SE516323C2 - Anordning för att styra en första tillsatsbroms hos ett fordon samt ett bromssystem för ett fordon - Google Patents

Description

25 30 516 325 perioder och därmed kan bromsbeläggen hos hjulbromsarna hållas kalla för nödsituationer eller andra kraftiga inbromsningar, samt dessutom reduceras förslitningen av beläggen eftersom hjulbromsarna ej behöver aktiveras lika ofta.

En vanlig typ av tillsatsbroms är en retarder och en speciell typ av retarder utgörs av en hydraulisk retarder som genererar ett bromsmoment med hjälp av viskös friktion, med hjälp av olja mellan en stator och en rotor. Retardern är ansluten till fordonets drivlina, exempelvis vid fordonets kardanaxel i anslutning till fordonets växellåda för att möjliggöra bromsning av de drivande hjulen hos fordonet. Retardern kan vara anordnad direkt på kardanaxeln eller via en växelenhet. Bromseffekten hos retardern ökar med rotationshastigheten hos kardanaxeln och retarderns utgående bromsmoment är väsentligen proportionellt mot kardanaxelns varvtal. Vid ett visst varvtal hos kardanaxeln kan således ett visst maximalt utgående bromsmoment erhållas. Emellertid kan retardern regleras medelst ett bromsreglage på sådant sätt att föraren av fordonet kan erhålla ett utgående bromsmoment som är lägre än det maximala utgående bromsmomentet. Utrymmet mellan stator och rotor kallas torus. Utgående bromsmoment beror på fyllnadsgraden av olja i detta utrymme. Således genom att styra oljeflödet till nämnda utrymme kan det utgående bromsmomentet regleras. Retarderns ansättningstid beror på tidigare användning av densamma. Innan retardern börjar att producera ett utgående bromsmoment, måste utrymmet kring statorn och rotorn fyllas med olja. Retardern innefattar härför en pump och en oljereservoar. Ju lägre hastighet kardanaxeln hos fordonet har desto längre tid tar det att 10 15 20 25 30 . . ~ » en ...eo- . - ~ nu oo 516 323 fylla utrymmet kring statorn och rotorn. För att påskynda denna operation används ofta en oljeackumulator i anslutning till oljereservoaren.

Det bör noteras att en lastbil kan innefatta flera tillsatsbromsar. Ett exempel på en ytterligare tillsatsbroms är avgasbromsen som är anordnad i avgasröret och som är förbunden med motorn hos det tunga fordonet. Avgasbromsen innefattar någon typ av ventilanordning som kan vara inrättad att drivas med en luftcylinder. Funktionen hos avgasbromsen är att öka motorns naturliga bromsverkan genom att strypa avgasflödet från motorn. Bromsmomentet som produceras av avgasbromsen beror bland annat på typ av motor och aktuell växel hos fordonet. Avgasbromsen är effektivast vid stora avgasflöden, vilket vanligtvis förekommer när fordonet körs på låga växlar. En annan tillsatsbroms som ökar motorns naturliga bromsverkan är kompressionsbromsen som omvandlar motorns kompressionsarbete till bromsarbete.

Både nyare lastbilar av den typ som omnämnts ovan och äldre lastbilar kan vara utrustade med en retarder. Vid inbromsning med hjälp av retardern blir emellertid fartminskningen lägre för en ny lastbil av ovan nämnda typ än fartminskningen hos en äldre lastbil om båda lastbilarna innan inbromsning höll samma hastighet. Detta beror bland annat på att varvtalet hos motorn hos den nyare lastbilen och således varvtalet hos kardanaxeln är lägre hos den nyare lastbilen än hos den äldre lastbilen vid samma hastighet, varvid ett lägre utgående bromsmoment erhålls hos den nyare lastbilen. Men en ytterligare anledning är att det utgående bromsmoment som retardern genererar växlas till en lägre bromskraft hos drivhjulen hos den nyare lastbilen i och med 10 15 20 25 30 att den nyare lastbilen är försedd med en snabbare slutväxel, dvs högre utväxlingsförhållande mellan kardanaxeln och drivaxeln.

