DE10327564A1

DE10327564A1 - Verfahren zur Bremsregelung eines Kraftfahrzeug-Anhängers

Info

Publication number: DE10327564A1
Application number: DE10327564A
Authority: DE
Inventors: Ansgar Traechtler; Dietmar Arndt
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2003-06-18
Filing date: 2003-06-18
Publication date: 2005-01-05
Also published as: FR2856362B1; US20050006946A1; FR2856362A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bremsregelung eines Kraftfahrzeug-Anhängers, wobei der Anhänger eine Bremsanlage aufweist, die links und rechts verschiedene Bremskräfte ermöglicht. Die Erfindung schlägt vor, eine Querkraft und vorzugsweise zusätzlich eine Längskraft und/oder eine Vertikalkraft an einer Anhängerkupplung zu messen und daraus eine Gesamtbremskraft für den Anhänger und eine Bremskraftdifferenz zwischen linker und rechter Anhängerseite zu ermitteln. Die Erfindung ermöglicht eine Stabilisierung eines Zugfahrzeugs mit angehängtem Anhänger, einem Anhängerpendeln oder einem "Herausschieben" des Zugfahrzeugs bei Kurvenfahrt lässt sich wirkungsvoll entgegenwirken.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bremsregelung eines Kraftfahrzeug-Anhängers gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung einen zur Durchführung des Verfahrens ausgerüsteten Anhänger mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 7 und ein zur Durchführung des Verfahrens ausgerüstetes Zugfahrzeug mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 10. Die Erfindung eignet sich gleichermaßen für Personenkraftwagenwie für Lastkraftwagenanhänger oder auch Kraftrad-Anhänger. Die Anhänger können ein- oder mehrachsig sein und insbesondere in letzterem Fall eine gelenkte Achse aufweisen. Die Erfindung ist auch auf ein Zugfahrzeug mit mehreren Anhängern, also auf einen an einen anderen Anhänger angehängten Anhänger anwendbar. Dabei weisen vorzugsweise jedoch nicht zwingend alle Anhänger eine erfindungsgemäße Bremsregelung auf.

Unter einer Bremsregelung eines Anhängers im Sinne der Erfindung soll eine Regelung oder auch Steuerung einer Bremskraft oder eines Bremsmoments von Radbremsen des Anhängers verstanden werden, wobei Bremskraft und Bremsmoment normalerweise einander proportional sind. Voraussetzung für die Erfindung ist, dass der Anhänger links und rechts unterschiedlich hohe Bremskräfte ermöglicht, d.h. es muss eine verschieden hohe Bremskraft an den Radbremsen eines linken und eines rechten Rads des Anhängers einstellbar sein. Grundsätzlich kann es genügen, wenn die Bremskraft einer Radbremse eines Rades des Anhängers gegenüber den anderen Radbremsen des Anhängers erhöhbar und verringerbar ist.

Aus der EP 686 839 A2 ist eine Anhängerkupplung für Kraftfahrzeug-Anhänger mit einer Längskraft- und zusätzlich einer Vertikalkraftmesseinrichtung bekannt. Ausgeführt ist die bekannte Kraftmesseinrichtung als elastisch verformbares Zwischenteil, welches mit Teilen der Anhängerkupplung verschraubt ist. Von einem Zugfahrzeug auf einen Anhänger übertragene Kräfte werden über das Zwischenteil übertragen und verformen dieses elastisch. Die Verformungen des Zwischenteils durch Längs- und Vertikalkräfte werden mit Dehnmessstreifen gemessen und aus den Verformungen die Längs- und die Vertikalkraft errechnet. Dabei ist eine Längskraft eine in oder entgegen einer Fahrtrichtung von einem Zugfahrzeug über die Anhängerkupplung auf einen Anhänger übertragene Zug- oder Druckkraft und die Vertikalkraft eine vom Anhänger über die Anhängerkupplung auf das Zugfahrzeug übertragene Kraft in vertikaler Richtung. Die Vertikalkraft hat insbesondere beim Bremsen eines einachsigen Anhängers Bedeutung, sie drückt die Anhängerkupplung beim Bremsen nach unten. Die über die Anhängerkupplung übertragene Längskraft kann als zusätzliche Regelgröße in der Regelung eines Antiblockiersystems des Zugfahrzeugs und/oder des Anhängers verarbeitet werden, die Vertikalkraft (auch als Stützkraft bezeichnet) dient insbesondere der Prüfung auf Überlastung.

