SE522432C2 - Arrangemang och förfarande för att styra bromsningen av en tillsatsbroms i ett fordon - Google Patents

Description

25 30 35 522 432 2 Tillsatsbromsar såsom hydrauliska retardrar innefattar cirkule- rande hydraulolja som väsentligen upptar den värmeenergi som alstras under en bromsprocess. Hydrauloljan kyls vanligtvis av motorfordonets ordinarie kylsystem innan hydrauloljan åter kan användas i retardern. För att förhindra kokning av kylvätskan i kyisystemet är det känt att utifrån information om kylvätskans temperatur begränsa den av föraren begärda bromseffekten av tillsatsbromsen.

SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Syftet med föreliggande uppfinning är att tillhandahålla ett ar- rangemang och ett förfarande för att styra bromsning av en till- satsbroms i ett fordon vilket medger en väsentligen optimal an- passning av tillsatsbromsens bromseffekt till aktuell fordonslast och befintligt underlag utan att en alltför hög slirningsnivå upp- nas.

Detta syfte uppnås med den inledningsvis nämnda arrange- manget och förfarandet som kännetecknas av vad som anges i patentkravens 1 och 11 kännetecknande delar. Härvid kan man vanligtvis genom en lämplig begränsning av den begärda bromseffektens värde i förhållande till det bromsande hjulets aktuella slirningsnivå mot ett underlag förhindra att en alltför hög slirningsnivå uppnås. Den nödvändiga begränsningens vär- de ökar i regel med en ökande slirningsnivå hos det bromsande hjulet. Parametern kan vara en uppmätt och/eller beräknad pro- centuell slirningsnivå hos hjulet men parametern kan även vara en hastighetsskillnad mellan det bromsande hjulet och ett icke bromsat hjul hos fordonet. En sådan hastighetsskillnad står även i en relation till hjulets slirningsnivå mot underlaget. Även andra parametrar som är relaterade till det b_romsande hjulets slirningsnivå kan användas.

Enligt en föredragen utföringsform av uppfinningen är styrenhe- ten inrättad att begränsa den begärda bromseffekten även ut- 10 15 20 25 30 35 522 432 3 ifrån information om parameterns tillväxthastighet. Genom att både ta hänsyn till aktuellt parametervärde och aktuell tillväxts- hastighet hos parametervärdet kan en ytterligare förfinad be- stämning göras av det styrenheten begränsande värdet av den begärda bromseffekten. Härigenom medges att för en och sam- ma slirningsnivå hos ett hjul vid olika tillfällen tillhandahålla oli- ka värden för begränsning av den begärda bromseffekten bero- ende på slirningsnivåns aktuella tillväxthastighet. I en kurva som innefattar parametervärden som funktion av tiden kan tillväxt- hastigheten hos parametern vid en tidpunkt uppskattas som de- rivatan vid den aktuella tidpunkten. Derivatan uppskattas lämpli- gen vid en aktuell tidpunkt som skillnaden mellan ett aktuellt pa- rametervärde och ett föregående parametervärde dividerat med tidsskillnaden mellan parametervärdena. Med fördel är styren- heten inrättad att begränsa den begärda bromseffekten med ett värde som beräknas enligt en matematisk algoritm. En sådan matematisk algoritm kan vara så utformad att den på ett lämpligt sätt viktar parameterns aktuella värde och tillväxtshastighet med lämpliga faktorer så att ett begränsande värde av bromseffekten kan beräknas vilket begränsande värde minimalt begränsar den begärda bromseffekten utan att hjulets slirningsnivå blir alltför hög.

Enligt en annan föredragen utföringsform av uppfinningen är styrenheten inrättad att uppskatta parametern utifrån information om en hastigheten hos det bromsande hjulet och ett icke bromsande hjul hos fordonet. Lämpliga hastighetsavkännande sensorer kan här mäta respektive hjuls hastighet och sända en mätsignal relaterad till den uppmätta hastigheten till en enhet som beräknar ett parametervärde som, exempelvis, är skillna- den i rotationshastighet mellan hjulen. Ett parametervärde mot- svarande en procentuell slirningsnivå kan även beräknas utifrån information om skillnaden i rotationshastighet mellan hjulen. Om flera av fordonets hjul bromsas av tillsatsbromsen är styrenhe- ten med fördel inrättad att relatera parametern till det bromsan- de hjul som uppvisar högst slirningsnivå. Därmed förhindras att 10 15 20 25 30 522 432 4 det mest utsatta bromsande hjulet uppnår en alltför hög slir- ningsnivå. Med fördel är styrenheten inrättad att begränsa till- satsbromsens bromseffekt då parametern överskrider ett första gränsvärde. Den begärda bromseffekten börjar därför att be- gränsas först när parametern överskrider nämnda första gräns.