Såsom omnämnts ovan kan lastbilar vara försedda med ett bromsreglage, exempelvis en spak medelst vilken föraren styr det moment som retardern ska generera och således bromsa kardanaxeln med. Nämnda spak kan vara anordnad i anslutning till instrumentpanelen och utgör ett separat reglage. Spaken kan vara graderad i steg, exempelvis mellan 1 till 5, motsvarande olika grader av bromsande moment, varvid steg l kan motsvara 1000 Nm, steg 2 kan motsvara 2000 Nm, steg 3 kan motsvara 3000 Nm etc. Det bör noteras att retardern hos vissa lastbilar kan aktiveras medelst färdbromspedalen, dvs pedalen som aktiverar hjulbromsarna. När föraren trycker ned pedalen aktiveras först retardern, vilket motsvarar ett spel hos pedalen, och först vid fortsatt nedtryckning av pedalen så aktiveras hjulbromsarna. Emellertid kan det vara svårt att styra ut ett visst bromsmoment till retardern medelst färdbromspedalen. Vidare är det möjligt att föraren trycker ned pedalen så pass långt att även hjulbromsarna aktiveras, varvid risk för fading föreligger.

När en förare av en äldre lastbil försedd med en retarder övergår till en ny lastbil försedd med en retarder och med snabbare slutväxel upplever föraren ofta att retardern hos den nya lastbilen har sämre bromsmoment. En orsak till detta är att föraren förväntar sig att när retarderspaken befinner sig i ett visst läge och lastbilen har en viss hastighet ska retardern ge samma utgående bromsmoment som den gjorde hos den äldre lastbilen som föraren är van vid. Emellertid är så inte fallet i och med att den nya lastbilen är försedd med 10 15 20 25 30 s 1 e 323 ï en snabbare slutväxel. Detta upplevs mycket otillfredsställande för en förare och kan skapa en reaktion hos föraren, varvid föraren aktiverar hjulbromsarna på sådant sätt att onödigt stor bromsverkan erhålles, så kallad överbromsning.

SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Ändamålet med föreliggande uppfinning är att undanröja ovan nämnda problem. I synnerhet eftersträvas en anordning vilken bidrar till att retardern genererar ett utgående bromsmoment som väsentligen överensstämmer med den fartminskning som föraren önskar erhålla, dvs retardern genererar ett utgående bromsmoment som väsentligen överensstämmer med den önskade bromskraften vid drivhjulen.

Detta ändamål uppnås med den inledningsvis angivna anordningen som har de särdrag som definieras i patentkravets l kännetecknande del.

Med en sådan anordning som innefattar medel inrättade att möjliggöra för föraren av fordonet att definiera önskad bromskraft vid de drivande hjulen och att anordningen innefattar en styrenhet som är inrättad att beräkna den bromsverkan hos den första tillsatsbromsen som väsentligen motsvarar den önskade bromskraften och därvid styra den första tillsatsbromsen på så sätt att den beräknade bromsverkan väsentligen uppnås undanröjs ovan nämnda problem. I en fördelaktig utföringsform kan nämnda medel innefatta ett bromsreglage med vilket föraren kan ange den bromskraft han/hon önskar vid drivhjulen och nämnda första tillsatsbroms kan vara en retarder. I och med att föraren 10 15 20 25 30 516 323 anger önskad bromskraft vid drivhjulen istället för önskat utgående bromsmoment hos retardern, såsom ofta är fallet idag, uppstår inte problemet att föraren upplever att retardern hos en ny lastbil försedd med snabbare slutväxel än en gammal lastbil har sämre bromsmoment.

Enligt en utföringsform av uppfinningen, är styrenheten inrättad att beräkna bromsverkan med hjälp av kardanaxelns aktuella varvtal, fordonets aktuella hastighet och nämnda önskade bromskraft. Vidare är styrenheten inrättad att be- räkna förhållandet mellan kardanaxelns aktuella varvtal och fordonets aktuella hastighet, varvid detta förhållande anger den totala utväxlingen mellan kardanaxeln och drivhjulen.

Anordningen tar således hänsyn till den nedväxling som sker via slutväxeln, drivaxlarna och drivhjulen vid beräkningen av den bromsverkan som retardern måste generera för att man ska erhålla den bromskraft föraren önskar vid drivhjulen.

