WO2023110344A1 - Method for controlling safety functions of a vehicle combination - Google Patents

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WO2023110344A1
WO2023110344A1 PCT/EP2022/082994 EP2022082994W WO2023110344A1 WO 2023110344 A1 WO2023110344 A1 WO 2023110344A1 EP 2022082994 W EP2022082994 W EP 2022082994W WO 2023110344 A1 WO2023110344 A1 WO 2023110344A1
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vehicle
fsl
trailer
towing vehicle
towing
Prior art date
Application number
PCT/EP2022/082994
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Inventor
Mirko Brütt
Daniel Pfefferkorn
Jan Spremberg
Thomas Wolf
Original Assignee
Zf Cv Systems Global Gmbh
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    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60D—VEHICLE CONNECTIONS
    • B60D1/00—Traction couplings; Hitches; Draw-gear; Towing devices
    • B60D1/58—Auxiliary devices
    • B60D1/62—Auxiliary devices involving supply lines, electric circuits, or the like
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60D—VEHICLE CONNECTIONS
    • B60D1/00—Traction couplings; Hitches; Draw-gear; Towing devices
    • B60D1/01—Traction couplings or hitches characterised by their type
    • B60D1/07—Multi-hitch devices, i.e. comprising several hitches of the same or of a different type; Hitch-adaptors, i.e. for converting hitches from one type to another
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
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    • B60D1/24—Traction couplings; Hitches; Draw-gear; Towing devices characterised by arrangements for particular functions
    • B60D1/248—Traction couplings; Hitches; Draw-gear; Towing devices characterised by arrangements for particular functions for measuring, indicating or displaying the weight

Definitions

  • the parking brakes can be released again despite the upper limit value of the nose weight being exceeded if a person, ie usually the driver of the towing vehicle, has previously acknowledged that the nose weight was too high using an operating device. This makes it possible to remove the vehicle combination from a danger area.
  • continuing to drive with the support load that is too high is then only possible with a reduced engine output of a drive motor of the towing vehicle and/or at a reduced maximum speed of, for example, 30 km/h in order to reduce the risk of damage or an accident.
  • the load on the trailer vehicle should be distributed in such a way corrected or the load on the trailer reduced to such an extent that the vertical load is again within the permissible range between the lower limit value and the upper limit value.
  • FIG. 2b shows the vehicle combination according to FIG. 2a in a second functional position
  • FIG. 3a shows a second vehicle combination with a towing vehicle and a trailer vehicle in a first functional position in a schematic side view
  • FIG. 3a shows a second vehicle combination with a towing vehicle and a trailer vehicle in a first functional position in a schematic side view
  • the trailer vehicle 30 therefore shows a first vehicle combination 20, which is formed from a tractor as the towing vehicle 22 and a central axle trailer coupled to it as the trailer vehicle 30.
  • the towing vehicle 22 has a front axle 24 and a rear axle 26 and is equipped at its rear with a hitch 28 in the form of a hitch (only indicated in FIG. 2a).
  • the trailer coupling 28 can be designed as a ball head coupling, a jaw bolt coupling or a hook coupling.
  • the trailer vehicle 30 is provided with a tipper body 32 which can be tipped at least backwards for unloading.
  • the value of the ascertained vertical load FSL is transmitted to a display and control device 10 and displayed there. If the vertical load FSL has reached or fallen below the lower limit value FsL_min or has reached or exceeded the upper limit value Fsi max , an acoustic and/or optical warning signal is output.
  • the warning signal can be output, for example, in the form of an interrupted warning tone and/or a flashing display in the display and operating device 10 and/or via a loudspeaker 12 or a warning light 14 .

Landscapes

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

Abstract

The invention relates to a method for controlling safety functions of a vehicle combination (20) which has a towing vehicle (22) and a trailer vehicle (30) coupled thereto, wherein a coupling force transmitted from a mating coupling element (34) of the trailer vehicle to the coupling element of the towing vehicle is determined by means of a sensor device (2) located on a coupling element of a trailer device (28) of the towing vehicle, wherein a vertical support load (FSL) acting on the towing vehicle is determined from the coupling force in an evaluation unit (4) connected to the sensor device, wherein the value of the support load is transmitted to a control device (6) and/or a display device (10), and wherein the safety functions are controlled depending on the determined support load. At least one of the following safety functions is operated: a) a trailer and coupling detection function by means of which a1) a coupled trailer vehicle is detected, and a2) if there are several trailer devices attached to the towing vehicle, the trailer device currently being used is detected; b) an emergency braking function by means of which emergency braking is triggered if a maximum support load (FSL_max) on the trailer device being used is exceeded; c) a disengagement lock function which, if a trailer device of the towing vehicle is provided with a controllable hitch lock, prevents the coupling connection from being disconnected in the event of a negative support load (FSL < 0); and d) a brake adaptation function by means of which the braking force distribution among the vehicle axles (24, 26; 42, 44) of the towing vehicle is adapted to the currently effective support load (FSL).

Description

Verfahren zur Steuerung von Sicherheitsfunktionen eines Fahrzeuggespanns Method for controlling safety functions of a vehicle combination
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung von Sicherheitsfunktionen eines Fahrzeuggespanns, welches ein Zugfahrzeug und ein an dieses Zugfahrzeug angekoppeltes Anhängefahrzeug aufweist, wobei mittels einer an einem Koppelelement einer Anhängevorrichtung des Zugfahrzeugs angeordneten Sensoreinrichtung eine von einem Gegen koppele le ment des Anhängefahrzeugs auf das Koppelelement des Zugfahrzeugs übertragene Koppelkraft ermittelt wird, wobei in einer an die Sensoreinrichtung angeschlossenen Auswertungseinheit aus der Koppelkraft eine auf das Zugfahrzeug wirkende vertikale Stützlast ermittelt wird, wobei der Wert der vertikalen Stützlast an ein elektronisches Steuergerät und/oder eine Anzeigeeinrichtung übertragen wird, und wobei die Sicherheitsfunktionen in Abhängigkeit von dem Wert der sensorisch ermittelten Stützlast gesteuert werden. The invention relates to a method for controlling safety functions of a vehicle combination, which has a towing vehicle and a trailer vehicle coupled to this towing vehicle, with a sensor device arranged on a coupling element of a towing device of the towing vehicle being used to transfer one of a counter-coupling element of the trailer vehicle to the coupling element of the towing vehicle transmitted coupling force is determined, with a vertical support load acting on the towing vehicle being determined from the coupling force in an evaluation unit connected to the sensor device, with the value of the vertical support load being transmitted to an electronic control unit and/or a display device, and with the safety functions being dependent be controlled by the value of the sensor-determined support load.
Bei den Zugfahrzeugen der hier betrachteten Fahrzeuggespanne kann es sich um Personenkraftwagen, Lastkraftwagen, vorzugsweise für den Einsatz in der Landwirtschaft und Forstwirtschaft vorgesehene Zugmaschinen sowie um Baumaschinen handeln, welche jeweils an ihrem Fahrzeugheck oder ihrer Fahrzeugfront mit mindestens einem Koppelelement in Form einer Kugelkopfkupplung, einer Bolzenkupplung oder einer Hakenkupplung versehen sind. Bei den zugeordneten Anhängefahrzeugen kann es sich beispielsweise um Starrdeichselanhänger, Zentralachsanhänger und Arbeitsgeräte handeln, welche jeweils ein an einer starren Deichsel oder Aufhängung angeordnetes Gegenkoppelelement, wie eine Kupplungsschale oder eine Zugöse, aufweisen. Des Weiteren kann es sich bei einem Zugfahrzeug des hier betrachteten Fahrzeugspanns um eine Sattelzugmaschine mit einer Sattelkupplung als Koppelelement und bei dem zugeordneten Anhängefahrzeug um einem Sattelauflieger mit einer mit einem Königszapfen versehenen Stützplatte als Gegenkoppelelement handeln. The towing vehicles of the vehicle combinations considered here can be passenger cars, trucks, tractors preferably intended for use in agriculture and forestry and construction machines, which are each equipped with at least one coupling element in the form of a ball head coupling, a pin coupling, at the rear or front of the vehicle or are provided with a hook coupling. The associated trailer vehicles can be, for example, rigid drawbar trailers, center-axle trailers and implements, each of which has a counter-coupling element arranged on a rigid drawbar or suspension, such as a coupling shell or a towing eye. Furthermore, a towing vehicle of the vehicle range considered here can be a tractor unit with a fifth wheel coupling as a coupling element and the associated trailer vehicle can be a semitrailer with a support plate provided with a kingpin as a counter-coupling element.
Bei einem Fahrzeuggespann der erwähnten Art soll die wirksame Stützlast zwischen einer vorgeschriebenen minimalen Stützlast und einer vorgeschriebenen maximalen Stützlast liegen, um ein stabiles und sicheres Fahrverhalten des Fahrzeuggespanns zu gewährleisten. Eine Überschreitung der maximalen Stützlast kann zu einer Überlastung des Koppelelementes des Zugfahrzeugs sowie der dicht benachbarten Fahrzeugachse und ihrer Aufhängung an der Karosserie oder dem Rahmen des Zugfahrzeugs führen. Eine Unterschreitung der minimalen Stützlast führt zu einer Entlastung der benachbarten Fahrzeugachse und damit zu einer Reduzierung der Fahrstabilität, insbesondere der Richtungsstabilität, des Fahrzeuggespanns. In a vehicle combination of the type mentioned, the effective support load should be between a prescribed minimum support load and a prescribed maximum drawbar load in order to ensure stable and safe handling of the vehicle combination. Exceeding the maximum drawbar load can lead to overloading of the coupling element of the towing vehicle and the closely adjacent vehicle axle and its suspension on the body or the frame of the towing vehicle. Falling below the minimum vertical load leads to a relief of the adjacent vehicle axle and thus to a reduction in the driving stability, in particular the directional stability, of the vehicle combination.
