is connected to an analog / digital converter 31, the digital output signal of which reaches an error detection 32.
  • error detection takes place on the principle of no frequency / too high frequency.
  • the light-emitting diode 28 in turn displays and, in addition, a switch is then made to the Brake pressure value of sensor 16.
  • the signal of the tare weight sensor 19 is in the permissible range, it is stored in a volatile loading weight memory.
  • the braking device also has a fixed memory 35, in which the empty weight of the vehicle trailer is stored.
  • the loading weight signal goes into an evaluation device 36.
  • an optimal braking force curve f: f 3 calculated so that the new braking force curve is variable, as can be seen from Fig. 6.
  • Interference signals - such as bumps, cornering - have no influence on the braking force distribution curve, as the loading weight signal is temporarily stored in the volatile loading weight memory 34 and the value cannot be changed while driving.
  • the vehicle empty weight ( minimum value), however, is permanently stored in the permanent memory 35. An erroneous storage of the empty weight is therefore not possible.
  • the result of the final evaluation from the braking force characteristic, brake pressure value of the sensor 16, empty weight and loading weight then reaches the power amplifier 37, where it is amplified and then controls the brake 11 of the vehicle trailer according to the optimal braking force distribution curve.
  • the power amplifier 37 is short-circuit proof, since it is protected by a miniature fuse and is monitored electronically by a microprocessor. In addition, the short-circuit situation is indicated by the light-emitting diode 28 lighting up.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Regulating Braking Force (AREA)

Description

Bremsvorrichtung
Die Erfindung betrifft eine Bremsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Bremsvorrichtungen dieser Gattung werden bekanntlich benötigt, wenn an ein Zugfahrzeug ein Fahrzeuganhänger (mit einer oder mehreren Achsen) beweglich oder starr angekoppelt ist. Durch die DE-OS 24 13 077 und DE-OS 28 25 149 ist die starre Ankopplung von Fahrzeugan¬ hängern bereits bekannt. Über eine Abbremsung der hin¬ sichtlich des Zugfahrzeuges zusätzlichen Achse bzw. Achsen* des Fahrzeuganhängers ist in den genannten Offen- legungsschriften allerdings nicht ausgesagt. Man kann aber davon ausgehen, daß in bekannter Weise eine hy¬ draulische oder pneumatische Abbremsung erfolgt. Wenn das Zugfahrzeug ein hydraulisches Bremssystem besitzt, ist der direkte Anschluß einer hydraulischen Bremse des Fahrzeuganhängers nicht möglich. Vielmehr sind komplizierte mechanische Übertragungseinrichtungen erforderlich. Auch bei Verwendung von pneumatischen Bremssystemen bei dem Zugfahrzeug ergibt sich für eine Zusatzbremse des Fahrzeuganhängers ein erheblicher Auf¬ wand für zusätzliche Druck- und Vorratsbehälter.
Durch die US-PS 39 53 084, US-PS 39 09 075, US-PS 39 67 863 und US-PS 39 81 544 ist es zur Vermeidung die¬ ser Schwierigkeiten.auch schon bekannt geworden, die elektromagnetische Zusatzbremse des Fahrzeuganhängers und die Dosierung der Bremskraft von einem Sensor in Form eines sichelförmigen Pendels abzuleiten, dessen Ausschlag abgetastet und zur elektrischen Steuerung der elektromagnetischen Zusatzbremse des Fahrzeugan¬ hängers verwendet wird.
Diese bekannte Bremsvorrichtung besitzt den Nachteil, daß das System vor jedem Einsatz unter Berücksichtigung der jeweiligen Zuladung des Fahrzeuganhängers neu von dem Fahrer justiert werden muß, was in aufwendiger Weise dadurch erfolgt, daß der Fahrer über ein Poten¬ tiometer einer Steuereinheit die Bremskraft der hin¬ teren Achse nach Gefühl einstellt und dann durch Brems- versuche den Punkt ermittelt, bei welchem die Zusatz¬ bremse die maximale Wirkung hat, aber noch nicht blockiert.