Enligt en ytterligare utföringsform av uppfinningen, utgörs den första tillsatsbromsen av en retarder, företrädesvis av en hydraulisk retarder, som är förbunden direkt med kardanaxeln. Det är även möjligt att retardern är drivkraftöverförande förbunden med kardanaxeln via en växelenhet. Detta möjliggör att retardern kan drivas med ett högre varvtal än kardanaxeln och att retardern kan göras effektivare och/eller utformas med mindre dimensioner. Om retardern är förbunden med kardanaxeln via en växelenhet måste hänsyn tas till utväxlingen hos denna växelenhet för att beräkna vilken bromsverkan retardern måste generera för att erhålla den önskade bromskraften vid de drivande hjulen.

Härvid kan utväxlingen hos nämnda växelenhet finnas lagrad hos styrenheten, varvid styrenheten även tar hänsyn till 10 15 20 25 30 516 523 nämnda utväxling för att beräkna den bromsverkan som retar- dern måste generera för att erhålla önskad bromsverkan vid de drivande hjulen.

Enligt en ytterligare utföringsform av uppfinningen, innefattar anordningen ett visningsorgan inrättat att presentera den faktiska bromskraften vid drivhjulen. Genom att presentera den faktiska bromskraften på ett visningsorgan kan man öka förarens tillfredsställelse ytterligare. Eventuellt kan man även låta visningsorganet presentera den önskade bromskraften. Härvid kan föraren jämföra vad resultatet blev.

Fordonet kan innefatta en eller flera ytterligare tillsatsbromsar vid sidan om nämnda första tillsatsbroms som kan vara en retarder. Fordonet kan exempelvis innefatta en avgasbroms och/eller en kompressionsbroms, vilka tillika utgör alternativa utföringsformer av den första tillsatsbromsen.

I de fall den första tillsatsbromsen utgörs av en retardern, förmår den att generera en maximal bromsverkan som är väsentligen proportionellt mot kardanaxelns varvtal vid en viss hastighet hos fordonet, och retardern har således en övre gräns för det bromsmoment den kan generera vid ett visst varvtal hos kardanaxeln. Enligt en ytterligare utföringsform av uppfinningen är styrenheten inrättad att styra skillnaden mellan nämnda maximala bromsverkan och den beräknade bromsverkan till någon ytterligare tillsatsbroms i de fall den av retardern avgivna bromsverkan ej är tillräcklig. Det är nämligen möjligt att föraren anger en önskad bromskraft vid de drivande hjulen som är större än 11.1: 10 15 20 25 30 516 323 %fi$Täfi@Ü"T:flm vad som är möjligt att erhålla medelst retardern.

Styrenheten skulle även kunna vara inrättad på sådant sätt att den vid behov även aktiverade hjulbromsarna. Emellertid är det fördelaktigt om endast tillsatsbromsarna aktiveras då dessa kan verka under långa perioder utan att överhettas. Ändamålen uppnås även med det inledningsvis angivna bromssystemet som har de särdrag som definieras i patentkravets 10 kännetecknande del.

KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA Föreliggande uppfinning ska nu förklaras med hjälp av såsom exempel beskrivna utföringsformer och med hänvisning till bifogade ritningar, på vilka Fig l visar schematiskt hur huvudbroms och tillsatsbromsar är anordnade hos ett tungt fordon, såsom en lastbil, Fig 2 visar schematiskt ett bromssystem enligt en första utföringsform av uppfinningen, och Fig 3 visar schematiskt ett bromssystem enligt en andra utföringsform av uppfinningen.

DETALJERAD BESKRIVNING AV EN UTFÖRINGSFORM AV UPPFINNINGEN Fig l visar schematiskt placeringen av tillgängliga bromsar hos ett tungt fordon, såsom en lastbil. Fordonet innefattar en huvudbroms som innefattar bromsorgan la-f inrättade att verka mot fordonets hjul 2a-f. Bromsorganen la-f kan innefatta pneumatiska skivbromsar, varvid huvudbromsen innefattar den utrustning som krävs för att få bromsbeläggen hos respektive skivbroms att ansättas mot skivan som roterar 10 15 20 25 30 516 3 2 3 šïï* j) - -' med ifrågavarande hjul 2a-f. Fordonet innefattar en första tillsatsbroms innefattande en hydraulisk retarder 3 som genererar utgående bromsmoment medelst viskös friktion.