Därmed undviks onödiga begränsningar av bromseffekten då hjulet uppvisar låga slirningsnivåer. En lämplig sådant första gränsvärde kan var en procentuell slirningsnivå på 4 till 5 % Enligt en annan föredragen utföringsform av uppfinningen inne- fattar tillsatsbromsen en retarder. Hydrauliska retardrar är den vanligaste formen av tillsatsbromsar hos tunga motorfordon.

Tunga motorfordon innefattar ofta även en tillsatsbroms i form av en avgasbroms. En annan typ av tillsatsbroms är en kom- pressionsbroms. Sådana tillsatsbromsar kan användas var och en för sig eller i kombination i ett motorfordon.

Enligt en annan föredragen utföringsform av uppfinningen inne- fattar fordonet ett ABS-system som är inrättat att helt avreglera tillsatsbromsens bromsverkan när parametern överskrider ett andra gränsvärde. Det är framför allt en sådan total avreglering av tillsatsbromsens bromsverkan som i största möjligaste mån ska förhindras med föreliggande uppfinning. Normalt aktiveras ABS-systemet och tillsatsbromsen avregleras om ett bromsande hjul överskrider en procentuell slirningsnivå på cirka 10%. En tillsatsbroms i form av en hydraulisk retarder behöver därefter cirka 4-5 sekunder för att åter kunna ge en nödvändig broms- verkan efter en snabbtömning av hydrauloljan från retardern. En förare av fordonet måste om ABS-systemet avreglerar tillsats- bromsen trycka ned bromspedalen så att fordonets ordinarie bromsar aktiveras. 10 15 20 25 30 35 522 432 KORT BESKRIVNING AV RITNINGEN I det följande beskrivs såsom ett exempel en föredragen utfö- ringsform av uppfinningen med hänvisning till bifogade ritning på vilken: ' Fig1 visar schematiskt en utföringsform av ett arrange- mang enligt föreliggande uppfinning.

DETALJERAD BESKRIVNING Av EN FÖREDRAGEN UTFÖ- R|NGsFoRM Av UPPFINNINGEN Fig 1 visar schematiskt ett motorfordon med valda komponenter.

Motorfordonet innefattar odrivna hjul 1 och drivna hjul 2 som är i kontakt med ett underlag 3. Fordonet innefattar förutom ordina- rie bromsar, vilka inte visas i Fig 1, åtminstone en tillsatsbroms i form av en retarder 4. Retardern 4 är vanligtvis hydraulisk och innefattar en stator och en rotor som bildar ett toroidformigt ut- rymme. Det toroidformiga utrymmet är inrättat att fyllas med hydraulolja när en bromsverkan önskas att tillföras fordonet.

Retardern 4 är monterad i anslutning till en utgående axel hos en växellåda 5 vilken är förbunden med fordonets drivmotor 6.