Ferner ist das bekannte Bremssystem mit dem Nachteil behaftet, daß das Auspendeln bzw. der Ausschlag des Sensors lediglich von der Fahrzeugverzögerung und der Masse des Pendels abhängig ist, so daß kein ex¬ akter Zusammenhang zwischen der tatsächlichen und der erforderlichen zusätzlichen Bremskraf besteht. - Im übrigen spricht das Pendel auch bei Straßenge¬ fälle an, wodurch eine Verzögerung simuliert wird, die in unerwünschter Weise zu einem Ansprechen der Bremse des Fah zeuganhängers führt. Bei Rückwärts¬ fahrt schlägt das Pendel überhaupt nicht aus, so daß die Bremse dann auch nicht zur Wirkung kommen kann. Auf Grund aller dieser Nachteile sind Fahr¬ zeuge mit einem Bremssystem der genannten Art von den zuständigen amtlichen Stellen für den deutschen und europäischen Straßenverkehr auch nicht zugelassen worden.
«
Schließlich ist durch die US-PS 39 81 542 eine Brems¬ vorrichtung der eingangs genannten Gattung bekannt geworden, bei welchem mit der Bremsflüssigkeit des Zugfahrzeuges ein besonderer hydraulischer Zusatzbe¬ hälter angesteuert wird, welcher wiederum mit einem mechanisch-elektrischen Wandler verbunden ist. Der hydraulische Zusatzbehälter (Hydraulikvorratsbehälter) stellt allerdings einen erheblichen Aufwand dar. Nach¬ teilig ist ferner, daß hier ein Eingriff in das Brems¬ flüssigkeitssystem selbst vorgenommen wird. Nun ist das Bremssystem vom Hersteller des Zugfahrzeuges aber so optimiert und eingestellt, daß nachträgliche Ein¬ griffe nicht vorgenommen werden dürfen. Daher eignet sich die bekannte Bremsvorrichtung auch nicht für einen nachträglichen Einbau.
Zusammenfassend bleibt festzustellen, daß es für starr oder beweglich an ein Zugfahrzeug ankoppelbare Fahrzeuganhänger keine zufriedenstellende Lösung gibt, den Fahrzeuganhänger mittels einer Zusatz¬ bremse bei allen vorkommenden Betriebsbedingungen und unter Einhaltung der Sicherheitsvorschriften zuverlässig abbremsen zu können.
Hier greift die Erfindung ein, der zur Vermeidung der geschilderten Nachteile die Aufgabe zugrunde liegt, eine Bremsvorrichtung zu schaffen, welche ohne einen Eingriff in das eigentliche Bremssystem des Zugfahr¬ zeuges eine sichere Betätigung der Zusatzbremse des Fahrzeuganhängers bei unterschiedlichen Betriebsbe¬ dingungen ermöglicht.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt bei der im Oberbegriff des Anspruchs 1 .genannten Bremsvorrichtung dadurch, daß die Bremsvorrichtung eine Steuereinheit mit einem Rechner und ferner einen Kennlinienspeicher umfaßt, in welchem die Bremskraftkennlinie des Zugfahrzeuges gespeichert ist, daß die Steuereinheit Signale von einem Brems¬ kraftsensor der Hauptbremse empfängt, und daß mittels des Rechners nach Maßgabe einer Bremskraftverteilungs¬ funktion das Bremssignal für die "Zusatzbremse ermittelt wird.
Die Erfindung geht davon aus, daß jedes Zugfahrzeug eine ganz bestimmte Bremscharakteristik besitzt, die typen¬ spezifisch für das verwendete Bremssystem in dem Zug¬ fahrzeug vorgegeben und bekannt ist. Die entsprechende Bremskraftkennlinie - bzw. die Bremskraftverteilungs¬ funktion - kann somit in einem Speicher abgelegt werden. Das Abspeichern der Bremscharakteristik des Zugfahr¬ zeuges ist ein wesentliches Merkmal bei der neuen Brems¬ vorrichtung.