Die maximale Stützlast ist abhängig von der Bauart des Koppelelementes und derjenigen des Zugfahrzeugs. Bei einer bei Personenkraftwagen üblichen K50 - Kugelkopfkupplung (Durchmesser des Kugelkopfes 50 mm) liegt die maximale Stützlast normalerweise im Bereich zwischen 50 kg und 100 kg. Sie kann bei geländegängigen Personenkraftwagen (SUVs), Traktoren und Baumaschinen aber auch bis zu 150 kg betragen. Bei Kugelkopfkupplungen der Größe K80, K110 und K150, welche bei leichten Nutzfahrzeugen, Traktoren und Baumaschinen zum Einsatz kommen, beträgt die maximale Stützlast bis zu 4000 kg. Eine NATO-Hakenkupplung ist dagegen mit einer maximalen Stützlast von bis zu 400 kg belastbar. Eine bei Lastkraftwagen, Traktoren und Baumaschinen übliche Maul-Bolzenkupplung weist dagegen eine maximale Stützlast von 2000 kg auf. Bei einer im Standard-Fernverkehr eingesetzten Sattelzugmaschine liegt die maximale Stützlast der Sattelkupplung bei 20000 kg. Bei im leichten und mittleren Verteilerverkehr eingesetzten Sattelzugmaschinen kann die maximale Stützlast der Sattelkupplung 6000 kg beziehungsweise 14000 kg bis 15000 kg betragen. Bei Sattelzugmaschinen, welche im Baustellenverkehr eingesetzt werden, liegt die maximale Stützlast der Sattelkupplung im Bereich zwischen 18000 kg und 36000 kg, wogegen die maximale Stützlast der Sattelkupplung von Schwerlast- Sattelzugmaschinen bis zu 74000 kg betragen kann. The maximum vertical load depends on the design of the coupling element and that of the towing vehicle. With a K50 ball head coupling (diameter of the ball head 50 mm) commonly used in passenger cars, the maximum vertical load is normally in the range between 50 kg and 100 kg. However, it can also be up to 150 kg for off-road vehicles (SUVs), tractors and construction machinery. With ball head couplings of sizes K80, K110 and K150, which are used in light commercial vehicles, tractors and construction machinery, the maximum vertical load is up to 4000 kg. A NATO hook coupling, on the other hand, can be loaded with a maximum vertical load of up to 400 kg. On the other hand, the open-end pin coupling commonly used on trucks, tractors and construction machinery has a maximum vertical load of 2000 kg. In the case of a semitrailer tractor used in standard long-distance transport, the maximum vertical load of the fifth wheel is 20,000 kg. In the case of semi-trailer tractors used in light and medium-duty distribution transport, the maximum vertical load of the fifth wheel coupling can be 6000 kg or 14000 kg to 15000 kg. For semi-trailer tractors used in construction site traffic, the maximum vertical load of the fifth wheel is in the range between 18000 kg and 36000 kg, whereas the maximum vertical load of the fifth wheel of heavy-duty semi-trailers can be up to 74000 kg.
Die minimale Stützlast richtet sich nach dem Gesamtgewicht des Anhängefahrzeugs. Demzufolge soll die Stützlast gemäß einer deutschen Regelung 4% des Gesamtgewichts des Anhängefahrzeugs nicht unterschreiten. Die minimale Stützlast muss jedoch bei Fahrzeugen mit einem zulässigen Gesamtgewicht von bis zu 3500 kg den Wert von 25 kg und bei Fahrzeugen mit einem zulässigen Gesamtgewicht von mehr als 3500 kg den Wert von 500 kg nicht übersteigen. The minimum vertical load depends on the total weight of the trailer vehicle. As a result, according to a German regulation, the vertical load should not be less than 4% of the total weight of the trailer vehicle. However, for vehicles with a permissible total weight of up to 3500 kg, the minimum vertical load must be 25 kg and 500 kg for vehicles with a permissible total weight of more than 3500 kg.
Es sind bereits mehrere Sensoreinrichtungen zur Erfassung der vertikalen Koppelkraft an Fahrzeuggespannen bekannt geworden, deren Ausbildung und Anordnung sich jeweils an der Ausführung des betreffenden Koppelelementes orientieren. Several sensor devices for detecting the vertical coupling force on vehicle combinations are already known, the design and arrangement of which are based on the design of the coupling element in question.
Eine aus der DE 36 17426 C1 bekannte Sensoreinrichtung umfasst einen vorzugsweise als Dehnungsmessstreifen ausgebildeten Kraftsensor auf, welcher in einem unter Belastung auf Biegung beanspruchten Schaftabschnitt einer Kugelkopfkupplung angeordnet ist. Das Kraftsignal der Sensoreinrichtung wird elektronisch verstärkt, in einem Komparator mit vorgegebenen Grenzwerten verglichen und bei Überschreiten eines oberen Grenzwertes oder Unterschreiten eines unteren Grenzwertes in einer im Fahrgastraum des Zugfahrzeugs angeordneten Anzeigeeinrichtung angezeigt. A sensor device known from DE 36 17426 C1 comprises a force sensor, preferably in the form of a strain gauge, which is arranged in a shank section of a ball head coupling that is subject to bending stress under load. The force signal from the sensor device is electronically amplified, compared with predetermined limit values in a comparator and displayed on a display device arranged in the passenger compartment of the towing vehicle when it exceeds an upper limit value or falls below a lower limit value.
In der DE 102 11 572 A1 ist eine mit einer Sensoreinrichtung versehene Kugelkopfkupplung beschrieben, deren Kugelkopf an einem Bolzen befestigt ist. Der Bolzen ist in einer zylindrischen Ausnehmung eines vertikal ausgerichteten Endabschnittes des Anhängeschaftes gegen die Rückstellkraft eines vorgespannten Federelementes begrenzt axialbeweglich geführt. Die Sensoreinrichtung umfasst einen vorzugsweise als Piezoelement ausgebildeten Kraftsensor, der am Boden der Ausnehmung angeordnet ist und mit dem inneren Ende des Bolzens in Kontakt steht. Das über den Kraftsensor erfasste Kraftsignal wird an eine Auswertungseinheit übertragen und die daraus bestimmte Stützlast an eine Anzeigeeinrichtung weitergeleitet. Die Anzeige der Stützlast soll durch optische oder akustische Signale erfolgen. Beispielsweise ist vorgesehen, dass bei Annäherung der Stützlast an einen vorgegebenen Grenzwert eine grüne Warnleuchte und bei Erreichen des Grenzwertes eine rote Warnleuchte aufblinkt. DE 102 11 572 A1 describes a ball head coupling provided with a sensor device, the ball head of which is fastened to a bolt. The bolt is guided in a cylindrical recess of a vertically oriented end section of the trailer shaft with limited axial movement against the restoring force of a pretensioned spring element. The sensor device comprises a force sensor, preferably designed as a piezo element, which is arranged on the bottom of the recess and is in contact with the inner end of the bolt. The force signal detected by the force sensor is transmitted to an evaluation unit and the supported load determined from this is forwarded to a display device. The support load should be displayed by optical or acoustic signals. For example, it is provided that when the vertical load approaches a predetermined limit value, a green warning light flashes and when the limit value is reached, a red warning light flashes.
Eine als Kugelkopfkupplung ausgebildete Anhängevorrichtung gemäß der DE 10 2009 046 113 A1 unterscheidet sich bei mechanisch weitgehend gleichem Aufbau von der gerade beschriebenen Kugelkopfkupplung dadurch, dass die zylindrische Ausnehmung in dem Endabschnitt des Anhängeschaftes in einen Hohlraum des Hauptabschnittes des Anhängeschaftes mündet, und dass der Bolzen mit dem Kugelkopf nun zusätzlich um die vertikale Längsachse drehbar in dem Endabschnitt des Anhängeschaftes gelagert ist. Die Sensoreinrichtung umfasst einen Dauermagneten als Signalgeber, welcher mit diagonaler Ausrichtung am inneren Ende des Bolzens befestigt ist, und einen magnetfeldsensitiven Sensor, der nahe zum Dauermagneten exzentrisch zu der vertikalen Mittelachse des Bolzens in dem Hohlraum des Hauptabschnittes des Anhängeschaftes angeordnet. Mit der Sensoreinrichtung kann neben der Stützlast auch der Drehwinkel des Kugelkopfes erfasst werden. A trailer hitch designed as a ball head coupling according to DE 10 2009 046 113 A1 differs from that of DE 10 2009 046 113 A1 with a largely identical mechanical structure ball head coupling just described in that the cylindrical recess in the end section of the trailer shaft opens into a cavity in the main section of the trailer shaft, and that the bolt with the ball head is now also rotatably mounted about the vertical longitudinal axis in the end section of the trailer shaft. The sensor device comprises a permanent magnet as a signal transmitter, which is fastened with a diagonal orientation at the inner end of the bolt, and a magnetic field-sensitive sensor which is arranged close to the permanent magnet eccentric to the vertical central axis of the bolt in the hollow space of the main section of the trailer shaft. In addition to the support load, the sensor device can also be used to record the angle of rotation of the ball head.
