SE524795C2 - Arrangemang och förfarande för att bromsa ett motorfordon - Google Patents

Description

524 795 I e = n n Q P . . n . | | ~ @ | ø - a o « nu Ett problem med den automatiskt styrda bromsprocessen är att då fordon är tungt las- tade och framförs i branta nedförsbackar kan ett bromsvärde erfordras som är större än tillsatsbromsarnas tillgängliga bromskapacitet. Här kan således inte tillsatsbromsarna ge det erforderliga bromsvärdet och fordonet erhåller därvid en högre hastighet än den initierade om inte föraren trycker ned bromspedalen och aktiverar hjulbromsarna.

SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Syftet med föreliggande uppfinning är att tillhandahålla ett arrangemang och ett förfa- rande som vid behov kan tillhandahålla en förhöjd bromskapacitet av tillsatsbromsarna så att en bestämd fordonshastighet kan upprätthållas även då det erforderliga bromsvärdet överskrider tillsatsbromsamas för stunden tillgängliga bromskapacitet.

Det ovan angivna syftet uppnås med det inledningsvis nämnda arrangemanget som kännetecknas av vad som anges i patentkravets 1 kännetecknande del. Då en lägre växel läggs in i växellådan erhålls med en bibehållen fordonshastighet ett högre mo- torvarvtal. Många tillsatsbromsar är förbundna med fordonets motor eller med den del av drivlinan som är belägen före växellådan. Sådana tillsatsbromsars bromskapacitet står vanligtvis i relation till motorns varvtal. Sådana tillsatsbromsar kan därmed ges en förhöjd bromsverkan i samband med en nedväxling av fordonet. Med en lägre växel i växellådan tillhandahålls även en ökad motorbromsningen av fordonet. Med lagrad information om tillsatsbromsens bromskapacitet vid olika motorvarvtal och eventuellt om motorbromsningens storlek för enskilda växlar väljer styrenheten här ut den en- skilda lägre växel vid vilken fordonet bäst tillhandahåller det uppskattade bromsvärdet.

Därmed kan fordonet med en lärnplig nedväxling tillhandahålla en förhöjd bromskapa- citet som förhindrar att nämnda initierade hastighet överskrids utan att hjulbromsama behöver aktiveras.

Enligt en föredragen utföringsform av föreliggande uppfinning är styrenheten inrättad att uppskatta det erforderliga bromsvärdet för att begränsa fordonets hastighet efter en bromsinitiering då fordonet framförs i en nedförsbacke. I synnerhet när tungt lastade fordon framförs i branta nedförsbackar uppstår situationen att den tillgängliga tillsats- bromsens bromskapacitet inte är tillräcklig för att förhindra att fordonet överskrider den bestämda hastigheten. Med fördel innefattar arrangemanget ett reglage med vilken nämnda bromsprocess är inrättad att initieras. Ett sådant reglage kan vara en lärnpligt placerad knapp eller spak på instrumentpanelen. Alternativt kan reglaget vara den be- l0 l5 20 25 30 35 524 795 3 fintliga bromspedalen och den automatiska bromsprocessen initieras med en lätt be- röring av pedalen. Med fördel är styrenheten inrättad att registrera fordonets aktuella hastighet som nämnda bestämda hastighet då reglaget förs till ett aktivt läge. Dvs. föra- ren ger fordonet en önskad hastighet i nedförsbacken innan föraren medelst reglaget initierar en aktivering av den automatiskt styra bromsprocessen av fordonet. Styren- heten uppskattar här det erforderligt bromsvärdet för att upprätthålla den initierade hastigheten i nedförsbacken. Styrenheten aktiverar därefter tillgängliga tillsatsbromsar och lägger vid behov in en lämplig lägre växel i växellådan så att nämnda tillsatsbroms erhåller en förhöjd bromsverkan som förhindrar att den önskade fordonshastigheten överskrids.