Von entscheidender Bedeutung ist auch der Einsatz eines Rechners, wodurch es möglich ist, unter Berücksichtigung der abgespeicherten Bremskraftkennlinie des Zugfahr¬ zeuges aus von der Hauptbremse mittels Sensoren abge¬ leiteten Signalen als Stellgröße für die Zusatzbremse ein Bremssignal ,zu erzeugen, welches sich im Sinne einer idealen Bremskraftverteilungsfunktion auswirkt. Irgendwelche Einjustierungen von Hand sind dabei nicht erforderlich. Auch Gefällestrecken sind ohne Einfluß, und die Bremsvorrichtung spricht auch bei Rückwärtsfahrt an.
Der grundlegende Gedanke der Erfindung liegt darin, fahr¬ zeugtypische Signale - sowohl vom Zugfahrzeug als unter Umständen auch von dem Fahrzeuganhänger her - die für den BremsVorgang von Bedeutung sind, einer den jeweiligen Bedingungen entsprechenden Bewertung zu unterwerfen und daraus einen tatsächlichen benötigten Bremskraftkurven¬ verlauf zu ermitteln bzw. ein entsprechendes Bremssignal für die Zusatzbremse zur Verfügung zu stellen.
In einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung ist ein Bremskraftsensor am Bremszylinder oder am Bremspedal der Hauptbremse vorgesehen, um ein der jeweiligen Bremskraft entsprechendes elektrisches Signal zu erzeugen. Bei Ver¬ wendung eines solchen Bremskraftsensors - z.B. ein Dehnungs- meßstreifen - ist in vorteilhafter Weise ein Eingriff in das Bremsflüssigkeitssystem nicht erforderlich. Der Dehnungsmeßstreifen läßt sich übrigens auch bei land¬ wirtschaftlichen Fahrzeugen verwenden, die mit einem Bremsgestänge ausgerüstet sind.
Von besonderem Vorteil ist es, wenn gemäß einer anderen zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung neben der Brems¬ kraft der Hauptbremse des Zugfahrzeuges auch noch die Gewichtsverhältnisse des Fahrzeuganhängers berücksichtigt werden. Zu diesem Zweck kann ein Tara ensor eingesetzt werden, welcher die Zuladung des Fahrzeuganhängers fest¬ stellt, wobei das Leergewicht des Fahrzeuganhängers in einem besonderen Festspeicher gespeichert ist. Hier wer¬ den also sowohl der Bremsdruck der Hauptbremse als auch das Taragewicht einer Bewertung unterzogen, um die opti¬ male Bremskraftkurve für die Ansteuerung der Zusatzbremse zu ermitteln. Irgendwelche Störsignale (Bodenwellen, Kurvenfahrten) haben auf die Bremskraftverteilungskurve dabei keinen Einfluß, da gemäß einer anderen vorteil¬ haften Ausgestaltung der Erfindung das Taragewichtssignal - also die Zuladung - in einem flüchtigen Speicher zwi¬ schengespeichert ist und der Wert während der Fahrt nicht verändert werden kann. __» Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der Beschreibung angegeben und der Zeichnung zu entnehmen.
Nachfolgend wird die Erfindung zum besseren Verständnis anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungs¬ beispiele näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung ei¬ ner Bremsvorrichtung bei einem Zugfahrzeug mit einer angekoppel¬ ten Achse,
Fig. 2 und 3 jeweils eine graphische Darstellung zur Erläuterung des Bremsverhaltens,
Fig. 4 ein Prinzip-Blockschaltbild einer
Bremsvorrichtung,
Fig. 5 ein mehr detailliertes Blockschalt¬ bild der Bremsvorrichtung gemäß Fig. 4 zur Verdeutlichung der Sig¬ nalverarbeitung, un
Fig. 6 eine weitere graphische Darstellung zur Erläuterung eines Bremskraft- kurve verlaufs.
In Fig. 1 sind links von einer gestrichelt gezeichneten Linie 1 die für das Verständnis eines Ausführungsbei¬ spiels der Erfindung wichtigen Teile in einem Zug¬ fahrzeug dargestellt, und rechts von der gestrichelten Linie 1 sind die für das Verständnis wesentlichen Teile eines Fahrzeuganhängers gezeigt, der starr mit dem Zug¬ fahrzeug verbunden ist.