Retardern 3 är förbunden med kardanaxeln 4 och med fordonets växellåda 5 och bromsar endast fordonets drivande hjul 2c-d.

Såsom framgår av Fig 1 sitter retardern direkt på kardanaxeln med det bör noteras att retardern kan vara förbunden med kardanaxeln via en växelenhet. Dessutom innefattar fordonet en vtterligare tillsatsbroms innefattande en avgasbroms 6, som kan vara av den typ som beskrivs i den inledande beskrivningen. Avgasbromsen 6 är förbunden med fordonets motor 7. De drivande hjulen 2c-d är anordnade vid en respektive drivaxel 8 som via en differentialväxel 4. (slutväxel) 9 är förbundna med kardanaxeln Fig 2 visar ett bromssystem 10 enligt en första utföringsform av uppfinningen. Bromssystemet 10 innefattar en styrenhet ll, retardern 3 och avgasbromsen 6 och ett handreglage 12 inrättat att möjliggöra för föraren av fordonet att definiera önskad bromskraft vid drivhjulen 2c- d, dvs föraren anger medelst handreglaget 12 den fartminskning som han/hon önskar erhålla. Det bör noteras att bromssystemet 10 även skulle kunna innefatta andra bromsar. Bromssystemet 10 innefattar dessutom en första sensor 13, en andra sensor 14, en tredje sensor 15 och en fjärde sensor 16. I alternativa utföringsformer av uppfinningen kan i stället för de separata sensorerna 13-16 motsvarande signaler erhållas, direkt eller indirekt, från andra enheter i fordonet där de av de respektive sensorerna avkända parametrar finns tillgängliga. Bromssystemet 10 innefattar vidare ett visningsorgan 17. Hur de ingående Q . - p .- 516 323 10 delarna hos bromssystemet 10 samverkar kommer att beskrivas närmare längre fram i beskrivningen. Det bör dessutom noteras att bromssystemet 10 enligt uppfinning även är tillämpbart på andra typer av fordon, såsom exempelvis andra 5 typer av lastfordon, bussar och liknande nyttofordon, samt alla typer av fordon där likartade problem och förutsättningar föreligger.

Handreglaget 12 kan vara anordnat i anslutning till 10 instrumentpanelen (ej visad) hos fordonet. Handreglaget 12 kan vara graderat i steg, exempelvis mellan 1 till 5, varvid varje steg motsvarar en viss bromskraft vid drivhjulen 2c-d.

I Fig 3 visas ett bromssystem 10 enligt en andra 15 utföringsform av uppfinningen vilket endast skiljer sig från bromssystemet i Fig 2 i det att det istället för ett handreglage 12 inrättat att möjliggöra för föraren av fordonet att definiera önskad bromskraft vid drivhjulen 2c-d innefattar en manövreringspanel 18 med en uppsättning 20 knappar 19 inrättade att möjliggöra för föraren av fordonet att definiera önskad bromskraft vid drivhjulen 2c-d. Även manövreringspanelen 18 kan vara anordnad i anslutning till instrumentpanelen hos fordonet. Manövreringspanelen 18 kan innefatta en display 20 som presenterar den av föraren : f; 25 önskade bromskraften vid drivhjulen 2c-d.