Retarderns 4 rotor är drivkraftförbunden med fordonets drivlina, som bl.a. innefattar en kardanaxel 7 för överföring av drivmo- ment till fordonets drivna hjul 2. En tillsatsbroms i form av en retarder 4 tillför således endast bromsverkan till fordonets driv- na hjul 2. Ett första bromsreglage i form av en bromspedal 8 och ett andra bromsreglage i form av ett handreglage 9 för att akti- vera retardern 4 är så placerade att de enkelt är manövrerbara av fordonets förare. Bromsreglagen 8, 9 är ställbara så att de initierar en varierbart begärd bromseffekt av retardern 4. Den begärda bromseffekt av retardern 4 överförs i form av en signal, via en signalledning 10, till en styrenhet 11. Med information om en sådan begärd bromseffekt är styrenheten 11 inrättad att sän- da en styrsignal, via en signalledning 12, till retardern 4. En för- sta sensor 13 är inrättad att mäta åtminstone ett odrivet hjuls 1 10 15 20 25 30 35 522 432 6 hastighet och sända en mätsignal relaterad till den aktuella hjul- hastigheten, via en signalledning 14, till en ABS-enhet 15. En andra sensor 16 är inrättad att mäta åtminstone ett drivet hjuls 2 hastighet och sända en mätsignal relaterad till den aktuella hjul- hastigheten, via en signalledning 17, till ABS-enheten 15. ABS- enheten 15 är inrättad att med korta tidsintervall beräkna skill- naden mellan det odrivna hjulets 1 hastighet och det drivna hju- lets 2 hastighet. Den beräknade hastighetsskillnaden är en pa- rameter som varierar med hjulets 2 slirningsnivå mot underlaget 3. Hastighetsskillnad kan även enkelt räknas om till en procen- tuell slirningsnivå hos det bromsande hjulet 2. En procentuell slirningsnivàn är således en alternativ parameter som är relate- rad till hjulets 2 slirningsnivå mot underlaget. Om skillnaden i hastighet mellan det odrivna hjulet 1 och det drivna hjulet 2 överskrider ett andra gränsvärde som motsvarar en procentuell slirningsnivå av cirka 10%, sänder ABS-enheten 15 en styrsig- nal, via en signalledning 18, till styrenheten 11 som initierar en omedelbar tömning av retardern 4 på hydraulvätska så att retar- derns 4 bromsverkan momentant helt upphör. Via en signalled- ning 19 erhåller styrenheten 11 information om kylvätskans tem- peratur i fordonets kylsystem och eventuellt även hydrauloljans temperatur. Överskrider kylvätskan eller hydrauloljan en be- stämd temperatur är styrenheten 11 inrättad att varierbart ned- reglera retarderns funktion inom ett temperaturområde.

Det ovan beskrivna tekniken används i många tunga motorfor- don. Sådana motorfordon utrustas dock allt oftare med tillsats- bromsar såsom retardrar 4 med en allt högre bromsprestanda.

Retardern 4 dimensioneras för att kunna bromsa fordonet när det är tungt lastat. Då fordonet är tungt lastat erhålls vanligtvis en god friktion mellan bromsande hjul 2 och underlag 3 och en stor bromseffekt kan tillföras utan att de bromsande hjulen 2 ris- kerar att börja slira alltför mycket mot underlaget 3. Då föraren av fordonet medelst ett bromsreglage 8, 9 begär en motsvaran- de bromseffekt när fordonet framförs olastat och på ett halt un- derlag finns risk för att hjulen 2 börjar slira mot underlaget så 10 15 20 25 30 35 522 432 7 pass mycket att fordonets ABS-system 15 aktiveras och retar- derns 4 bromsfunktion avregleras.