Das Zugfahrzeug umfaßt eine Vorderachse 2 und eine Hin¬ terachse 3, deren hydraulische Bremsen 4 bzw. 5 über Bremsleitungen 6 und 7 an einen BremszylInder 8 ange¬ schlossen sind. Für die Betätigung des BremsZylinders 8 ist ein Bremspedal 9 vorgesehen.
Die soweit beschriebenen Teile sind bekannter Natur und bedürfen daher keiner näheren Erläuterung.
Der mit dem Zugfahrzeug verbundene Fahrzeuganhänger be¬ sitzt eine Achse 10, die mittels einer elektromechanischen Bremse 11 bremsbar ist. über eine elektrische Leitung 12 und eine lösbare Steckverbindung 13 sowie über eine elek¬ trische Leitung 14 ist die Bremse 11 (Zusatzbremse) mit einer Steuereinheit 15 verbunden. Die Steuereinrichtung 15 besteht im wesentlichen aus einem Rechner 38 (Mikroprozessorteil) und einem Lei¬ stungsverstärker 37, dessen Ausgangssignal zur Zusatz¬ bremse 11 geführt wird.
Die neue Bremsvorrichtung besitzt nun ferner einen Sensor 16 (bzw. 16* oder 16''), welcher Signale erzeugt und dem Rechner 38 zuführt, die der jeweiligen Stärke der Bremskraft des Zugfahrzeuges entsprechen, welche von dem Fahrer durch den mit dem Fuß dosierten Druck auf das Bremspedal 9 erzielt wird.
Der Sensor 16 kann als hydraulisch/elektrischer Wandler ausgebildet und am Bremszylinder 8 angeordnet sein. Es ist aber auch möglich, für den Sensor 16' einen Dehnungs¬ meßstreifen zu verwenden, und diesen am Bremspedal 9 vorzusehen. Bei landwirtschaftlichen Zugfahrzeugen, die mit einem mechanischen Bremsgestänge arbeiten, kann ebenfalls ein Sensor 16' ' als Dehnungsmeßstreifen am Bremsgestänge verwendet werden, wobei die Signale eben¬ falls zum Rechner 38 geführt sind, wie dies in Fig. 1 gestrichelt angedeutet ist. In jedem Fall entspricht der jeweilige Wert des Signals des Sensors der zeitgleichen Stärke der Bremskraft des Zugfahrzeuges. Dem Rechner 38 der Steuereinheit 15 werden ferner über eine Leitung 17 und eine Steckverbindung 18 Signale von einem Taragewichtssensor 19 zugeführt, welcher die Einfederung von Federn, hier Luftfedern 20, abtastet, mit denen die Achse 10 abgestützt ist. Das elektrische Ausgangssignal des Taragewichtssensors 19 entspricht also dem Zula¬ dungsgewicht des Fahrzeugsanhängers.
Der Rechner 38 der Steuereinheit 15 ist ferner noch über eine Leitung 21 mit einem AnlaßSchalter 22 des Zugfahr¬ zeuges und mit einem Schaltkontakt 23 verbunden, der bei Einlegen des ersten Ganges des Zugfahrzeuges betätigt wird. Wenn beide Schalter.22 und 23 bei Ingangsetzen des Zugfahrzeuges geschlossen sind, wird in einem in der Steuereinrichtung 15 enthaltenen Ladegewichtsspeiσher.34 (vgl. Fig. 5) der der Einfederung der Luftfedern 20 ent¬ sprechende Wert gespeichert, um somit während der wei¬ teren Fahrt unabhängig von der jeweiligen kurzzeitigen Einfederung der Luftfedern 20 zur Verfügung zu stehen und um die Bremscharakteristik für die elektromagnetische Bremse 11 zu beeinflussen.