In der DE 10 2012 012 321 B3 ist ein Kraftfahrzeug beschrieben, welches mit einer Anhängerkupplung, einer Vorrichtung zur Erfassung der Stützlast und einer ansteuerbaren Parkbremse versehen ist. Bei Fahrzeugstillstand wird die Parkbremse blockiert, das heißt, dass die Parkbremse mit der üblichen Bedienung eines Hebels oder Schalters nicht gelöst werden kann, wenn die ermittelte Stützlast einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet. Das Lösen der Parkbremse ist dann nur mit einer speziellen Bedienungsprozedur möglich, und eine anschließende Fahrt erfolgt nur bei permanenter Ausgabe eines Warnsignals und mit reduzierter Höchstgeschwindigkeit. DE 10 2012 012 321 B3 describes a motor vehicle which is provided with a trailer hitch, a device for detecting the support load and a controllable parking brake. When the vehicle is stationary, the parking brake is blocked, which means that the parking brake cannot be released with the usual operation of a lever or switch if the determined vertical load exceeds a predetermined limit value. The parking brake can then only be released with a special operating procedure, and the vehicle can then only be driven if a warning signal is emitted continuously and at a reduced maximum speed.
Aus der DE 39 35 479 A1 ist eine nachrüstbare Sensoreinrichtung zur Erfassung der von einer Anhängevorrichtung übertragenen Zug- und Stützlast bekannt, welche mindestens eine im Kraftweg zwischen dem Zugfahrzeug und dem Koppelelement angeordnete Kraftmesszelle aufweist. Die Kraftmesszelle ist jeweils in einem Bauteil der Anhängevorrichtung befestigt und steht in Kontakt mit einem Kolben, der eingebettet in einen Elastomerkunststoff und somit begrenzt beweglich in einer Ausnehmung desselben Bauteils angeordnet sowie starr mit einem benachbarten Bauteil verbunden ist. Als Anwendungsbeispiele sind Anordnungen einer Kraftmesszelle in einer Sattelkupplung und in einer Maul-Bolzenkupplung angegeben. Schließlich ist in der DE 10 2018 106 856 A1 eine Sensoreinrichtung einer Anhängevorrichtung beschrieben, welche mehrere jeweils an rechteckig oder sternförmig angeordneten Stegen einer Messplatte befestigte Sensorelemente aufweist. Die Stege der Messplatte werden unter Belastung der Anhängevorrichtung elastisch verformt. Bei den Sensorelementen kann es sich um Wägezellen, Dehnungsmessstreifen oder SAW-Elemente handeln. Bei einem Traktor ist die Messplatte bevorzugt zwischen einer fahrzeugfesten Anschraubplatte und einem Anhängebock, an dem das jeweilige Koppelelement in Form einer Maul- Bolzenkupplung oder Kugelkopfkupplung befestigt ist, angeordnet. Alternativ dazu kann die Messplatte auch in Verbindung mit einem fahrzeugseitigen Kupplungsträger und einer äußeren Adapterplatte zwischen dem fahrzeugfesten Anhängebock und dem Koppelelement angeordnet sein. Mittels der Sensorelemente der Messplatte können die übertragenen Kräfte und Momente in allen Raumrichtungen beziehungsweise um alle drei Raumachsen erfasst werden. DE 39 35 479 A1 discloses a retrofittable sensor device for detecting the towing and support load transmitted by a hitch, which has at least one load cell arranged in the force path between the towing vehicle and the coupling element. The load cell is fastened in a component of the hitch and is in contact with a piston that is embedded in an elastomeric plastic and thus has limited mobility in a recess of the same component and is rigidly connected to an adjacent component. Arrangements of a load cell in a fifth wheel coupling and in a jaw pin coupling are given as application examples. Finally, DE 10 2018 106 856 A1 describes a sensor device of a hitch, which has a plurality of sensor elements fastened to webs of a measuring plate arranged in a rectangular or star-shaped manner. The webs of the measuring plate are elastically deformed under the load of the hitch. The sensor elements can be load cells, strain gauges or SAW elements. In the case of a tractor, the measuring plate is preferably arranged between a screw-on plate fixed to the vehicle and a trailer hitch, to which the respective coupling element is fastened in the form of an open-end bolt coupling or ball-head coupling. As an alternative to this, the measuring plate can also be arranged in connection with a vehicle-side coupling carrier and an outer adapter plate between the trailer hitch fixed to the vehicle and the coupling element. The forces and moments transmitted in all spatial directions or around all three spatial axes can be recorded by means of the sensor elements of the measuring plate.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht nun darin, ein Verfahren zur Steuerung von Sicherheitsfunktionen eines Fahrzeuggespanns der eingangs genannten Art vorzustellen, mit dem neben der bekannten Anzeige- und Warnfunktion sowie der bekannten Parkbremsblockierfunktion weitere Sicherheitsfunktionen durchgeführt werden, welche in Abhängigkeit einer sensorisch ermittelten Stützlast gesteuert werden. The object on which the invention is based is now to present a method for controlling safety functions of a vehicle combination of the type mentioned at the outset, with which, in addition to the known display and warning function and the known parking brake blocking function, further safety functions are carried out, which are controlled as a function of a support load determined by sensors become.
Diese Aufgabe ist durch ein Verfahren gelöst, welches die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist. Vorteilhafte Weiterbildungen dieses Verfahrens sind in den abhängigen Ansprüchen definiert. This object is achieved by a method which has the features of claim 1. Advantageous developments of this method are defined in the dependent claims.
Demnach betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Steuerung von Sicherheitsfunktionen eines Fahrzeuggespanns, welches ein Zugfahrzeug und ein an dieses Zugfahrzeug angekoppeltes Anhängefahrzeug aufweist, wobei mittels einer an einem Koppelelement einer Anhängevorrichtung des Zugfahrzeugs angeordneten Sensoreinrichtung eine von einem Gegen koppele le ment des Anhängefahrzeugs auf das Koppelelement des Zugfahrzeugs übertragene Koppelkraft ermittelt wird, wobei in einer an die Sensoreinrichtung angeschlossenen Auswertungseinheit aus der Koppelkraft eine auf das Zugfahrzeug wirkende vertikale Stützlast ermittelt wird, wobei der Wert der vertikalen Stützlast an ein elektronisches Steuergerät und/oder eine Anzeigeeinrichtung übertragen wird, und wobei die Sicherheitsfunktionen in Abhängigkeit von dem Wert der sensorisch ermittelten Stützlast gesteuert werden. Accordingly, the invention relates to a method for controlling safety functions of a vehicle combination, which has a towing vehicle and a trailer vehicle coupled to this towing vehicle, with a sensor device arranged on a coupling element of a towing device of the towing vehicle being used to transfer one of a counter-coupling element of the trailer vehicle to the coupling element of the Towing vehicle transmitted coupling force is determined, with a to the sensor device connected to the evaluation unit, a vertical support load acting on the towing vehicle is determined from the coupling force, with the value of the vertical support load being transmitted to an electronic control unit and/or a display device, and with the safety functions being controlled as a function of the value of the sensor-determined support load.
Zur Lösung der gestellten Aufgabe wird mittels des Verfahrens wenigstens eine der folgenden Sicherheitsfunktionen betrieben: a) eine Anhänger- und Kupplungserkennungsfunktion, mit welcher a1 ) ein angekoppeltes Anhängefahrzeug erkannt wird, und a2) bei mehreren an dem Zugfahrzeug angebauten Anhängevorrichtungen die gerade genutzte Anhängevorrichtung erkannt wird, b) eine Notbremsfunktion, mit welcher beim Überschreiten einer maximalen Stützlast an der gerade genutzten Anhängevorrichtung eine Notbremsung ausgelöst wird, c) eine Abkoppelsperrfunktion, mit welcher bei einer mit einer steuerbaren Kupplungssperre versehenen Anhängevorrichtung des Zugfahrzeugs ein Lösen der Koppelverbindung bei einer negativen Stützlast verhindert wird, und d) eine Bremsanpassungsfunktion, mit welcher die Verteilung der Bremskraft auf die Fahrzeugachsen des Zugfahrzeugs an die gerade wirksame Stützlast angepasst wird. To solve the task at hand, at least one of the following safety functions is operated by means of the method: a) a trailer and coupling detection function, with which a1) a coupled trailer vehicle is detected, and a2) if several trailer devices are attached to the towing vehicle, the trailer device currently being used is detected , b) an emergency braking function with which emergency braking is triggered when a maximum drawbar load on the towing device currently being used is exceeded, c) a decoupling lock function with which, in the case of a towing device on the towing vehicle that is equipped with a controllable clutch lock, the coupling connection is prevented from being released in the event of a negative drawbar load , and d) a brake adjustment function with which the distribution of the braking force on the vehicle axles of the towing vehicle is adjusted to the vertical load currently in effect.