Enligt en annan föredragen utföringsform av uppfinningen är styrenheten inrättad att mottaga information från åtminstone en lastsensor för att fastställa fordonets totala massa. Fordonets totala massa är en nödvändig parameter som utnyttjas för att upp- skatta fordonets erforderliga bromsvärde med en god precision. I synnerhet hos last- fordon kan fordonets totala massa ändras avsevärt mellan två omlastningar. Styrenhe- ten kan lämpligen erhålla information avseende fordonets massa från befintliga last- sensorer som är inrättade att avkänna belastningen på fordonets hj ulaxlar. Med fördel är styrenheten även inrättad att mottaga information från en sensor avseende den aktu- ella backens lutning. Fordonets lutning är även en nödvändig parameter för att upp- skatta fordonets erforderliga bromsvärde med en god precision. Företrädesvis erhåller styrenheten information från nämnda sensor om backens lutning med korta tidsinter- vall för att kunna uppskatta aktuella bromsvärden i samband med att backens lutning ändras.

Enligt en töredragen utföringsforrn av föreliggande uppfinning innefattar fordo- net åtminstone två tillsatsbromsar och styrenheten är inrättad att, då nämnda tillsats- bromsars sammanlagda bromskapacitet inte är tillräcklig för att förhindra att den be- stämda hastigheten överskrids, initiera iläggning av nämnda lägre växel i växellådan.

Ju fler tillsatsbromsar som fordonet har desto större tillgänglig bromskapacitet kan tillhandahållas för att förhindra att fordonet överskrider nämnda bestämda hastighet. I fall då mycket tungt lastade fordon framförs i branta nedförsbackar räcker vanligtvis inte ens här tillsatsbromsamas sammanlagda bromskapacitet för att upprätthålla den initierade hastigheten, En nedväxling för att höja tillsatsbromsarnas bromskapacitet kan således även här utnyttjas. o s . a u @ 40 l0 15 20 25 30 35 524 795 . « - - . - | | « . .- Enligt en utföringsform av föreliggande uppfinning är den första tillsatsbromsen en retarder. En tillsatsbroms i form av, exempelvis, en hydrodynamisk retarder är en mycket effektiv tillsatsbroms som har en stor bromskapacitet. Vanligtvis är dock såda- na retardrar förbunden med den del av drivlinan som är belägen efter växellådan. Re- tardern erhåller därmed ingen ökad rotationshastighet i samband med en nedväxling av fordonet. En hydraulisk retarders bromsarbete resulterar emellertid i en uppvärmning av hydrauloljan i retardern. Hydrauloljan kyls vanligtvis med den kylvätska som ingår i fordonsmotoms ordinarie kylsystem. Kylkapaciteten hos kylsystemet är beroende av en kylvätskepump som har ett varvtal som är relaterat till motorns varvtal. En retarders tillgängliga bromskapacitet begränsas i regel av kylkylsystemets kapacitet. Eftersom en nedväxling av fordonet ökar motorvarvtalet ökar även kylvätskepumpens varvtal.

Kylvätskesystemets kapacitet ökar och retardern kan härvid i de flesta fall tillhanda- hålla en ökad bromskapacitet. Det finns även retardrar som är förbundna med den del av fordonets drivlina som är belägen före växellådan. En sådan retarder erhåller ett ökat varvtal då en lägre växel läggs in i växellådan och retardem tillhandahåller där- med ett förhöjd bromsvärde. Hos dieseldrivna fordon kan en tillsatsbroms i form av en avgasbroms utnyttjas. En avgasbroms tillgängliga bromsverkan står i stark relation till motorvarvtalet. En nedväxling av fordonet, som således ger ett ökat motorvarvtal, medför att avgasbromsen kan tillföra ett avsevärt förhöjt bromsvärde. Tillsatsbromsen kan även vara en kompressionsbroms som likaledes ger ett förhöjt bromsvärde vid ett högre motorvarvtal. Tillsatsbromsen kan vara av godtycklig typ bara den tillhandahål- ler ett ökat bromsvärde då motoms varvtal ökar.