Nämnda första sensor 13 i Fig 2 är inrättad att avkänna i vilket steg handreglaget 12 befinner sig i, vilket motsvarar den bromskraft föraren önskar vid drivhjulen 2c-d. Den ':”É 30 första sensorn 13 överför en signal som motsvarar den önskade bromskraften till styrenheten 9 som innefattar en dator, varvid styrenheten 9 är inrättad att beräkna vilken 10 15 20 25 30 516 323 - LíÉII- ll bromsverkan som måste genereras av retardern 3 för att föraren ska hjulen 2c-d. erhålla den önskade bromskraften vid de drivande Styrenheten ll är inrättad att beräkna bromsverkan med hjälp av kardanaxelns 4 aktuella varvtal och fordonets aktuella hastighet och den av föraren önskade bromskraften. Härvid är nämnda andra sensor 14 inrättade att avkänna kardanaxelns 4 aktuella varvtal och överföra en signal som motsvarar kardanaxelns 4 aktuella varvtal till styrenheten ll och nämnda tredje sensor 15 är inrättade att avkänna fordonets aktuella hastighet och överföra en signal som motsvarar fordonets aktuella hastighet.

Styrenheten ll är inrättad och innefattar medel för att styra retardern 3 på så sätt att den beräknade bromsverkan väsentligen uppnås med ledning av de signaler den erhållit från de respektive sensorerna l3-15. Visningsorganet 17 som är anordnat vid instrumentpanelen hos fordonet är inrättad att för föraren presentera den faktiska bromskraften vid drivhjulen 2c-d efter det att styrenheten ll styrt retardern 3 på så sätt att den beräknade bromsverkan väsentligen uppnåtts. Härvid kan nämnda fjärde sensor 16 vara inrättad att avkänna fordonets retardation och överföra en signal som motsvarar retardationen till styrenheten ll som bearbetar denna signal och som därefter överför denna bearbetade information som en signal till visningsorganet l7 som presenterar den faktiska bromskraften vid drivhjulen 2c-d.

Den faktiska bromskraften kan beräknas med hjälp av fordonets vikt, väglutning, färdmotstånd och retardationen.

Ett ytterligare sätt att ta fram den faktiska bromskraften vid drivhjulen är att nyttja de tabeller som kan vara lagrade hos styrenheten ll, vilka tabeller anger vilken faktisk bromskraft man erhåller då en retarder genererar ett 10 15 20 25 30 - » ø v nu s 1 e 52 s ;:t= - - í::. l2 visst utgående bromsmoment och då man känner till utväxlingen mellan kardanaxeln och drivhjulen. Således kan det finnas en givare som känner av retarderns 3 utgående bromsmoment, varvid man med hjälp av retarderns 3 utgående bromsmoment och ovan nämnda tabeller kan ta fram den faktiska bromskraften vid drivhjulen. Eventuellt kan även den önskade bromskraften vid drivhjulen 2c-d presenteras på visningsorganet 17.

Då den genererade bromsverkan från retardern 3 är väsentligen proportionell mot kardanaxelns 4 varvtal finns det en maximal bromsverkan som retardern 3 kan generera vid en viss hastighet hos fordonet. Denna maximala bromsverkan, dvs det maximala utgående moment som retardern 3 genererar vid nämnda hastighet växlas till en faktisk bromskraft vid drivhjulen 2c-d via differentialväxeln 9. Om den faktiska bromskraften skiljer sig från den önskade bromskraften kan det vara så att retardern 3 ej förmår att generera ett så stort utgående bromsmoment som motsvarar den av föraren önskade bromskraften vid drivhjulen 2c-d. Om så är fallet kan styrenheten ll vara inrättad att fördela skillnaden mellan den beräknade bromsverkan och den maximala bromsverkan som retardern 3 kan generera vid fordonets aktuella hastighet till avgasbromsen 6 på sådant sätt att den av föraren önskade bromskraften vid drivhjulen 2c-d väsentligen uppnås. Det bör noteras att bromssystemet 10 även skulle kunna innefatta huvudbromsen med dess bromsorgan la-f, varvid styrenheten ll skulle kunna vara inrättad att fördela skillnaden mellan den beräknade bromsverkan och den maximala bromsverkan som retardern 3 kan generera vid fordonets aktuella hastighet till bromsorganen la-f hos huvudbromsen på sådant sätt att den av föraren önskade 10 15 516 3 2 3 §II= - - l3 bromskraften vid drivhjulen 2c-d väsentligen uppnås.

Emellertid kan det vara fördelaktigt om endast tillsatsbrom- sarna hos fordonet aktiveras i och med att bromsbeläggen hos hjulbromsarna därvid kan hållas kalla för nödsituationer el- ler kraftiga inbromsningar. Tillsatsbromsarna har den fördelen att de kan verka under långa perioder utan att överhettas.