Durch die geschilderte Erweiterung des Funktionsumfangs des Verfahrens wird die Betriebssicherheit des Fahrzeuggespanns erhöht und die Unfallgefahr reduziert. The described expansion of the range of functions of the method increases the operational safety of the vehicle combination and reduces the risk of accidents.
Bei der Anhänger- und Kupplungserkennungsfunktion ist vorgesehen, dass ein angekuppeltes Anhängefahrzeug dadurch erkannt wird, dass der Wert der ermittelten Stützlast ungleich Null ist. In the case of the trailer and coupling detection function, it is provided that a coupled trailer vehicle is detected by the fact that the value of the ascertained support load is not equal to zero.
Bei mehreren an das Zugfahrzeug angebauten Anhängevorrichtungen wird dessen gerade genutzte Anhängevorrichtung dadurch erkannt, dass an der gerade genutzten Anhängevorrichtung der Wert der ermittelten Stützlast ungleich Null ist und der ermittelte Wert der Stützlast der anderen Anhängevorrichtungen des Zugfahrzeugs jeweils gleich Null ist. Alternativ dazu müsste der Fahrer des Zugfahrzeugs die gerade genutzte Anhängevorrichtung selbst bestimmen und beispielsweise in einem Menü eines Bedienungsgerätes aus der Mehrzahl der angebauten Anhängevorrichtungen die gerade genutzte Anhängevorrichtung auswählen. If several towing devices are attached to the towing vehicle, the towing device that is currently being used is identified by the fact that the value of the determined vertical load on the currently used towing device is not equal to zero and the determined value of the vertical load of the other towing devices of the towing vehicle is equal to zero. Alternatively, the driver of the towing vehicle would have to use the straight determine the hitch used by yourself and, for example, select the hitch you are currently using in a menu of a control unit from the majority of attached hitches.
Zur Verwendung des aktuellen Wertes der ermittelten Stützlast für weitere Sicherheitsfunktionen, darunter auch die Steuerung der Bremsanlagen des Zugfahrzeugs und des Anhängefahrzeugs, ist vorgesehen, dass zu verwendende Grenzwerte der Stützlast an die Bauart und Befestigungsart der jeweiligen Anhängevorrichtung individuell angepasst werden, und dass der ermittelte Wert der Stützlast an ein Bremssteuergerät übertragen wird. In order to use the current value of the determined vertical load for other safety functions, including the control of the brake systems of the towing vehicle and the trailer vehicle, it is provided that the limit values of the vertical load to be used are individually adapted to the design and type of attachment of the respective trailer device, and that the determined value of the vertical load is transmitted to a brake control unit.
Bei einer Notbremsfunktion ist vorgesehen, dass während der Fahrt die Betriebsbremsen des Zugfahrzeugs und/oder des Anhängefahrzeugs betätigt und bei Erreichen des Fahrzeugstillstands die Betriebsbremsen gelöst sowie die Feststellbremsen des Zugfahrzeugs und/oder des Anhängefahrzeugs eingelegt und gegen ein Lösen gesperrt werden, wenn der Wert der ermittelten Stützlast während der Fahrt den oberen Grenzwert der Stützlast überschritten hat. Dies kann zum Beispiel durch das Verrutschen der Ladung auf dem Anhängefahrzeug hin in Richtung zum Zugfahrzeug verursacht worden sein kann. Durch die Nutzung dieser Notbremsfunktion kann eine Beschädigung der gerade genutzten Anhängevorrichtung sowie ein Unfall aufgrund eines instabilen Fahrverhaltens des Fahrzeuggespanns verhindert werden. In the case of an emergency braking function, it is provided that the service brakes of the towing vehicle and/or the trailer vehicle are actuated while driving and, when the vehicle comes to a standstill, the service brakes are released and the parking brakes of the towing vehicle and/or the trailer vehicle are engaged and prevented from being released if the value of the determined support load has exceeded the upper limit of the support load while driving. This may have been caused, for example, by the load on the trailer vehicle sliding in the direction of the towing vehicle. By using this emergency braking function, damage to the hitch that is being used and an accident due to unstable driving behavior of the vehicle combination can be prevented.
Die Feststellbremsen können jedoch trotz der Überschreitung des oberen Grenzwertes der Stützlast wieder gelöst werden, wenn zuvor die Kenntnisnahme der zu hohen Stützlast durch einen Menschen, also in der Regel durch den Fahrer des Zugfahrzeugs, an einem Bedienungsgerät bestätigt wurde. Hierdurch ist die Möglichkeit gegeben, das Fahrzeuggespann aus einem Gefahrenbereich zu entfernen. Eine Weiterfahrt mit der zu hohen Stützlast ist dann jedoch nur mit einer reduzierten Motorleistung eines Antriebsmotors des Zugfahrzeugs und/oder mit einer reduzierten Höchstgeschwindigkeit von beispielswiese 30 km/h möglich, um die Gefahr einer Beschädigung oder eines Unfalls zu reduzieren. Nach Möglichkeit sollte vor einer Weiterfahrt jedoch die Verteilung der Ladung auf dem Anhängefahrzeug derart korrigiert werden oder die Ladung des Anhängefahrzeugs soweit reduziert werden, dass die Stützlast wieder im zulässigen Bereich zwischen dem unteren Grenzwert und dem oberen Grenzwert liegt. However, the parking brakes can be released again despite the upper limit value of the nose weight being exceeded if a person, ie usually the driver of the towing vehicle, has previously acknowledged that the nose weight was too high using an operating device. This makes it possible to remove the vehicle combination from a danger area. However, continuing to drive with the support load that is too high is then only possible with a reduced engine output of a drive motor of the towing vehicle and/or at a reduced maximum speed of, for example, 30 km/h in order to reduce the risk of damage or an accident. If possible, however, before continuing the journey, the load on the trailer vehicle should be distributed in such a way corrected or the load on the trailer reduced to such an extent that the vertical load is again within the permissible range between the lower limit value and the upper limit value.
Bei einer negativen, also von der Fahrbahn weg nach oben gerichteten Kraft der Stützlast, besteht die Gefahr, dass das Anhängefahrzeug beim Abkoppeln mit seinem zugfahrzeugfernen Ende plötzlich nach unten zur Fahrbahn kippt und dabei in der Nähe befindliche Personen verletzt. Daher sieht die Abkoppelsperrfunktion vor, dass die steuerbare Kupplungssperre der gerade genutzten Anhängevorrichtung bei einem Fahrzeugstillstand blockiert wird, wenn der ermittelte Wert der Stützlast negativ ist. If the vertical load has a negative force, i.e. a force directed upwards away from the roadway, there is a risk that the trailer vehicle will suddenly tip down to the roadway with its end remote from the towing vehicle when uncoupling, thereby injuring people in the vicinity. Therefore, the decoupling lock function provides that the controllable coupling lock of the currently used towing device is blocked when the vehicle is stationary if the determined value of the vertical load is negative.
Die steuerbare Kupplungssperre der gerade genutzten Anhängevorrichtung kann jedoch vorteilhaft trotz eines negativen Wertes der Stützlast mit einer speziellen Bedienungsprozedur gelöst werden, wenn zuvor durch einen Menschen die Kenntnisnahme der negativen Stützlast an einem Bedienungsgerät bestätigt wurde. Dabei wird davon ausgegangen, dass das Anhängefahrzeug zuvor in geeigneter Weise abgestützt wurde, um eine plötzliche Kippbewegung desselben zu verhindern. However, the controllable clutch lock of the hitch that is currently being used can advantageously be released with a special operating procedure despite a negative value of the support load, if knowledge of the negative support load was previously confirmed by a human using an operating device. It is assumed that the trailer has previously been suitably supported to prevent it from tipping suddenly.