Det ovan angivna syftet uppnås även med det inledningsvis närnnda förfarandet som kännetecknas av vad som anges i patentkravets ll kärmetecknande del. Då en lägre växel läggs in i växellådan tillhandahålls ett ökat motorvarvtal vid en konstant for- donshastighet. En tillsatsbroms, som har en bromskapacitet vilken är relaterad till mo- torvarvtalet, tillhandahåller en förhöjd bromsverkan då en lägre växel läggs in i växel- lådan. En lägre växel i växellådan tillhandahåller även en ökad motorbromsning. Ett fordon med en sådan tillsatsbroms kan således erhålla en avsevärt förhöjd bromkapa- citet då en lägre växel läggs in i växellådan. Med kärmedom om tillsatsbromsens bromsverkan vid olika motorvarvtal och om olika växlars inverkan på motorbroms- ningen lägger styrenheten in den lägre växel i växellådan vid vilken fordonet erhåller det uppskattade bromsvärdet. Därmed behöver föraren inte aktivera fordonets hjul- bromsar för att upprätthålla den initierade hastigheten. Förfarandet med att lägga in en | u - . nu l5 20 25 30 35 524 795 lägre växel i växellådan utnyttjas främst i fordon som är trmgt lastade och framförs i branta nedförsbackar.

KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA I det följande beskrivs såsom exempel föredragna utföringsforrner av uppfinningen med hänvisning till bifogade ritningar, på vilka: Fig. l visar schematiskt ett fordon med ett arrangemang enligt föreliggande uppfinning och Fig. 2 visar ett flödesschema som beskriver ett forfarande av föreliggande uppfinning.

DETALJERAD BESKRIVNING AV FÖREDRAGNA UTFÖRINGSFORMER AV UPPFINNINGEN Fig. l visar schematiskt valda delar hos ett tungt fordon. Fordonet innefattar pneuma- tiskt aktiverbara hjulbromsar 1 för fordonets odrivna hjul 2 och för fordonets drivna hjul 3. Hjulbromsama 1 innefattar konventionella, dock inte i figurerna visade, broms- cylindrar med friktionsbelägg som är inrättade att anläggas mot bromsskivor för att medge bromsning av fordonet. En första tillsatsbroms i form av en avgasbroms 4 är anordnad i förbindelse med fordonets motor som här är en dieselmotor 5. En avgas- broms 4 innefattar av ett spjäll som hindrar avgasernas utlopp samt en anordning för att avbryta bränsletillförseln. En avgasbroms tillhandahåller ett bromsvärde som står i relation till motorvarvtalet. Ju högre motorvarvtal desto högre bromsvärde kan avgas- bromsen i tillhandahålla. Fordonet har en drivlina som efter motor 5, innefattar bl.a. en växellåda 6 och en kardanaxel 7. En andra tillsatsbroms i form av en hydraulisk retarder 8 är förbundenimed kardanaxeln 7. Den hydrauliska retardem 8_tillhandahåller en bromsning av kardanaxeln 7 och därmed av fordonets drivna hjul 3. Trots att retar- dem 8 inte erhåller en ökad rotationshastighet erhåller den i regel en förhöjd bromska- pacitet i samband med en nedväxling av fordonet. Det beror på att en hydraulisk retar- ders bromskapacitet i regel är begränsad av kylsystemets förmåga att kyla hydrauloljan i retardem. Vid en nedväxling av ett fordon erhåller motorn 5 ett högre varvtal och kylvätskesystemets pump ett motsvarande högre varvtal. Kylvätskesystemets kylkapa- citet ökar därvid och den hydrauliska retardem 8 kan därför många gånger tillhanda- hålla en ökad bromskapacitet. v- 10 15 20 25 30 35 524 795 | . . . - - | | n . . n - ø ~ . n; Växellådan 6 är en stegväxellåda- där växlingen sker automatiskt i beroende av olika fordonspararnetrar under inverkan av en härför avsedd styrenhet 9. Styrenheten 9 på- verkar härför avsedda växlingsorgan 13 för att medge en urläggning och iläggning av växlarna i växellådan 6. Den elektriska styrenheten 9 är här även inrättad att styra en bromsprocess av fordonet för att upprätthålla en konstant hastighet av fordonet i en nedförsbacke. Styrenheten 9 kan vara en datorenhet som är försedd med en lämplig mjukvara. Ett reglage, som här är en spak 10, är beläget på en lämplig plats i förarhyt- ten. Spaken 10 är inrättat att manövreras av föraren för att initiera en aktivering av nämnda bromsprocess. Reglaget behöver nödvändigtvis inte vara en spak 10 utan kan vara en knapp eller dylikt. Då föraren manövrerar spaken 10 till ett aktivt läge sänds en signal till Styrenheten 9 som registrera fordonets aktuella hastighet v. Styrenheten 9 är inrättad att erhålla information medelst signaler från ett flertal lastgivare 1 1. En sådan lastgivare ll visas schematiskt i Fig. 1. Lastgivarna ll är inrättade att avkänna belast- ningen på fordonets respektive hj ulaxlar. Med kännedom om belastningen på fordonets samtliga hjulaxlar beräknar styrenheten 9 fordonets totala massa mwt. Styrenheten 9 är inrättad att åtminstone efter varje omlastning erhålla information från lastsensorerna 11 för att uppskatta ett aktuellt värde av fordonets totala massa mm. Fordonets totala mas- sa mm, som vanligtvis ändras markant vid en omlastning, är en viktig parameter för att kunna beräkna det bromsmoment M som erfordras för att fordonets hastighet inte ska överskrida den initierade hastigheten v i en nedförsbacke. Styrenheten 9 är även inrät- tad att erhålla inforrnationssignaler från en sensor 12 som avkänner lutning i fordonets längdriktning och därmed backens lutningsvinkel oc. Backens lutningsvinkel ot är även en viktig parameter som bör bestämmas för att det erforderliga bromsmomentet M ska kunna bestämmas med en god noggrannhet. Växlarna i växellådan 6 tillhandahåller i ett ilagt läge en motorbromsning med ett värde som är relaterat till den enskilda väx- elns utväxling. Växellådans 6 lägsta växel tillhandahåller således den största motor- bromsningen.