Gemäß der Prinzip-Darstellung in Fig. 4 werden der Steuer¬ einheit 15 bzw. dem Rechner 38 also Signale von dem Bremskraftsensor 16 und dem Taragewichtssensor 19 zugeführt. Wird bei einer Fahrt gebremst, gelangen Sig¬ nale von dem Sensor 16 zur Steuereinrichtung 15, welche entsprechend einer eingespeicherten Charakteristik nach Verstärkung durch -den Leistungsverstärker 37 eine Im¬ pulsfolge als Bremssignal 24 erzeugt, welches der Bremse 11 zugeführt wird und dort eine entsprechende Brems¬ kraft hervorruft.
Zum besseren Verständnis der weiter unten anhand von Fig. 5 erläuterten Wirkungsweise der neuen Bremsvor¬ richtung wird nachfolgend zunächst auf die Diagramme in Fig. 2 und 3 Bezug genommen.
Fig. 2 zeigt den theoretischen Verlauf des Verhältnisses der Bremskraft f der Bremse 4 der Vorderachse 2 zur Bremskraft f. der Bremse 5 der hinteren Achse 3. Während dieses Diagramm den theoretischen Idealfall betrifft, zeigt Fig. 3 die in der Praxis vorliegenden Verhältnisse.
Erfahrungsgemäß gilt nämlich für alle Beladungszustände, daß die Bremskraft f der Vorderachse 2 größer als die Bremskraft f^ der Hinterachse 3 ist (bei Abbremsungen im Bereich von 0,15 - 0,8).
Die Bremskraft der vorderen Achse 2 ist also größer als die der hinteren Achse 3, und die Bremskraft der dritten Achse - Achse 10 des Fahrzeuganhängers - soll maximal die der hinteren Achse 3 sein. Das Verhältnis von f : f- ist zudem bei jedem Fahrzeug in allen BremsSituationen konstant, wie dies in Fig. 3 durch die gestrichelte Linie angedeutet ist.
Durch die bei der neuen Bremsvorrichtung vorgesehene ent¬ sprechende SignalVerarbeitung der Sensorsignale ist die Proportionalität des Bremssignals 24 für die Bremse 11 und dessen konstantes Verhältnis zu f und f. gewähr¬ leistet, zumal die Zusatzbremse 11 direkt an das Haupt¬ bremssystem des Zugfahrzeuges adaptiert wird und einen Nullpunkt aufweist (die Zusatzbremse 11 bremst also nicht von sich aus bei schrägem Gefälle) .
Jedes Zugfahrzeug besitzt eine typische Bremscharakteri¬ stik, die auf einem Bremsprüfstand gemessen werden kann. Nachdem die ermittelte Bremscharakteristik des Zugfahr¬ zeuges in dem Rechner 38 gespeichert ist, muß nur noch die elektrische Ausgangsleitung 14 mit der Bremse 11 der Achse 10 verbunden werden, wodurch die Bremse 11 dann un¬ mittelbar in die ideale Bremskraftverteilungsfunktion integriert wird. Dies wird nachfolgend anhand von Fig. 5 näher beschrieben. Die analogen Signale des Sensors 16 werden über einen Analog/Digital-Wandler 25 in digitale Signale umgewan¬ delt, welche unverarbeitet in eine Prüfvorstufe 26 kommen. Für den Fall, daß der Sensor 16 selbst schon digitale Signale liefert, gelangen diese unter Umgehung des Analog/Digital-Wandlers 25 in die PrüfVorstufe 26.
In der Prüfvorstufe 26 erfolgt eine Fehlererkennung hin¬ sichtlich zu hoher oder zu niedriger Frequenzen. Ein Fehler liegt z.B. bei einem Sensordefekt vor, was zur Folge hätte, daß entweder kein Signal vorhanden ist, oder daß das' Signal außerhalb eines zulässigen einge¬ speicherten Frequenzfensters liegt.
Die Folge wäre dann eine Fehlermeldung über einen Fehler¬ melder 27, der eine Leuchtdiode 28 im Störungsfalle zum Aufleuchten bringt.