Die Bremsanpassungsfunktion sieht vor, dass die Bremskraftverteilung in dem Zugfahrzeug derart an den ermittelten Wert der Stützlast angepasst wird, dass bei einem positiven Wert der Stützlast der Bremsdruck an den Radbremsen der kupplungsnahen Fahrzeugachse des Zugfahrzeugs erhöht und an den Radbremsen der kupplungsfernen Fahrzeugachse des Zugfahrzeugs reduziert wird. Bei einem negativen Wert der Stützlast wird der Bremsdruck an den Radbremsen der kupplungsnahen Fahrzeugachse des Zugfahrzeugs reduziert und an den Radbremsen der kupplungsfernen Fahrzeugachse des Zugfahrzeugs erhöht. Diese Funktion ersetzt vorteilhaft eine Einrichtung am Zugfahrzeug zur Achslastermittlung, welche zum Beispiel Federwegsensoren an den Fahrzeugachsen und/oder bei luftgefederten Fahrzeugachsen Drucksensoren an den Federbälgen aufweist sowie die entsprechenden Achslasten zur automatischen Anpassung der Bremskraftverteilung an das zugeordnete Bremssteuergerät übermittelt. Das Verfahren mit den Merkmalen der Erfindung wird nachstehend anhand von in der beigefügten Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen weiter erläutert. In der Zeichnung zeigt The brake adjustment function provides that the brake force distribution in the towing vehicle is adapted to the determined value of the vertical load such that, with a positive value of the vertical load, the brake pressure on the wheel brakes of the vehicle axle of the towing vehicle that is close to the clutch is increased and on the wheel brakes of the vehicle axle of the towing vehicle that is far from the clutch is reduced . If the support load has a negative value, the brake pressure on the wheel brakes of the vehicle axle of the towing vehicle that is close to the clutch is reduced and increased on the wheel brakes of the vehicle axle of the towing vehicle that is far from the clutch. This function advantageously replaces a device on the towing vehicle for determining the axle load, which, for example, has spring travel sensors on the vehicle axles and/or pressure sensors on the spring bellows in the case of air-sprung vehicle axles and transmits the corresponding axle loads to the assigned brake control unit for automatic adjustment of the brake force distribution. The method with the features of the invention is explained in more detail below with reference to exemplary embodiments illustrated in the attached drawing. In the drawing shows
Fig. 1 ein Blockschaltbild der unterschiedlichen Sicherheitsfunktionen des Verfahrens mit den Merkmalen der Erfindung, 1 shows a block diagram of the different safety functions of the method with the features of the invention,
Fig. 2a ein erstes Fahrzeuggespann mit einem Zugfahrzeug und einem Anhängefahrzeug in einer ersten Funktionsstellung in einer schematischen Seitenansicht, 2a shows a first vehicle combination with a towing vehicle and a trailer vehicle in a first functional position in a schematic side view,
Fig. 2b das Fahrzeuggespann gemäß Fig. 2a in einer zweiten Funktionsstellung, Fig. 3a ein zweites Fahrzeuggespann mit einem Zugfahrzeug und einem Anhängefahrzeug in einer ersten Funktionsstellung in einer schematischen Seitenansicht, und 2b shows the vehicle combination according to FIG. 2a in a second functional position, FIG. 3a shows a second vehicle combination with a towing vehicle and a trailer vehicle in a first functional position in a schematic side view, and
Fig. 3b das Fahrzeuggespann gemäß Fig. 3a in einer zweiten Funktionsstellung. FIG. 3b shows the vehicle combination according to FIG. 3a in a second functional position.
In der Fig. 2a ist demnach ein erstes Fahrzeuggespann 20 abgebildet, welches aus einem Traktor als Zugfahrzeug 22 und einem an diesen angekoppelten Zentralachsanhänger als Anhängefahrzeug 30 gebildet ist. Das Zugfahrzeug 22 weist eine Vorderachse 24 sowie eine Hinterachse 26 auf und ist an seinem Heck mit einer Anhängevorrichtung 28 in Form einer Anhängekupplung ausgerüstet (in Fig. 2a nur angedeutet). Die Anhängekupplung 28 kann als eine Kugelkopfkupplung, eine Maul- Bolzenkupplung oder eine Hakenkupplung ausgebildet sein. Das Anhängefahrzeug 30 ist mit einem Kipperaufbau 32 versehen, der zum Entladen zumindest nach hinten gekippt werden kann. An der Vorderseite des Anhängefahrzeugs 30 ist eine Deichsel 34 starr befestigt, welche über eine endseitige Gegenkupplung (in Fig. 2a nur angedeutet) gelenkig mit der Anhängekupplung 28 des Zugfahrzeugs 22 verbunden ist. Die Gegenkupplung des Anhängefahrzeugs 30 ist an die Bauart der Anhängekupplung 28 des Zugfahrzeugs 22 angepasst und demzufolge als eine Kugelschalenkupplung oder als eine Zugöse ausgebildet. 2a therefore shows a first vehicle combination 20, which is formed from a tractor as the towing vehicle 22 and a central axle trailer coupled to it as the trailer vehicle 30. The towing vehicle 22 has a front axle 24 and a rear axle 26 and is equipped at its rear with a hitch 28 in the form of a hitch (only indicated in FIG. 2a). The trailer coupling 28 can be designed as a ball head coupling, a jaw bolt coupling or a hook coupling. The trailer vehicle 30 is provided with a tipper body 32 which can be tipped at least backwards for unloading. A drawbar 34 is rigidly fastened to the front of the trailer vehicle 30 and is connected in an articulated manner to the trailer hitch 28 of the towing vehicle 22 via a mating coupling at the end (only indicated in FIG. 2a). The counter-coupling of the trailer vehicle 30 is adapted to the design of the trailer hitch 28 of the towing vehicle 22 and is therefore designed as a spherical shell coupling or as a towing eye.
In der ersten Funktionsstellung gemäß Fig. 2a ist der Kipperaufbau 32 des Anhängefahrzeugs 30 in seiner nichtgekippten Normalstellung, in welcher die Deichsel 34 des Anhängefahrzeugs 30 über die Gegenkopplung eine positive, also nach unten zur Fahrbahn gerichtete vertikale Kraft (Stützlast FSL > 0) auf die Anhängekupplung 28 des Zugfahrzeugs 22 ausübt. Durch diese positive Stützlast FSL wird die Hinterachse 26 des Zugfahrzeugs 22 belastet und die Vorderachse 24 des Zugfahrzeugs 22 entlastet. In the first functional position according to FIG. 2a, the tipper body 32 of the trailer 30 is in its non-tilted normal position, in which the drawbar 34 of the trailer vehicle 30 via the counter-coupling exerts a positive vertical force, ie a vertical force directed downwards towards the roadway (support load FSL>0), on the trailer hitch 28 of the towing vehicle 22. The rear axle 26 of the towing vehicle 22 is loaded by this positive vertical load FSL and the front axle 24 of the towing vehicle 22 is unloaded.
In Fig. 2b ist das Fahrzeuggespann 20 in einer zweiten Funktionsstellung abgebildet, in welcher der Kipperaufbau 32 des Anhängefahrzeugs 30 nach hinten gekippt ist. In dieser Funktionsstellung übt die Deichsel 34 des Anhängefahrzeugs 30 über die Gegenkupplung ein negative, also nach oben, von der Fahrbahn weg gerichtete vertikale Kraft (Stützlast FSL < 0) auf die Anhängekupplung 28 des Zugfahrzeugs 22 aus. Durch diese negative Stützlast FSL wird die Hinterachse 26 des Zugfahrzeugs 22 entlastet und die Vorderachse 24 des Zugfahrzeugs 22 belastet. In Fig. 2b the vehicle combination 20 is shown in a second functional position in which the tipper body 32 of the trailer vehicle 30 is tilted backwards. In this functional position, the drawbar 34 of the trailer vehicle 30 exerts a negative vertical force, ie upwards, away from the roadway via the counter-coupling (support load FSL<0) on the trailer coupling 28 of the towing vehicle 22 . The rear axle 26 of the towing vehicle 22 is relieved by this negative vertical load FSL and the front axle 24 of the towing vehicle 22 is loaded.
In der Fig. 3a ist ein zweites Fahrzeuggespann 36 abgebildet, welches aus einer Sattelzugmaschine als Zugfahrzeug 38 und einem an diese angekoppelten Sattelauflieger als Anhängefahrzeug 48 gebildet ist. Das Zugfahrzeug 38 weist einen Fahrzeugrahmen 40, eine Vorderachse 42 sowie eine Hinterachse 44 auf und ist hinteren Bereich des Fahrzeugrahmens 40 mit einer Anhängevorrichtung 46 in Form einer Sattelkupplung ausgerüstet. Das Anhängefahrzeug 48 ist mit einem Kipperaufbau 50 versehen, welcher zum Entladen zumindest nach hinten gekippt werden kann. Im vorderen Bereich des Anhängefahrzeugs 48 ist eine Sattelplatte 52 mit einem Königszapfen (in Fig. 3a nicht erkennbar) angeordnet, welche um eine vertikale Hochachse schwenkbar mit der Sattelkupplung 46 des Zugfahrzeugs 38 verbunden ist. 3a shows a second vehicle combination 36, which is formed from a semitrailer tractor as the towing vehicle 38 and a semitrailer coupled to it as the trailer vehicle 48. The towing vehicle 38 has a vehicle frame 40, a front axle 42 and a rear axle 44 and is equipped in the rear region of the vehicle frame 40 with a trailer hitch 46 in the form of a fifth wheel coupling. The trailer vehicle 48 is provided with a tipper body 50 which can be tipped at least backwards for unloading. A fifth wheel plate 52 with a king pin (not visible in FIG. 3a) is arranged in the front area of the trailer vehicle 48 and is connected to the fifth wheel coupling 46 of the towing vehicle 38 such that it can be pivoted about a vertical vertical axis.