Fig. 2 visar ett flödesschema som beskriver ett förfarande för att ge ett fordon en kon- stant hastighet i en nedförsbacke. Efter varje omlastning av fordonet avkänner lastsen- sorema 11 belastningen på fordonets respektive hjulaxlar. Fordonet befinner sig före- trädesvis under denna avkänningsprocess på ett plant underlag så att tillförlitliga mät- värden erhålls. Med kännedom om hjulaxlarnas belastningsvärden beräknar styrenhe- ten 9 fordonets totala massa mm, vilket sker vid 14. Styrenheten 9 är inrättad att lagra uppgiften om åtminstone det senast beräknade värdet av fordonets totala massa mm. 10 15 20 25 30 35 524 795 ~ n - . . . - - ~ . .- När fordonet anländer till en nedförsbacke kan föraren initiera en automatiskt broms- process av fordonet för att upprätthålla en konstant hastighet nedför backen. Föraren ger därvid fordonet inledningsvis en hastighet v som önskas upprätthållas nedför back- en. Då den önskade hastigheten v erhålls manövrerar föraren, spaken 10 till ett aktivt läge för att starta den automatiskt styrda bromsprocessen av fordonet. I spakens 10 aktiva läge sänds en styrsignal till styrenheten 9. Styrenheten 9 registrerar, vid 15, for- donets aktuella hastighet v.

Vid 16 avkänner styrenheten ilagd växel gi i växellådan 6. Vid 17, avkänner sensorn 12 backens lutningsvinkel ot och sänder en signal avseende lutningsvinkelns ot värde till styrenheten 9. Med information om fordonets totala massa mm, backens lutningsvinkel ot, ilagd växel g, i växellådan 6 samt drivhjulens 3 däckradier beräknar styrenheten 9, vid 18, det bromsmoment M som måste tillföras för att den av föraren initierade has- tigheten v inte ska överskridas i nedförsbacken. Vid 19 jämför styrenheten 9 om det beräknade erforderliga bromsmoment M är större än eller lika med retardems 8 till- gängliga bromsmoment MR" vid det aktuella motorvarvtalet n, dvs. om M 2 MR". Om så inte är fallet aktiverar styrenheten 9, vid 20, retardern så att retarderns bromsmo- mentet MR blir det erforderliga bromsmomentet M. Därefter upprepas förfarandet från 17.

Om det erforderliga bromsmomentet M överstiger retarderns tillgängliga bromsmo- ment MR" så aktiveras retardem maximalt dvs. MR = MR" , vilket sker vid 21. Därefter jämför styrenheten 9, vid 22, om det erforderliga bromsmomentet M är större än eller lika med summan av retardems 8 tillgängliga bromsmoment MR" och avgasbromsens 4 tillgängliga bromsmoment ME" vid det aktuella motorvarvtalet n, dvs. om M 2 MR" + ME". Om så inte är fallet aktiverar styrenheten 9, vid 23, avgasbromsen 4 så att den ger ett bromsmomentet ME som är skillnaden mellan det erforderliga bromsmomentet M och retarderns 8 tillgängliga bromsmoment MR" dvs. ME = M - MR". Därefter upprepas förfarandet från 17.