När ett arrangemang och förfarande enligt föreliggande uppfin- ning utnyttjas i ett motorfordon enligt ovan mäter sensorer 13 och 16 med korta tidsintervall det odrivna 1 och det drivna 2 hjulens hastigheter åtminstone under en bromsprocess. Denna information sänds till ABS-enheten 15 som beräknar hastighets- skillnaden mellan hjulen 1, 2. Styrenheten 11 mottar information avseende den beräknade aktuella hastighetsskillnaden mellan hjulen 1, 2. Om hjulhastigheten mäts hos flera drivande hjul 2 är styrenheten 11 inrättad att uppskatta hastighetsskillnaden för det bromsande hjul 2 som uppvisar den högsta slirningsnivån mot underlaget. Så länge som slirningsnivån under en broms- ningsprocess ligger under ett bestämt första gränsvärde, som kan motsvara en procentuell slirningsnivå på 4%, reducerar inte styrenheten 11 den av föraren begärda bromseffekten. Om styr- enheten 11 däremot erhåller en hastighetsskillnad som översti- ger det första gränsvärdet är styrenheten 11 inrättad att begrän- sa den begärda bromseffekten med ett värde som beräknas en- ligt en matematisk algoritm. Den matematiska algoritmen inne- fattar en parameter som är relaterad till det bromsande hjulets 2 aktuella slirningsnivå mot underlaget 3. En sådan parametern kan således vara hastighetsskillnaden mellan det odrivna hjulet 1 och det drivna hjulet 2. Den matematiska algoritmen innefattar även en uppskattning av parameterns aktuella tillväxtshastighet, d.v.s. i detta fall hastighetsskillnadens tillväxthastighet. Den aktuella hastighetsskillnadens tillväxthastighet beräknas som skillnaden mellan den beräknade aktuella hastighetsskillnaden och åtminstone en tidigare beräknad hastighetsskillnad divide- rad med tidsskillnaden mellan nämnda värden. Den tidigare be- räknade hastighetsskillnaden kan vara det närmast föregående beräknade värdet eller ett längre tillbaks i tiden beräknat värde, exempelvis det tionde sista beräknade värdet. En sådan mate- matisk algoritm innefattar med fördel även lämpliga konstanter och styrande faktorer. Den matematiska algoritmen syftar till att 10 15 20 25 30 35 522 452 8 momentant beräkna ett väsentligen minimalt begränsande värde av den begärda bromseffekten vilket resulterar i att hjulet 2 med största sannolikhet förhindras att överskrida det andra gräns- värdet då ABS-enheten 15 initierar tömning och avreglering av retarderns 4 bromsfunktion. Algoritmen tar således hänsyn till både den aktuella hastighetsskillnaden och den aktuella till- växtshastigheten av hastighetsskillnaden.

När ett motorfordon önskas bromsas medelst tillsatsbroms 4 be- gärs av föraren en önskad bromseffekt medelst åtminstone ett av bromsreglagen 8, 9. En styrsignal relaterad till den begärda bromseffekten sänds, via signalledningen 10, till styrenheten 11.

Samtidigt mottar styrenheten 11, via signalledningen 18, med korta tidsintervall information från ABS-enheten 15 om den ak- tuella hastighetsskillnaden mellan det odrivna hjulet 1 och det drivna hjulet 2. Styrenheten 11 utvärderar inledningsvis om has- tighetsskillnaden överstiger ett första gränsvärde som motsvarar en procentuell slirningsnivå på 4% Om slirningsnivån inte över- stiger det första gränsvärdet vidarebefordrar styrenheten 11, via signalledningen 12, en styrsignal med ett oreducerat värde i för- hållande till den begärda bromseffekten av retardern 4. Om där- emot hastighetsskillnaden överstiger gränsvärdet beräknas den matematiska algoritmen. Den matematiska algoritmen beräknar ett minsta begränsningsvärde av den begärda bromseffekten vid vilket hjulet 2 med stor sannolikhet förhindras att överskrida det andra gränsvärdet. Styrenheten 11 sänder därefter en styrsignal till retardern 4 som initierar en retarderbromseffekt som är skill- naden mellan den begärda bromseffekten och den av algoritmen beräknade begränsande bromseffekten. Nya mätvärden avseen- de hjulens 1, 2 hastighetsskillnad mottas av styrenheten 11 med korta tidsintervaller. Varje mottaget värde lagras åtminstone en kortare tid i styrenheten 11. För varje nytt mottaget värde som överskrider det första gränsvärdet beräknar styrenheten ett lämpligt begränsningsvärde av den för stunden begärda broms- effekten av retardern 4. Därigenom erhålls en snabb och exakt styrning av retarderns 4 tillförda bromseffekt till drivhjulen 2 un- 10 522 432 9 der en bromsprocess. En sådan styrning förhindrar i de flesta fall att hjulet 2 överskrider ett slirningsvärde motsvarande det andra gränsvärdet.

Uppfinningen är på intet sätt begränsad till den beskrivna utfö- ringsformen utankan varieras fritt inom patentkravens ramar.

Exempelvis, så kan en väsentligen godtycklig parameter som är relaterad till det bromsande hjulets slirningsnivå mot underlaget användas. Tillsatsbromsen behöver inte vara en retarder utan kan, exempelvis, vara en avgasbroms eller en kompressions- broms. En kombination av tillsatsbromsar kan även användas.