In der ersten Funktionsstellung gemäß Fig. 3a ist der Kipperaufbau 50 des Anhängefahrzeugs 48 in seiner nichtgekippten Normalstellung, in welcher die Sattelplatte 52 des Anhängefahrzeugs 48 eine positive, also nach unten zur Fahrbahn gerichtete vertikale Kraft (Stützlast FSL > 0) auf die Sattelkupplung 46 des Zugfahrzeugs 38 ausübt. Durch diese positive Stützlast FSL wird die Hinterachse 44 des Zugfahrzeugs 38 belastet und die Vorderachse 42 des Zugfahrzeugs 38 entlastet. In Fig. 3b ist das Fahrzeuggespann 36 in einer zweiten Funktionsstellung abgebildet, in welcher der Kipperaufbau 50 des Anhängefahrzeugs 48 nach hinten gekippt ist. In dieser zweiten Funktionsstellung übt die Sattelplatte 52 des Anhängefahrzeugs 48 eine negative, also nach oben von der Fahrbahn weg gerichtete vertikale Kraft (Stützlast FSL < 0) auf die Sattelkupplung 46 des Zugfahrzeugs 38 aus. Durch diese negative Stützlast FSL wird die Hinterachse 44 des Zugfahrzeugs 38 entlastet und die Vorderachse 42 des Zugfahrzeugs 38 belastet. In the first functional position according to Fig. 3a, the tipper body 50 of the trailer vehicle 48 is in its non-tilted normal position, in which the fifth wheel plate 52 of the trailer vehicle 48 exerts a positive vertical force, i.e. downwards towards the roadway (support load FSL > 0) on the fifth wheel coupling 46 of the Towing vehicle 38 exerts. The rear axle 44 of the towing vehicle 38 is loaded by this positive vertical load FSL and the front axle 42 of the towing vehicle 38 is unloaded. In Fig. 3b, the vehicle combination 36 is shown in a second functional position, in which the tipper body 50 of the trailer vehicle 48 is tilted backwards. In this second functional position, the fifth wheel plate 52 of the trailer vehicle 48 exerts a negative vertical force, ie a vertical force directed upward away from the roadway (support load FSL<0) on the fifth wheel coupling 46 of the towing vehicle 38 . The rear axle 44 of the towing vehicle 38 is relieved by this negative vertical load FSL and the front axle 42 of the towing vehicle 38 is loaded.
Vorliegend wird davon ausgegangen, dass die Anhängevorrichtungen 28, 46 beider Zugfahrzeuge 22, 38 jeweils mit einer Sensoreinrichtung 2 zur sensorischen Ermittlung der jeweiligen Stützlast FSL versehen sind. Derartige Sensoreinrichtungen sind aus den eingangs zitierten Druckschriften hinlänglich bekannt. Zudem ist an den Zugfahrzeugen 22, 38 jeweils eine elektronische Auswerteeinheit 4 angeordnet, mittels der die von der zugeordneten Sensoreinrichtung 2 gemessenen Stützlasten verarbeitet und zur Steuerung der Sicherheitsfunktionen verwendet werden. In the present case, it is assumed that the hitch devices 28, 46 of both towing vehicles 22, 38 are each provided with a sensor device 2 for sensory determination of the respective vertical load FSL. Such sensor devices are well known from the documents cited at the outset. In addition, an electronic evaluation unit 4 is arranged on each of the towing vehicles 22, 38, by means of which the vertical loads measured by the associated sensor device 2 are processed and used to control the safety functions.
Nachfolgend werden anhand des in der Fig. 1 abgebildeten Blockschaltbildes bekannte und erfindungsgemäße Sicherheitsfunktionen erläutert, welche die Werte der sensorisch ermittelten Stützlast FSL direkt oder indirekt verwenden. Known and inventive safety functions which use the values of the support load FSL determined by sensors directly or indirectly are explained below with reference to the block diagram shown in FIG. 1 .
Mittels der an der Anhängevorrichtung 28, 46 des jeweiligen Zugfahrzeugs 22, 38 angeordnete Sensoreinrichtung 2 werden Sensorsignale erzeugt, aus denen in der zugeordneten Auswertungseinheit 4 die aktuelle Stützlast FSL bestimmt wird. Die Werte der Stützlast FSL werden anschließend an ein elektronisches Steuergerät 6 weitergeleitet und dort zur Steuerung von Sicherheitsfunktionen verwendet. Dem Steuergerät 6 ist ein Datenspeicher 8 zugeordnet, in dem unter anderem Grenzwerte des zulässigen Bereichs der Stützlast FSL, also eine minimale Stützlast FsL min, welche nicht unterschritten werden sollte, und eine maximale Stützlast FsL max, welche nicht überschritten werden sollte, abgespeichert sind. Das Steuergerät 6 ist zudem unmittelbar oder über einen Datenbus mit einem Bremssteuergerät 16 verbunden. Bei der Nutzung einer Anzeige- und Warnfunktion als Sicherheitsfunktion wird der Wert der ermittelten Stützlast FSL an ein Anzeige- und Bedienungsgerät 10 übertragen und in diesem angezeigt. Wenn die Stützlast FSL den unteren Grenzwert FsL_min erreicht oder unterschritten oder den oberen Grenzwert Fsi max erreicht oder überschritten hat, wird ein akustisches und/oder optisches Warnsignal ausgegeben. Die Ausgabe des Warnsignals kann zum Beispiel in Form eines unterbrochenen Warntons und/oder einer blinkenden Anzeige in dem Anzeige- und Bedienungsgerät 10 und/oder über einen Lautsprecher 12 oder eine Warnleuchte 14 ausgegeben werden. The sensor device 2 arranged on the trailer device 28, 46 of the respective towing vehicle 22, 38 generates sensor signals from which the current vertical load FSL is determined in the associated evaluation unit 4. The values of the vertical load FSL are then forwarded to an electronic control unit 6 and used there to control safety functions. A data memory 8 is assigned to the control unit 6, in which, among other things, limit values of the permissible range of the vertical load FSL, i.e. a minimum vertical load FsL min, which should not be fallen below, and a maximum vertical load FsL max, which should not be exceeded, are stored. Control unit 6 is also connected to a brake control unit 16 directly or via a data bus. When using a display and warning function as a safety function, the value of the ascertained vertical load FSL is transmitted to a display and control device 10 and displayed there. If the vertical load FSL has reached or fallen below the lower limit value FsL_min or has reached or exceeded the upper limit value Fsi max , an acoustic and/or optical warning signal is output. The warning signal can be output, for example, in the form of an interrupted warning tone and/or a flashing display in the display and operating device 10 and/or via a loudspeaker 12 or a warning light 14 .
In einer erfindungsgemäßen Anhänger- und Kupplungserkennungsfunktion wird ein angekuppeltes Anhängefahrzeug 30, 48 in dem Steuergerät 6 dadurch erkannt, dass die ermittelte Stützlast FSL ungleich Null ist (FSL 0). In a trailer and coupling detection function according to the invention, a coupled trailer vehicle 30, 48 is detected in the control unit 6 in that the ascertained vertical load FSL is not equal to zero (FSL 0).
Bei Traktoren und Baumaschinen können mehrere Anhängevorrichtungen unterschiedlicher Bauart an diesen angeordnet sein. Wenn diese mehreren Anhängevorrichtungen jeweils mit einer Sensoreinrichtung 2, 2‘, 2“ versehen sind, aus deren Sensorsignalen in jeweils einer nachgeschalteten Auswertungseinheit 4, 4‘, 4“ die aktuelle Stützlast FSL bestimmt wird, ist im Rahmen der Anhänger- und Kupplungserkennungsfunktion vorgesehen, dass eine aktuell genutzte Anhängevorrichtung 28 dadurch erkannt wird, dass der Wert der mittels der zugeordneten Sensoreinrichtung 2, 2‘, 2“ ermittelten Stützlast FSL der betreffenden Anhängevorrichtung ungleich Null (FSL 0) und die ermittelte Stützlast FSL der anderen Anhängevorrichtungen jeweils gleich Null ist (FSL = 0). In the case of tractors and construction machinery, several hitch devices of different types can be arranged on them. If these several trailer devices are each provided with a sensor device 2, 2', 2", from the sensor signals of which the current vertical load FSL is determined in a respective downstream evaluation unit 4, 4', 4", the trailer and coupling detection function provides for that a currently used hitch 28 is recognized by the fact that the value of the vertical load FSL of the relevant hitch determined by means of the assigned sensor device 2, 2', 2'' is not equal to zero (FSL 0) and the determined vertical load FSL of the other hitch is equal to zero ( FSL=0).
Die zu verwendenden Grenzwerte FsL min, FsL max für die Stützlast FSL werden, zum Beispiel durch eine Auswahl von in dem Datenspeicher 8 abgespeicherten Grenzwerten, an die Bau- und Befestigungsart der gerade genutzten Anhängevorrichtung angepasst. Der aktuelle Wert der ermittelten Stützlast FSL wird dann an das Bremssteuergerät 16 übertragen, um die Feststell- und Betriebsbremsen des Zugfahrzeugs 22, 38 sowie des Anhängefahrzeugs 30, 48 in Abhängigkeit von dem ermittelten Wert der Stützlast FSL steuern zu können. Bei der Nutzung einer an sich bekannten Parkbremsblockierfunktion werden zumindest die Feststellbremsen des Zugfahrzeugs 22, 38 über eine entsprechende Ansteuerung durch das Bremssteuergerät 16 eingelegt und/oder blockiert, wenn die ermittelte Stützlast FSL den oberen Grenzwert Fsi max überschritten hat (FSL > Fsi max). Eine Lösung der Feststellbremsen ist dann nur mit der Anwendung einer speziellen Bedienungsprozedur möglich. The limit values FsL min, FsL max to be used for the vertical load FSL are adapted, for example by a selection of limit values stored in the data memory 8, to the construction and type of attachment of the towing device currently being used. The current value of the determined vertical load FSL is then transmitted to the brake control unit 16 in order to be able to control the parking and service brakes of the towing vehicle 22, 38 and the trailer vehicle 30, 48 depending on the determined value of the vertical load FSL. When using a parking brake blocking function that is known per se, at least the parking brakes of the towing vehicle 22, 38 are engaged and/or blocked via a corresponding activation by the brake control unit 16 if the determined support load FSL has exceeded the upper limit value Fsi max (FSL > Fsi max). A release of the parking brakes is then only possible with the use of a special operating procedure.