Om det erforderliga bromsmomentet M däremot är större än eller lika med summan av retardems 8 tillgängliga bromsmoment MR" och avgasbromsens 4 tillgängliga broms- moment ME" vid det rådande motorvarvtalet n så aktiveras även avgasbromsen 4 maximalt, dvs. ME = ME", vilket sker vid 24. En retarder 8 tillhandahåller således en ökad bromskapacitet i samband med en nedväxling av fordonet beroende på att kyl- vätskesystemets ökade kylkapacitet. En avgasbromsens 4 erhåller en ökad bromskapa- « « . . nu 10 15 20 524 795 s man citet som är relaterad till motorvarvtalets värde i samband med en nedväxling av for- donet. Styrenheten 9 innefattar lagrad information avseende retarderns 8 tillgängliga bromsmoment MR och avgasbromsens 4 tillgängliga bromsmoment ME vid olika mo- torvarvtal. Styrenheten 9 väljer, vid 25, ut den lägre växel gi-k vid vilken ett ökat mo- torvarvtal p erhålls där det uppskattade bromsmomentet M utgör summan av retardems bromsmoment MR” och avgasbromsens bromsmoment MEP, dvs. M = MR" + Mgp. Där- efter initierar styrenheten 9 aktivering av växlingsorganen 13 för att lägga ut växeln g; i växellådan 6 och ersätter den med den utvalda lägre växeln gtk. Förfarandet upprepas sedan från l7 med den lägre växeln gak i växellådan 6. Under fordonets färd nedför backen kan olika växlar behöva läggas in i växellådan 6 beroende på backens lutnings- vinkeln ot för att den initierade fordonshastigheten v inte ska överskridas. Bromsnings- förfarandet fortgår tills en frånkoppling sker, vilket sker då föraren aktiverar fordonets gaspedal eller kopplingspedal.

Uppfmningen är på intet sätt begränsad till den beskrivna utföringsformen utan kan varieras fritt inom patentkravens ramar. Tillsatsbromsarna är i exemplet en retarder och en avgasbroms. Men tillsatsbromsen kan vara en godtycklig tillsatsbroms eller kombination av tillsatsbromsar vilka tillhandahåller en ökad bromskapacitet i samband med iläggning av en lägre växel i växellådan, dvs. då motorn erhåller ett ökat mo- torvarvtal. I det ovan beskrivna förfarandet tas inte hänsyn till de enskilda växlarnas inverkan på motombromsningen. I en mer förfmad utföringsforrn kan även hänsyn tas till denna parameter vid iläggning av en passande lägre växel i växellådan för att det uppskattade bromsmomentet M ska erhållas.

Claims (15)

20 25 30 35 . . n ~ ø n ø n ~ . .- 524 795 9 . . ø . - - . o .- Patentkrav

1. Arrangemang för att bromsa ett motorfordon, varvid fordonet innefattar en motor (5), en växellåda (6) med ett flertal växlar, och åtminstone en tillsatsbroms (4, 8) som medger tillföra ett bromsvärde (ME, MR) som är relaterat till motorns varvtal, varvid arrangemanget innefattar en styrenhet (9) som, efter att en bromsprocess har initierats är inrättad att tillhandahålla en bromsning av fordonet för att förhindra att fordonet överskrider en bestämd hastighet (v) i en nedförsbacke, kärmetecknat av att styrenhe- ten (9) är inrättad att, med kännedom om fordonets totala massa (mm) och backens lutning (ot), beräkna ett erforderlig bromsvärde (M) för att inte överskrida nämnda hastighet (v) och att, i de fall då tillsatsbromsens (4, 8) bromskapacitet inte är tillräck- lig för att tillhandahålla det beräknade bromsvärdet (M) med en ilagd växel (gi) i väx- ellådan (6), initiera iläggning av en lägre växel (gir), så att ett högre motorvarvtal er- hålls vid vilket tillsatsbromsen (4, 8) medger tillföra ett förhöjt bromsvärde av en stor- lek så att fordonet erhåller det beräknade bromsvärdet (M).