Uppfinningen är inte begränsad till det visade utföringsexemplet utan kan varieras och modifieras inom ramen för de efterföljande patentkraven. I beskrivningsexemplet har angivits en retarder, vilken i första hand avsett en hydraulisk retarder, men som i alternativa utföringsformer av uppfinningen kan utgöras av en elektrisk retarder som arbetar som en virvelströmsbroms. a u - u o»

Claims (9)

10 15 20 25 30 516 323 14 Patentkrav

1. Anordning för att styra åtminstone en första tillsatsbroms hos ett fordon försett med en drivlina som åtminstone innefattar en motor (7) för fordonets drivning, en växellåda som är förbunden med motorn (7) och som är inrättad för ástadkommande av olika utväxlingsförhållanden, en kardanaxel (4), en slutväxel (9), drivaxlar (8) och drivande hjul (2c, 2d), varvid kardanaxeln (4) är inrättad att överföra drivkraft från växellådan (5) till de drivande hjulen (2c, 2d) via nämnda slutväxel (9) och nämnda drivaxlar (8), varvid nämnda första tillsatsbroms är ansluten till drivlinan och medger bromsning av i drivlinan ingående axlarna (4, 8) för bromsning av de drivande hjulen (2c, 2d), kännetecknad av att anordningen innefattar medel (12, 18) inrättade att möjliggöra för föraren av fordonet att definiera önskad bromskraft vid de drivande hjulen (2c- d) och att anordningen innefattar en styrenhet (ll) som när föraren definierat önskad bromskraft vid de drivande hjulen (2c-d) är inrättad att beräkna den bromsverkan hos nämnda första tillsatsbroms (3) som väsentligen motsvarar nämnda önskade bromskraft och därvid styra nämnda första tillsatsbroms (3) på så sätt att den beräknade bromsverkan väsentligen uppnås.

2. Anordning enligt krav 1, kännetecknad av att nämnda medel (12, 18) innefattar ett bromsreglage (12) som är förbundet med styrenheten (11).

3. Anordning enligt något av föregående krav, kännetecknad av att styrenheten (ll) är inrättad att beräkna bromsverkan 516 322» 15 med hjälp av kardanaxelns (4) aktuella varvtal och fordonets aktuella hastighet och nämnda önskade bromskraft.

4. Anordning enligt krav 3, kännetecknad av att styrenheten 5 (ll) är inrättad att beräkna förhållandet mellan kardanaxelns (4) aktuella varvtal och fordonets aktuella hastighet och att detta förhållande anger den totala utväxlingen mellan kardanaxeln (4) och de drivande hjulen (za, za). 'i 10

5. Anordning enligt något av föregående krav, kännetecknad av att den första tillsatsbromsen (3) är drivkraftöverförande förbunden med kardanaxeln (4). 15

6. Anordning enligt något av föregående krav, kännetecknad av att den första tillsatsbromsen (3) innefattar en hydraulisk retarder.

7. Anordning enligt något av föregående krav, kännetecknad 20 av att anordningen innefattar ett visningsorgan (17) inrättat att för föraren presentera den vid de drivande hjulen (2c-d), faktiska bromskraften.

8. Anordning enligt något av föregående krav, varvid un.. .ät 25 fordonet innefattar åtminstone en ytterligare tillsatsbroms (6), kännetecknad av att nämnda första tillsatsbroms (3) -of förmår att generera en maximal bromsverkan vid en viss hastighet hos fordonet och att styrenheten (ll) är inrättad att styra skillnaden mellan nämnda maximala bromsverkan och 30 den beräknade bromsverkan till nämnda ytterligare tillsatsbroms (6). 16

9. Anordning enligt krav 8, kännetecknad av att nämnda ytterligare tillsatsbroms (6) innefattar en avgasbroms eller en kompressionsbroms. lO.Bromssystem (10) för ett fordon, kännetecknat av att bromssystemet (10) innefattar en tillsatsbroms som styrs av en anordning enligt något av patentkraven l-9.