In einer erfindungsgemäßen Notbremsfunktion als Sicherheitsfunktion ist dagegen vorgesehen, dass während der Fahrt die Betriebsbremsen des Zugfahrzeugs 22, 38 und/oder des Anhängefahrzeugs 30, 48 betätigt und bei Erreichen des Fahrzeugstillstands die Betriebsbremsen gelöst sowie die Feststellbremsen des Zugfahrzeugs 22, 38 und/oder des Anhängefahrzeugs 30, 48 eingelegt und gegen ein Lösen gesperrt werden, sofern die ermittelte Stützlast FSL den oberen Grenzwert FSL_ .max überschritten hat (FSL > FSL_ .max) . In an emergency braking function according to the invention as a safety function, on the other hand, it is provided that the service brakes of the towing vehicle 22, 38 and/or the trailer vehicle 30, 48 are actuated while driving and, when the vehicle comes to a standstill, the service brakes are released and the parking brakes of the towing vehicle 22, 38 and/or the Trailer vehicle 30, 48 is inserted and locked against loosening if the determined vertical load FSL has exceeded the upper limit FSL_ .max (FSL> FSL_ .max).
Die Feststellbremsen können dann trotz der Überschreitung des oberen Grenzwertes FsL_max gelöst werden, wenn zuvor die Kenntnisnahme der zu hohen Stützlast FSL an dem Anzeige- und Bedienungsgerät 10 bestätigt wurde. Um die Gefahr einer Beschädigung oder eines Unfalls zu reduzieren, ist dann eine Weiterfahrt mit der zu hohen Stützlast FSL nur noch mit reduzierter Motorleistung eines Antriebsmotors des Zugfahrzeugs 22, 38 und/oder mit reduzierter Höchstgeschwindigkeit von beispielsweise 30 km/h möglich. The parking brakes can then be released despite the upper limit value FsL_max being exceeded if knowledge of the excessive vertical load FSL has been confirmed on the display and operating device 10 beforehand. In order to reduce the risk of damage or an accident, it is then only possible to continue driving with the excessive vertical load FSL with reduced engine power of a drive motor of the towing vehicle 22, 38 and/or at a reduced maximum speed of, for example, 30 km/h.
In einer erfindungsgemäßen Abkoppelsperrfunktion als Sicherheitsfunktion wird eine steuerbare Kupplungssperre 18 der aktiven Anhängevorrichtung 28, 46 bei Fahrzeugstillstand blockiert, wenn die ermittelte Stützlast FSL negativ ist (FSL < 0). Hierdurch wird die Gefahr vermieden, dass das Anhängefahrzeug 30, 48 beim Abkoppeln plötzlich hinten nach unten in Richtung zur Fahrbahn kippt und in der Nähe befindliche Personen verletzt werden. Die steuerbare Kupplungssperre an der gerade genutzten Anhängevorrichtung 28, 46 kann dann trotz einer negativen Stützlast FSL mit einer speziellen Bedienungsprozedur gelöst werden, wenn zuvor die Kenntnisnahme der negativen Stützlast FSL an dem Anzeige- und Bedienungsgerät 10 bestätigt wurde. In a decoupling blocking function according to the invention as a safety function, a controllable coupling block 18 of the active hitch 28, 46 is blocked when the vehicle is stationary if the determined vertical load FSL is negative (FSL<0). This avoids the risk of the trailer vehicle 30, 48 suddenly tipping backwards towards the roadway when uncoupling and injuring people in the vicinity. The controllable clutch lock on the currently used hitch 28, 46 can then, despite a negative vertical load FSL be solved by a special operating procedure if knowledge of the negative vertical load FSL has been confirmed on the display and operating device 10 beforehand.
Eine erfindungsgemäße Bremsanpassungsfunktion sieht als Sicherheitsfunktion vor, dass die Bremskraftverteilung in dem Zugfahrzeug 22, 38 derart an die ermittelte Stützlast FSL angepasst wird, dass einer bei positiven Stützlast (FSL > 0), also einer zur Fahrbahn gerichteten Stützlast, der Bremsdruck an den Radbremsen der kupplungsnahen Fahrzeugachse 26, 44 erhöht und an den Radbremsen der kupplungsfernen Fahrzeugachse 24, 42 reduziert wird. Bei einer negativen Stützlast (FSL < 0), also einer von der Fahrbahn weg gerichteten Stützlast, wird der Bremsdruck an den Radbremsen der kupplungsnahen Fahrzeugachse 26, 44 reduziert und an den Radbremsen der kupplungsfernen Fahrzeugachse 24, 42 erhöht. A brake adaptation function according to the invention provides as a safety function that the braking force distribution in the towing vehicle 22, 38 is adapted to the determined vertical load FSL such that, with a positive vertical load (FSL > 0), i.e. a vertical load directed towards the roadway, the brake pressure on the wheel brakes of the vehicle axle 26, 44 near the clutch and reduced at the wheel brakes of the vehicle axle 24, 42 far from the clutch. With a negative vertical load (FSL <0), i.e. a vertical load directed away from the roadway, the braking pressure on the wheel brakes of the vehicle axle 26, 44 close to the clutch is reduced and on the wheel brakes of the vehicle axle 24, 42 far from the clutch is increased.
Bezugszeichenliste (Teil der Beschreibung) List of reference symbols (part of the description)
2, 2‘, 2“ Sensoreinrichtung 2, 2', 2" sensor device
4, 4‘, 4“ Auswertungseinheit 4, 4', 4" evaluation unit
6 Elektronisches Steuergerät 6 electronic control unit
8 Datenspeicher 8 data storage
10 Anzeige- und Bedienungsgerät, Anzeigeeinrichtung10 display and operating device, display device
12 Lautsprecher 12 speakers
14 Warnleuchte 14 warning light
16 Bremssteuergerät 16 brake control unit
18 Kupplungssperre 18 clutch lock
20 Erstes Fahrzeuggespann 20 First vehicle combination
22 Erstes Zugfahrzeug, Traktor 22 First towing vehicle, tractor
24 Vorderachse des Traktors 24 Front axle of the tractor
26 Hinterachse des Traktors 26 rear axle of the tractor
28 Erste Anhängevorrichtung, Anhängekupplung28 First hitch, hitch
30 Erstes Anhängefahrzeug, Zentralachsanhänger30 First trailer vehicle, centre-axle trailer
32 Kipperaufbau des Zentralachsanhängers 32 Center axle trailer tipper body
34 Deichsel (mit Gegenkupplung) 34 Drawbar (with counter-coupling)
36 Zweites Fahrzeuggespann 36 Second vehicle combination
38 Zweites Zugfahrzeug, Sattelzugmaschine 38 Second towing vehicle, tractor unit
40 Fahrzeugrahmen des Sattelzugmaschine 40 vehicle frame of the tractor unit
42 Vorderachse der Sattelzugmaschine 42 Front axle of the tractor unit
45 Hinterachse der Sattelzugmaschine 45 Rear axle of the tractor unit
46 Zweite Anhängevorrichtung, Sattelkupplung46 Second hitch, fifth wheel
48 Zweites Anhängefahrzeug, Sattelauflieger 48 Second trailer vehicle, semi-trailer
50 Kipperaufbau des Sattelaufliegers 50 tipper body of the semi-trailer
52 Sattelplatte, mit Königszapfen 52 saddle plate, with king pin
FSL Stützlast FSL nose weight
FsL_max Maximale Stützlast, oberer Grenzwert FsL_max Maximum drawbar load, upper limit
FsL_min Minimale Stützlast, unterer Grenzwert FsL_min Minimum support load, lower limit

Claims

Patentansprüche patent claims
1 . Verfahren zur Steuerung von Sicherheitsfunktionen eines Fahrzeuggespanns (20, 36), welches ein Zugfahrzeug (22, 38) und ein an dieses Zugfahrzeug (22, 38) angekoppeltes Anhängefahrzeug (30, 48) aufweist, wobei mittels einer an einem Koppelelement einer Anhängevorrichtung (28, 46) des Zugfahrzeugs (22, 38) angeordneten Sensoreinrichtung (2, 2‘, 2“) eine von einem Gegenkoppelelement (34, 52) des Anhängefahrzeugs (30, 48) auf das Koppelelement des Zugfahrzeugs (22, 38) übertragene Koppelkraft ermittelt wird, wobei in einer an die Sensoreinrichtung (2, 2‘, 2“) angeschlossenen Auswertungseinheit (4, 4‘, 4“) aus der Koppelkraft eine auf das Zugfahrzeug (22, 38) wirkende vertikale Stützlast (FSL) ermittelt wird, wobei der Wert der vertikalen Stützlast (FSL) an ein elektronisches Steuergerät (6) und/oder eine Anzeigeeinrichtung (10) übertragen wird, und wobei die Sicherheitsfunktionen in Abhängigkeit von dem Wert der sensorisch ermittelten Stützlast (FSL) gesteuert werden, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren wenigstens eine der folgenden Sicherheitsfunktionen umfasst: a) eine Anhänger- und Kupplungserkennungsfunktion, mit welcher a1 ) ein angekoppeltes Anhängefahrzeug (30, 48) erkannt wird, und a2) bei mehreren an dem Zugfahrzeug (22, 38) angebauten Anhängevorrichtungen (28, 46) die gerade genutzte Anhängevorrichtung erkannt wird, b) eine Notbremsfunktion, mit welcher beim Überschreiten einer maximalen Stützlast (FsL max) an der gerade genutzten Anhängevorrichtung (28, 46) eine Notbremsung ausgelöst wird, c) eine Abkoppelsperrfunktion, mit welcher bei einer mit einer steuerbaren Kupplungssperre versehenen Anhängevorrichtung (28, 46) des Zugfahrzeugs (22, 38) ein Lösen der Kuppelverbindung bei einer negativen Stützlast (FSL < 0) verhindert wird, und d) eine Bremsanpassungsfunktion, mit welcher die Verteilung der Bremskraft auf die Fahrzeugachsen (24, 26; 42, 44) des Zugfahrzeugs (22; 