Vorteile der Erfindung

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren gemäß Anspruch 1 wird eine Querkraft im Bereich einer Anhängerkupplung gemessen und der Anhänger wird in Abhängigkeit von der Querkraft links und/oder rechts gebremst. Die Messung der Querkraft muss nicht unmittelbar an der Anhängerkupplung erfolgen, sie kann beispielsweise auch an einer Anhängerdeichsel oder im Bereich einer Befestigung der Kupplung am Zugfahrzeug gemessen werden. Es ist ein Messwert, insbesondere eine Kraft zu messen, die von der Querkraft abhängig ist, die über die Anhängerkupplung vom Zugfahrzeug auf den Anhänger (oder umgekehrt) übertragen wird. Es ist nicht zwingend erforderlich, dass die Höhe der von der Anhängerkupplung übertragenen Querkraft selbst bestimmt werden kann. Dies soll mit der Formulierung, dass die Querkraft im Bereich einer Anhängerkupplung gemessen wird, zum Ausdruck gebracht werden. Tritt eine Querkraft an der Anhängerkupplung auf, werden Radbremsen des Anhängers links und rechts verschieden stark oder nur auf einer Seite des Anhängers betätigt, so dass der Querkraft an der Anhängerkupplung entgegengewirkt wird. Steuerungs- und insbesondere Regelungsverfahren für die Betätigung der Radbremsen des Anhängers, die die Querkraft an der Anhängerkupplung teilweise oder vollständig ausgleichen oder eventuell auch überkompensieren sind aus der Regelungstechnik bekannt. Es ist eine Steuerung oder Regelung zu wählen, die zu einer Stabilisierung von Zugfahrzeug und Anhänger führt.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist auch für einen Anhänger anwendbar, der an einen anderen Anhänger anstatt an ein Zugfahrzeug angehängt ist, also für ein Gespann mit einem Zugfahrzeug und mehreren Anhängern.

Die Erfindung hat den Vorteil einer Fahrstabilisierung von Zugfahrzeug und/oder Anhänger bei Kurvenfahrt, auch bei dynamischen Manövern wie Spurwechsel und beim Bremsen sowohl bei Geradeausfahrt als auch insbesondere in einer Kurve. Das bekannte „Herausschieben" des Zugfahrzeugs durch den Anhänger beim Bremsen in einer Kurve lässt sich vermeiden oder zumindest mindern. Es lässt ich ein Fahrverhalten des Zugfahrzeugs mit Anhänger erzielen, das dem Fahrverhalten des Zugfahrzeugs ohne Anhänger zumindest näherungsweise entspricht. Auch einem Anhängerpendeln bei Geradeausfahrt wirkt die Erfindung entgegen. Das Zugfahrzeug mit Anhänger ist für den Fahrzeugführer einfacher beherrschbar.

Die Unteransprüche haben vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Gegenstand.

Vorzugsweise wird außer der Querkraft auch die Längskraft im Bereich der Anhängerkupplung gemessen (Anspruch 2). Dadurch lässt sich die Funktion einer mechanischen Auflaufbremse bei fremdenergiebetätigten, also beispielsweise elektromechanisch, pneumatisch oder hydraulisch betätigten Anhänger-Bremsanlagen, nachbilden. Des Weiteren kann die Längskraft als Regelgröße in einer Blockierschutzregelung und/oder in der Regelung der Bremsung auf der linken und der rechten Seite des Anhängers zur Stabilisierung von Zugfahrzeug und Anhänger verarbeitet werden.