Liegt kein fehlerhaftes Signal vor, so geht dieses in ein Parameterfeld (Kennlinienspeicher 29) über, wo die Bre s- kraftkennlinie (vgl. Fig. 3) gespeichert ist. In dem Kennlinienspeioher 29 erfolgt die Feststellung, welchen momentanen Bremskraftwert f das Bremssystem des Zugfahr¬ zeuges erzeugt, und dieser Wert geht in eine in einer Bewertungseinrichtung 30 eingespeicherte Bewertungsformel ein, wo die neue Bremskraftverteilungsfunktion durch Berechnung des Verhältnisses von f : f3 der Achse 10 erfolgt.
Dieser Wert, der ständig über das Parameterfeld im Kenn¬ linienspeicher mit dem aktuellen Signal des Sensors 16 verglichen und adaptiert wird, gelangt in den Leistungs¬ verstärker 37, wo der Wert verstärkt und zur Speisung der Zusatzbremse 11 in ein Gleichstrom-Impulssignal 24 umgesetzt wird, dessen Stromstärke bzw. Signalabstand die Bremskraft f_ der Bremse 11 analog beeinflußt.
Zum besseren Verständnis der soweit beschriebenen SignalVerarbeitung werden der Kennlinienspeicher 29 und die Bewertungseinrichtung 30 nachfolgend näher erläutert. In dem Kennlinienspeicher 29 ist die für das jeweilige Zugfahrzeug spezifische Bremskennlinie - wie sie an einem Beispiel in Fig. 3 dargestellt ist - gespeichert. Aufgrund des den Bremsdruck darstellenden Signals des Sensors 16 wird mittels der Kennlinie er¬ mittelt, welche Bremskraft dem gemessenen Druck zu¬ zuordnen ist.
Der festgestellte Wert der Bremskraft gelangt zur Be¬ wertungseinrichtung 30. Hier erfolgt eine Zuordnung der¬ art, daß ermittelt wird, welche Stromstärke erforder- lieh ist, um die zuvor festgestellte Bremskraft durch Betätigung bzw. Ansteuerung der Zusatzbremse 11 zu erzeugen. In der Bewertungseinrichtung 30 erfolgt also eine Zuordnung von Bremskraft zu Stromstärke.
Der ermittelte Wert der Stromstärke wird schließlich in dem Rechner 38 der Steuereinheit 15 derart ausge¬ wertet, daß das impulsförmige Bremssignal 24 entsteht. Dabei sind die Impulsabstände bzw. die Impulsgrößen von dem Rechner so bestimmt, daß die Zusatzbremse 11 die gewünschte Bremskraft erzeugt.
In Fig. -5 ist weiterhin der Taragewichtssensor 19 dar¬ gestellt, dessen Signal - wie oben erläutert - erst dann ausgewertet wird, wenn der Anlaßschalter 22 und der Schaltkontakt 23 in Fig. 1 durch Einlegen des ersten Ganges betätigt werden.
Bei einem analogen Signal ist der Taragewichtssensor 19 mit einem Analog/Digital-Wandler 31 verbunden, dessen digitales Ausgangssignal zu einer Fehlererkennung 32 gelangt. Hier erfolgt - wie auch bei dem Signal des Sen¬ sors 16 - eine Fehlererkennung nach dem Prinzip keine Frequenz/zu große Frequenz. Bei einem fehlerhaften Sig¬ nal erfolgt wiederum eine Anzeige durch die Leuchtdiode 28, und außerdem erfolgt dann ein Umschalten auf den Bremsdruckwert des Sensors 16.
Liegt das Signal des Taragewichtssensors 19 hingegen im zulässigen Bereich, so wird es in einem flüchtigen Lade¬ gewichtsspeicher.34 abgespeichert. Die Bremsvorrichtung besitzt ferner noch einen Festspeicher 35, in welchem das Leergewicht des Fahrzeuganhängers gespeichert ist.
Mit dem Wert des Leergewichts geht das Ladegewichtssignal in eine Bewertungseinrichtung 36. Mittels der Bewertungs¬ formel der ersten Bewertungseinrichtung 30 für den Brems¬ druck und der Bewertungsformel der zweiten Bewertungs¬ einrichtung 36 für das Taragewicht (Zuladegewicht) wird dann eine optimale Bremskraftkurve f : f3 errechnet, so daß der neue Bremskraftkurvenverlauf variabel wird, wie das aus Fig. 6 ersichtlich ist.