38) an die gerade wirksame Stützlast (FSL) angepasst wird. 1 . Method for controlling safety functions of a vehicle combination (20, 36), which has a towing vehicle (22, 38) and a trailer vehicle (30, 48) coupled to this towing vehicle (22, 38), wherein a trailer device (28 , 46) of the towing vehicle (22, 38) arranged sensor device (2, 2', 2") determines a coupling force transmitted from a counter-coupling element (34, 52) of the trailer vehicle (30, 48) to the coupling element of the towing vehicle (22, 38). is determined in an evaluation unit (4, 4', 4") connected to the sensor device (2, 2', 2") from the coupling force acting on the towing vehicle (22, 38) vertical support load (FSL), wherein the value of the vertical support load (FSL) is transmitted to an electronic control unit (6) and/or a display device (10), and the safety functions are controlled as a function of the value of the support load (FSL) determined by sensors, characterized in that The method includes at least one of the following safety functions: a) a trailer and coupling detection function, with which a1) a coupled trailer vehicle (30, 48) is detected, and a2) if there are several trailer devices (28, 46) attached to the towing vehicle (22, 38). ) the currently used towing hitch is recognized, b) an emergency braking function, with which emergency braking is triggered when a maximum vertical load (FsL max) is exceeded on the currently used towing hitch (28, 46), c) a decoupling blocking function, with which a with a controllable clutch lock provided towing device (28, 46) of the towing vehicle (22, 38) release of the coupling connection is prevented with a negative vertical load (FSL <0), and d) a brake adjustment function with which the distribution of the braking force on the vehicle axles (24, 26; 42, 44) of the towing vehicle (22; 38) is adapted to the vertical load (FSL) currently in effect.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass ein angekuppeltes Anhängefahrzeug (30, 48) dadurch erkannt wird, dass der Wert der ermittelten Stützlast (FSL) ungleich Null ist (FSL 0). 2. The method according to claim 1, characterized in that a coupled trailer (30, 48) is recognized in that the value of the ascertained vertical load (FSL) is not equal to zero (FSL 0).
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei mehreren Anhängevorrichtungen (28) des Zugfahrzeugs (30) dessen gerade genutzte Anhängevorrichtung (28) dadurch erkannt wird, dass an der gerade genutzten Anhängevorrichtung (28) der Wert der ermittelten Stützlast (FSL) ungleich Null (FSL 0) ist und der ermittelte Wert der Stützlast (FSL) der anderen Anhängevorrichtungen des Zugfahrzeugs (30) jeweils gleich Null ist (FSL = 0). 3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that when there are several towing devices (28) of the towing vehicle (30), its currently used towing device (28) is recognized in that the value of the determined vertical load ( FSL) is not equal to zero (FSL 0) and the determined value of the vertical load (FSL) of the other trailer hitches of the towing vehicle (30) is equal to zero (FSL=0).
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zu verwendende Grenzwerte der Stützlast (FsL_min, FsL_max) an die Bauart und Befestigungsart der jeweiligen Anhängevorrichtung (28) individuell angepasst werden, und dass der ermittelte Wert der Stützlast (FSL) an ein Bremssteuergerät (16) übertragen wird. 4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the limit values to be used for the support load (FsL_min, FsL_max) are individually adapted to the design and type of attachment of the respective towing device (28), and that the determined value of the support load (FSL) is transmitted to a brake control unit (16).
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 4, dadurch gekennzeichnet, dass während der Fahrt die Betriebsbremsen des Zugfahrzeugs (22, 38) und/oder des Anhängefahrzeugs (30, 48) betätigt werden, und dass bei Erreichen des Fahrzeugstillstands die Betriebsbremsen gelöst werden sowie die Feststellbremsen des Zugfahrzeugs (22, 38) und/oder des Anhängefahrzeugs (30, 48) eingelegt und gegen ein Lösen gesperrt werden, wenn die ermittelte Stützlast (FSL) den oberen Grenzwert (FsL_max) überschritten hat (FSL > FSL_ _max). 5. The method according to any one of claims 4, characterized in that the service brakes of the towing vehicle (22, 38) and/or the trailer vehicle (30, 48) are actuated while driving, and that when the vehicle comes to a standstill, the service brakes are released and the The parking brakes of the towing vehicle (22, 38) and/or the trailer vehicle (30, 48) are engaged and locked against release if the determined vertical load (FSL) has exceeded the upper limit value (FsL_max) (FSL > FSL_ _max).
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Feststellbremsen trotz einer Überschreitung des oberen Grenzwertes (FsL_max) der Stützlast (FSL) gelöst werden können, wenn zuvor die Kenntnisnahme der zu hohen Stützlast (FSL) an einem Bedienungsgerät (10) durch einen Menschen bestätigt wurde. 6. The method according to claim 5, characterized in that the parking brakes can be released despite the upper limit value (FsL_max) of the vertical load (FSL) being exceeded if prior knowledge of the excessive vertical load (FSL) on an operating device (10) by a people has been confirmed.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Weiterfahrt mit der zu hohen Stützlast (FSL) nach deren Kenntnisnahme und Bestätigung durch einen Menschen nur mit einer reduzierten Motorleistung eines Antriebsmotors des Zugfahrzeugs (22, 38) und/oder nur mit einer reduzierter Höchstgeschwindigkeit möglich ist. 7. The method according to claim 5 or 6, characterized in that a further journey with the too high vertical load (FSL) after it has been acknowledged and confirmed a person is only possible with a reduced engine power of a drive engine of the towing vehicle (22, 38) and/or only at a reduced top speed.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die steuerbare Kupplungssperre (18) der aktiven Anhängevorrichtung (28, 46) bei Fahrzeugstillstand blockiert wird, wenn die ermittelte Stützlast (FSL) negativ ist (FSL < 0). 8. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the controllable clutch lock (18) of the active hitch (28, 46) is blocked when the vehicle is stationary if the determined vertical load (FSL) is negative (FSL <0).
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine steuerbare Kupplungssperrvorrichtung (18) der gerade genutzten Anhängevorrichtung (28, 46) trotz einer negativen Stützlast (FSL) mittels einer speziellen Bedienungsprozedur gelöst werden kann, wenn zuvor die Kenntnisnahme der negativen Stützlast (FSL) an dem Bedienungsgerät (10) durch einen Menschen bestätigt wurde. 9. The method according to claim 8, characterized in that a controllable coupling locking device (18) of the towing device (28, 46) currently being used can be released by means of a special operating procedure despite a negative vertical load (FSL) if knowledge of the negative vertical load (FSL ) was confirmed by a human on the operating device (10).
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremskraftverteilung in dem Zugfahrzeug (22, 38) derart an den ermittelten Wert der Stützlast (FSL) angepasst wird, dass bei einem positiven Wert der Stützlast (FSL > 0) der Bremsdruck an den Radbremsen der kupplungsnahen Fahrzeugachse (26, 44) des Zugfahrzeugs (22, 38) erhöht und an den Radbremsen der kupplungsfernen Fahrzeugachse (24, 42) des Zugfahrzeugs (22, 38) reduziert wird, und dass bei einem negativen Wert der Stützlast (FSL < 0) der Bremsdruck an den Radbremsen der kupplungsnahen Fahrzeugachse (26, 44) des Zugfahrzeugs (22, 38) reduziert und an den Radbremsen der kupplungsfernen Fahrzeugachse (24, 42) des Zugfahrzeugs (22, 38) erhöht wird. 10. The method according to any one of claims 4 to 9, characterized in that the braking force distribution in the towing vehicle (22, 38) is adapted to the determined value of the vertical load (FSL) such that with a positive value of the vertical load (FSL > 0) the brake pressure on the wheel brakes of the vehicle axle (26, 44) of the towing vehicle (22, 38) close to the clutch is increased and on the wheel brakes of the vehicle axle (24, 42) of the towing vehicle (22, 38) far from the clutch is reduced, and that with a negative value the Support load (FSL <0) the brake pressure on the wheel brakes of the vehicle axle (26, 44) of the towing vehicle (22, 38) close to the clutch is reduced and on the wheel brakes of the vehicle axle (24, 42) of the towing vehicle (22, 38) remote from the clutch is increased.
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