Anspruch 3 sieht zusätzlich die Messung der Vertikalkraft im Bereich der Anhängerkupplung vor, die als zusätzliche Regelgröße verarbeitet oder zur Prüfung einer Überlastung herangezogen werden kann.

Vorteilhaft für die Regelung der Bremsung des Anhängers links und rechts zur Stabilisierung von Zugfahrzeug und Anhänger ist, wenn gemäß Anspruch 4 die Bremskraft an den gebremsten Rädern des Anhängers gemessen wird. Einrichtungen zur Bremskraftmessung an Radbremsen sind bekannt.

Die Ansprüche 7 – 9 und 10 – 12 sehen eine Ausrüstung eines Anhängers bzw. eines Zugfahrzeugs mit einer Kraftmesseinrichtung vor um das erfindungsgemäße Verfahren durchführen zu können. Vorzugsweise wird der Anhänger mit der Kraftmesseinrichtung ausgerüstet, so dass die Bremsanlage zum unterschiedlich starken Bremsen des Anhängers links und rechts vollständig am Anhänger verwirklicht und unabhängig vom Zugfahrzeug ist.

Zeichnung

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

1 eine Anhängerkupplung gemäß der Erfindung in perspektivischer Darstellung; und
2 ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Bremsregelung eines Kraftfahrzeug-Anhängers
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
1 zeigt eine Anhängerkupplung 10 mit einem ersten Kupplungsteil 12, das an einem im Übrigen nicht dargestellten Zugfahrzeug angebracht ist, und mit einem zweiten Kupplungsteil 14, das an einem im Übrigen nicht dargestellten Anhänger angebracht ist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist das erste Kupplungsteil 12 ein Anhängehaken, wie er an Personenkraftwagen üblich ist, und das zweite Kupplungsteil 14 ein Kupplungsbecher, wie er an Anhängern für Personenkraftwagen üblich ist. Die Erfindung ist allerdings gleichermaßen beispielsweise an Kupplungen für Lastkraftwagen ausführbar. Das am Anhänger angebrachte zweite Kupplungsteil 14 ist an einer Deichsel 16 befestigt, die mit Dehnmessstreifen 18, 20, 22 versehen ist. Die Dehnmessstreifen 18, 20, 22 bilden eine Kraftmesseinrichtung, sie sind so ausgerichtet, dass mit der Anhängerkupplung 10 übertragene Quer-, Längs- und Vertikalkräfte gemessen werden können.
Auch das erste Kupplungsteil 12 ist mit Dehnmessstreifen 24, 26, 28 versehen, mit denen mit der Anhängerkupplung 10 übertragene Quer-, Längs- und Vertikalkräfte gemessen werden können. Die Dehnmessstreifen 18, 20, 22, 24, 26, 28 bilden zwei Kraftmesseinrichtungen am ersten Kupplungsteil 12 und am zweiten Kupplungsteil 14. Es genügt eine der beiden Kraftmesseinrichtungen entweder am ersten oder am zweiten Kupplungsteil 12, 14 und es ist auch nur eine der beiden Kraftmesseinrichtungen vorgesehen. Mit der Zeichnung sollen lediglich beide Möglichkeiten veranschaulicht werden. Vorzugsweise wird die Kraftmesseinrichtung 18, 20, 22 an dem dem Anhänger zugeordneten zweiten Kupplungsteil 14 vorgesehen, damit alle erfindungswesentlichen Komponenten ausschließlich am Anhänger vorhanden sind. Die Dehnmessstreifen als Kraftmesseinrichtungen sind beispielhaft, es sind an sich beliebige Kraftmesseinrichtungen oder Kraftmessvorrichtungen möglich, mit denen die Quer-, Längs- und/oder Vertikalkräfte an der Anhängerkupplung 10 messbar sind. Auch genügt für eine einfache Ausführungsform der Erfindung die Messung der Querkraft.