Dabei werden rechnermäßig im Rechner 38 bis zu fünfzig ver¬ schiedene Beladungszustände von einem minimalen Wert bis zu einem maximalen Wert zugrundegelegt, aus denen sich dann der tatsächliche Kurvenverlauf der Br'emskraftfunktion unter Berücksichtigung von Bremsdruck und Zuladung ergibt.
Störsignale - wie Bodenwellen, Kurvenfahrten - haben auf die Bremskraftverteilungskurve keinen Einfluß, da das Zu- ladegewichtssignal in dem flüchtigen Ladegewichts¬ speicher 34 zwischengespeichert ist und der Wert während der Fahrt nicht verändert werden kann.
Das Fahrzeugleergewicht (= Minimalwert) ist hingegen fest in dem Festspeicher 35 gespeichert. Damit ist ein irrtüm¬ liches Einspeichern des Leergewichtes nicht möglich. Das Ergebnis der endgültigen Bewertung aus Bremskraft¬ kennlinie, Bremsdruckwert des Sensors 16, Leergewicht und Ladegewicht gelangt dann in den Leistungsverstärker 37, wo es verstärkt wird und dann die Bremse 11 des Fahrzeuganhängers nach der optimalen Bremskraftver¬ teilungskurve ansteuert.
Der Leistungsverstärker 37 ist kurzschlußsicher, da er durch eine Feinsicherung abgesichert ist und elektronisch durch einen Mikroprozessor überwacht wird. Zudem wird die Kurzschlußsituation durch ein Aufleuchten der Leucht¬ diode 28 angezeigt.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Bremsvorrichtung für eine Zusatzbremse eines be¬ weglich oder starr an ein Zugfahrzeug angekoppelten Fahrzeuganhängers, wobei die .Zusatzbremse durch ein von der Hauptbremse des Zugfahrzeuges abgeleitetes Bremssignal beeinflußbar ist, insbesondere für eine elektromagnetische Zusatzbremse bei einer hydraulischen Hauptbremse, dadurch gekennzeichnet, daß die Brems¬ vorrichtung eine Steuereinheit (15) mit einem Rechner (38) und ferner einen Kennlinienspeicher (29) umfaßt, in welchem die Bremskraftkennlinie des Zugfahrzeuges gespeichert ist, daß die Steuereinheit (15) Signale von einem Bremskraftsensor (16) der Hauptbremse (8) empfängt, und daß mittels des Rechners (38) nach Ma߬ gabe einer Bremskraftverteilungsfunktion das Bremssig¬ nal (24) für die Zusatzbremse (11) ermittelt wird.
2. Bremsvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch ge¬ kennzeichnet, daß die Bremsvorrichtung eine erste Be¬ wertungseinrichtung: (30) umfaßt, in welcher eine Be¬ wertungsformel für- die Ermittlung der tatsächlichen Bremskraftverteilungsfunktion gespeichert ist, und welcher mit dem Rechner (38) verbunden ist.
3. Bremsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß die jweils neue tatsächliche Brems¬ kraftverteilungsfunktion durch Berechnung des Ver¬ hältnisses der Bremskraft (f) der Hauptbremse (8) zur Bremskraft (f3) der Achse (10) der Zusatzbremse (11) ermittelt wird.
4. Bremsvorrichtung nac Anspruch 3, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß das Verhältnis der Bremskraft (f) der Hauptbremse (8) zur Bremskraft (f.,) der Achse
(1Ö) der Zusatzbremse (11) ständig mit dem aktuellen Sensorsignal des Bremskraftsensors (16) verglichen und adaptiert wird.
5. Bremsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichne , daß das Brems¬ signal (24) einen solchen Wert besitzt, daß die Brems¬ kraft (f3) der Achse (10) des Fahrzeuganhängers die Bremskraft (fn) der hinteren Achse (3) des Zugfahr- zeuges nicht übersteigt.
6. Bremsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß das Bremssignal (24) einen solchen Wert besitzt, die Bremskraft (f3) der Achse (10) des Fahrzeuganhängers gleich der Bremskraft (f^) der hin¬ teren Achse (3) des Zugfahrzeuges ist.
7. Bremsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 - 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Brems¬ kraftsensor (16) ein der Bremskraft der Hauptbremse
(8) entsprechendes elektrisches Signal erzeugt.
8. Bremsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß der Bremskraftsensor (16) am Haupt¬ bremszylinder (8) angeordnet ist.
9. Bremsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß der Bremskraftsensor (16') am Brems¬ pedal (9) angeordnet ist.
10. Bremsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß der Bremskraftsensor (1611) am Brems¬ gestänge angeordnet ist.
11. Bremsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß der Bremskraftsensor (16) ein hy¬ draulisch/elektrischer Wandler ist.
12. Bremsvorrichtung nach Anspruch 9 und/oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Bremskraftsensor(16' , 16'') ein Kraft- oder Wegetaster, insbesondere ein Dehnungsmeßstreifen, ein piezoelektrischer oder ein induktiver Wandler ist.
13. Bremsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 - 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Sensorsignal ein analoges Signal ist.
14. Bremsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 - 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Sen¬ sorsignal ein digitales Signal ist.
15. Bremsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 - 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Er¬ mittlung des Bremssignals (24) für die Zusatzbremse (11) unter Berücksichtigung der Gewichtsverhältnisse des Fahrzeuganhängers erfolgt.
16. Bremsvorrichtung nach Anspruch 15, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß die Bremsvorrichtung einen Fest- Speicher (35) umfaßt, in welchem das Leergewicht des Fahrzeuganhängers gespeichert ist.
17. Bremsvorrichtung nach Anspruch 15 und/oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremsvorrichtung einen die Zuladung des Fahrzeuganhängers anzeigenden Tarage¬ wichtssensor (19) umfaßt, dessen Tarasignal einem flüch- tigen Ladegewichtsspeicher (34) zugeführt ist.
18. Bremsvorrichtung nach Anspruch 17, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß der Ladegewichtsspeicher (34) und
*> der Festspeicher (35) mit einer zweiten Bewertungs¬ einrichtung (36) verbunden sind, dessen Ausgang zu dem Rechner (38) führt.
19. Bremsvorrichtung nach Anspruch 18, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß in dem Rechner (38) nach Maßgabe der ersten (30) und zweiten Bewertungseinrichtung va¬ riabel eine ideale Bremskraftverteilungsfunktion (Verhältnisbremskraft (f) der Hauptbremse (8) zu Brems¬ kraft (f3) der Achse (10) der Zusatzbremse) errechnet wird, so daß die Bremskraft (f. ) der hinteren Achse
(3) des Zugfahrzeuges gleich der Bremskraft (f3) der Achse (10) des Fahrzeuganhängers ist.
20. Bremsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 - 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (15) neben dem Rechner (38) einen Lei¬ stungsverstärker (37) umfaßt, an dessen Ausgang die Bremssignale (24) als elektrische Signale zur Ver¬ fügung stehen elche die Zusatzbremse (11) ansteuern.
21. Bremsvorrichtung nach Anspruch 20, dadurch ge- kennzeichnet, daß die Bremssignale GleichStromsignale oder Gleichstromimpulse (24) sind.
22. Bremsvorrichtung nach Anspruch 17, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß das Tarasignal durch Messung der Ab¬ weichung von der mittleren Einfederung der Achse (10) des Fahrzeuganhängers ermittelt wird.
23. Bremsvorrichtung nach Anspruch 17, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß das Tarasignal durch Messung des Druckanstieges in den Dämpfern bei luftgefederter (20) Achse (10) des Fahrzeuganhängers ermittelt wird.
24. Bremsvorrichtung nach Anspruch 17 und 22,23, dadurch gekennzeichnet, daß das Tarasignal nach Be¬ tätigung der Fahrzeugzündung (23) und/oder nach Ein¬ legen des ersten Vorwärtsganges (22) des Zugfahrzeuges selbsttätig eingespeichert wird.
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