Claims (17)

10 15 20 25 30 35 522 432 10 Patentkrav

1. Arrangemang för att styra bromsning av en tillsatsbroms i ett fordon, varvid fordonet innefattar åtminstone en tillsatsbroms (_4) som är inrättad att tillföra en bromsverkan till åtminstone ett hjul (2) hos fordonet och åtminstone ett bromsreglage (8, 9) som är ställbart så att en begärd bromseffekt initieras av tillsatsbrom- sen (4), varvid arrangemanget innefattar en styrenhet (11) som är inrättad att utifrån information om åtminstone en för broms- ning av fordonet begränsande parameter varierbart begränsa tillsatsbromsens (4) begärda bromseffekt, kännetecknat av att parametern är relaterad till det bromsande hjulets (2) slirnings- nivå mot ett underlag.

2. Arrangemang enligt krav 1, kännetecknat av att styrenheten (11) är inrättad att begränsa den begärda bromseffekten även utifrån information om parameterns tillväxtshastighet.

3. Arrangemang enligt krav 1 eller 2, kännetecknat av att styr- enheten (11) är inrättad att begränsa den begärda bromseffek- ten med ett värde som beräknas enligt en matematisk algoritm.

4. Arrangemang enligt något av föregående krav, kännetecknat al att parametern bestäms utifrån information om hastigheten hos nämnda bromsande hjul (2) och ett icke bromsande hjul (1) hos fordonet.

5. Arrangemang enligt något av föregående krav, kännetecknat av att om tillsatsbromsen (4) bromsar flera hjul (2) är styrenhe- ten inrättad att relatera parametern till det bromsande hjul (2) som uppvisar högst slirningsnivå.

6. Arrangemang enligt något av föregående krav, kännetecknat av att styrenheten är inrättad att begränsa tillsatsbromsens (4) bromseffekt när parametern överskrider ett första gränsvärde. 10 15 20 25 30 35 522 432 11

7. Arrangemang enligt krav 6, kännetecknat av att nämnda för- sta gränsvärde motsvarar en procentuell slirningsnivå på 4%

8. Arrangemang enligt något av föregående krav, kännetecknat av att tillsatsbromsen innefattar en retarder (4).

9. Arrangemang enligt något av föregående krav, kännetecknat _21 att tillsatsbromsen innefattar en avgasbroms.

10. Arrangemang enligt något av föregående krav, kännetecknat av att fordonet innefattar ett ABS-system (15) som är inrättat att helt avreglera tillsatsbromsens (4) bromsverkan när parametern överskrider ett andra gränsvärde.

11. Förfarande för att styra bromsning av en tillsatsbroms i ett fordon, varvid fordonet innefattar åtminstone en tillsatsbroms (4) som är inrättad att tillföra en bromsverkan till åtminstone ett hjul (2) hos fordonet och åtminstone ett bromsreglage (8, 9) som är ställbart så att en begärd bromseffekt initieras av tillsatsbrom- sen (4), kännetecknat av att varierbart begränsa tillsatsbrom- sens (4) begärda bromseffekt utifrån information om en för bromsning av fordonet begränsande parameter som är relaterad till det bromsande hjulets (2) slirningsnivå mot ett underlag.

12. Förfarande enligt krav 11, kännetecknat av att begränsa den begärda bromseffekten även utifrån information om parameterns tillväxtshastighet.

13. Förfarande enligt krav 11 eller 12, kännetecknat av att be- gränsa den begärda bromseffekten med ett värde som beräknas enligt en matematisk algoritm.

14. Förfarande enligt något av de föregående kraven 11-13, kännetecknat av att bestämma parametervärden utifrån informa- tion om hastigheten hos nämnda bromsande hjul (2) och ett icke bromsande hjul (1) hos fordonet. 10 522 432 12

15. Förfarande enligt något av de föregående kraven 11-14, kännetecknat av att om tillsatsbromsen (4) bromsar flera hjul (2) relateras parametern till det bromsande hjul (2) som uppvisar den högsta slirningsnivån.

16. Förfarande enligt något av de föregående kraven 11-15, kännetecknat av att begränsa tillsatsbromsens (4) bromseffekt då parametern överskrider ett första gränsvärde.

17. Förfarande enligt något av de föregående kraven 11-16, kännetecknat av att helt avreglera tillsatsbromsens (4) broms- verkan då parametern överskrider ett andra gränsvärde.