Der nicht dargestellte Anhänger ist mit einer Fremdenergiebremsanlage, beispielsweise einer elektromechanischen, pneumatischen oder hydraulischen Bremsanlage ausgerüstet, wobei zumindest die Bremskraft eines Anhängerrades auf jeder Seite des Anhängers verschieden von einer Bremskraft der anderen Anhängerrädern eingestellt werden kann.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird anhand des in 2 dargestellten Blockschaltbilds erläutert, wobei die Bezugszahlen die jeweiligen Verfahrensschritte im Blockschaltbild bezeichnen: Während eines Fahrbetriebs eines Zugfahrzeugs, an das mit der in 1 dargestellten Anhängerkupplung 10 ein Anhänger angehängt ist, wird eine mit der Anhängerkupplung 10 übertragene Querkraft 30 gemessen. Tritt eine Querkraft 30 auf, wird davon eine Bremskraftdifferenz 36 für eine linke und eine rechte Anhängerseite ermittelt und es werden linke und rechte Anhängerräder verschieden stark gebremst um die Querkraft 30 an der Anhängerkupplung 10 zu verringern. Bei einer niedrigen Querkraft 30 braucht nicht gebremst zu werden. Die Bremsung erfolgt so, dass der Anhänger und das Zugfahrzeug stabilisiert werden. Regelalgorithmen für die Ermittlung der Bremskraftdifferenz sind aus der Regelungstechnik bekannt, es wird ein Regelalgorithmus gewählt, der zu der gewünschten Stabilisierung von Zugfahrzeug und Anhänger führt. Auch kann die Ermittlung der Bremskraftdifferenz auf der linken und der rechten Anhängerseite kennfeldgesteuert erfolgen. Einem Anhängerpendeln und einem „Herausschieben" des Zugfahrzeugs bei Kurvenfahrt und insbesondere beim Bremsen in einer Kurve wird durch das erfindungsgemäße Verfahren entgegengewirkt, das Zugfahrzeug verhält sich mit Anhänger nahezu so wie ohne Anhänger.
Vorzugsweise wird zusätzlich zur Querkraft 30 auch die mit der Anhängerkupplung 10 übertragene Längskraft 30 gemessen, sie geht als zusätzliche Regelgröße in die Ermittlung der Bremskraftdifferenz 36 für die linke und die rechte Anhängerseite ein und dient der Ermittlung einer Gesamtbremskraft 34 des Anhängers. Durch Messung der Längskraft an der Anhängerkupplung 10 lässt sich eine Auflaufbremsfunktion verwirklichen, wie sie von mechanischen Auflaufbremsen her bekannt ist.
Die Messung der Vertikalkraft 30 an der Anhängerkupplung 10 dient insbesondere der Überwachung einer Überlastung der Anhängerkupplung 10 und sie kann ebenfalls als zusätzliche Regelgröße in die Ermittlung der Gesamtbremskraft 34 und der Bremskraftdifferenz 36 zwischen links und recht eingehen. Des Weiteren lässt sich mit der Längs- und/oder der Vertikalkraftmessung 30 eine Masse des Anhängers zumindest näherungsweise berechnen. Es ist dadurch möglich, ein Signal 38 an einen Fahrzeugführer zu geben, das diesen darüber informiert, dass ein Anhänger angehängt ist und/oder zusätzlich die Masse des angehängten Anhängers zumindest ungefähr anzuzeigen.
Als zusätzliche Eingangsgröße für die Ermittlung der Gesamtbremskraft 34 kann ein Sollbremswert 40 verarbeitet werden. Der Sollbremswert 40 wird beispielsweise von einer Stellung eines Fußbremspedals des Zugfahrzeugs, einem hydraulischen oder pneumatischen Bremsdruck des Zugfahrzeugs oder dgl. abgeleitet. Zur Ermittlung der Gesamtbremskraft 34 des Anhängers genügt entweder der Sollbremswert 40 oder die Messung der Längskraft 30 an der Anhängerkupplung 10, vorzugsweise werden allerdings beide Größen verarbeitet. Die Regelung der Bremskraft der einzelnen Räder des Anhängers 36 lässt sich verbessern wenn die tatsächliche Bremskraft von Radbremsen der Anhängerräder 42 gemessen wird. Bremskraftmesseinrichtungen und -an ordnungen für und an Radbremsen zur Bremskraftmessung 42 sind an sich bekannt.
Sofern der Anhänger mehrachsig ist kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zusätzlich eine Achsbremskraftverteilung 44 für den Anhänger ermittelt werden.
Die Erfindung eignet sich insbesondere für Anhänger, die für eine Blockierschutzregelung ausgerüstet sind, da deren Bremsanlagen für eine radindividuelle Bremsung ausgerüstet sind und dadurch unterschiedlich starkes Bremsen auf beiden Anhängerseiten ermöglichen. Zusätzlich erforderlich ist lediglich die Kraftmesseinrichtung 18, 20, 22; 24, 26, 28 sowie ein weiterentwickeltes elektronisches Steuergerät, das außer der Blockierschutzregelung auch die Bremskraftregelung des Anhängers in Abhängigkeit von den mit der Anhängerkupplung 10 übertragenen Kräften vornimmt.