2. Arrangemang enligt krav 1, kännetecknat av att arrangemanget innefattar ett reglage (10) med vilket nämnda bromsprocess är inrättad att initieras.

3. Arrangemang enligt krav 2, kännetecknat av att styrenheten (9) är inrättad att regi- strera fordonets aktuella hastighet som nämnda bestämda hastighet (v) då reglaget (10) förs till ett aktivt läge.

4. Arrangemang enligt något av föregående krav, kärmetecknat av att styrenheten (9) är inrättad att mottaga information från åtminstone en lastsensor (11) för att fastställa fordonets totala massa (mm).

5. Arrangemang enligt något av föregående krav, kännetecknat av att styrenheten (9) är inrättad att mottaga information från en sensor (12) avseende backens lutning (ot).

6. Arrangemang enligt något av föregående krav, kännetecknat av att fordonet inne- fattar åtminstone två tillsatsbromsar (4, 8), varvid styrenheten (9) är inrättad att, då tillsatsbromsamas (4, 8) sammanlagda bromskapacitet inte är tillräcklig för att förhind- ra ett överskridande av den bestämda hastigheten (v), initiera iläggning av nämnda lägre växel (gak) i växellådan (6). 15 20 25 30 35 u a a . n n o n o u f. n. 524 795 10 a. u"

7. Arrangemang enligt något av föregående krav, kännetecknat av att nämnda tillsats- broms är en avgasbroms (4).

8. Arrangemang enligt något av föregående krav, kännetecknat av att nämnda tillsats- broms är en kompressionsbroms.

9. Arrangemang enligt något av föregående krav, kärmetecknat av att nämnda tillsats- broms är en retarder (8).

10. Förfarande för bromsa ett motorfordon, varvid fordonet innefattar en motor (5), en växellåda (6) med ett flertal växlar, och åtminstone en tillsatsbroms (4, 8) som medger tillföra ett bromsvärde (ME, MR) som är relaterat till motorns varvtal, varvid förfaran- det innefattar stegen att, efter att en bromsprocess initierats aktivera nämnda tillsats- broms (4, 8) för att tillhandahålla en bromsning av fordonet så att det inte överskrider en bestämd hastighet (v) i en nedförsbacke, kärmetecknat av stegen att, med kännedom om fordonets totala massa (mm) och backens lutning (ot), beräkna ett erforderlig bromsvärde (M) för bromsprocessen för att inte överskrida nämnda hastighet (v) och att, i de fall då tillsatsbromsens (4, 8) bromskapacitet inte är tillräcklig för att tillhan- dahålla det beräknade bromsvärdet (M) med en ilagd växel (gi) i växellådan (6), initie- ra iläggning av en lägre växel (gir), så att ett högre motorvarvtal erhålls vid vilket till- satsbromsen (4, 8) medger tillföra ett förhöjt bromsvärde av en storlek så att fordonet erhåller det beräknade bromsvärdet (M).

11. F örfarande enligt krav 10, kännetecknat av att steget att initiera nämnda bromspro- cess medelst ett reglage (10).

12. Förfarande enligt krav 11, kännetecknat av steget att registrera fordonets aktuella hastighet som nämnda bestämda hastighet (v) då reglaget (10) förs till ett aktivt läge.

13. Förfarande enligt något av de föregående kraven 10-12, kännetecknat av steget att mottaga information från en sensor (11) för att fastställa fordonets totala massa (mm).

14. Förfarande enligt något av de föregående kraven 10-13, kärmetecknat av steget att mottaga information från en sensor (12) avseende backens lutning (ot). | n ø u n n u o o n nu u 524 795 ll n; n..

15. Förfarande enligt något av de föregående kraven 10-14, varvid fordonet innefattar flera tillsatsbromsar, kännetecknat av steget att, då nämnda tillsatsbromsars (4, 8) sammanlagda bromskapacitet inte är tillräcklig fór att förhindra ett överskridande av den bestämda hastigheten (v), initiera iläggning av nämnda lägre växel (g;-k) i växellå- dan (6).