Claims

Verfahren zur Bremsregelung eines Kraftfahrzeug-Anhängers, wobei der Anhänger eine Bremsanlage aufweist, die links und rechts verschiedene Bremskräfte ermöglicht, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich einer Anhängerkupplung (10, 12, 14) eine Querkraft gemessen und der Anhänger in Abhängigkeit von der Querkraft links und/oder rechts gebremst wird.
Verfahren zur Bremsregelung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich einer Anhängerkupplung eine Längskraft gemessen und der Anhänger in Abhängigkeit von der Längskraft gebremst wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Anhängerkupplung (10, 12, 14) eine Vertikalkraft gemessen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Bremskraft des Anhängers links und rechts gemessen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Signal (38), dass ein Anhänger angehängt ist, an ein Zugfahrzeug übertragen wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Signal (38) über eine Masse des angehängten Anhängers an das Zugfahrzeug übertragen wird.
Kraftfahrzeug-Anhänger mit einer Bremsanlage, die links und recht verschiedene Bremskräfte ermöglicht, dadurch gekennzeichnet, dass der Anhänger eine Querkraftmesseinrichtung (18) im Bereich eines am Anhänger angebrachten Kupplungsteils (14) einer Anhängerkupplung (10) aufweist.
Kraftfahrzeug-Anhänger nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Anhänger eine Längskraftmesseinrichtung (20) im Bereich eines am Anhänger angebrachten Kupplungsteils (14) einer Anhängerkupplung (10) aufweist.
Kraftfahrzeug-Anhänger nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Anhänger eine Vertikalkraftmesseinrichtung (22) im Bereich eines am Anhänger angebrachten Kupplungsteils (14) einer Anhängerkupplung (10) aufweist.
Zugfahrzeug für einen Kraftfahrzeug-Anhänger, mit einem Kupplungsteil einer Anhängerkupplung, dadurch gekennzeichnet, dass das Zugfahrzeug eine Querkraftmesseinrichtung (24) im Bereich des Kupplungsteils (12) aufweist.
Zugfahrzeug für einen Kraftfahrzeug-Anhänger nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Zugfahrzeug eine Längskraftmesseinrichtung (26) im Bereich des Kupplungsteils (12) aufweist.
Zugfahrzeug für einen Kraftfahrzeug-Anhänger nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Zugfahrzeug eine Vertikalkraftmesseinrichtung (28) im Bereich des Kupplungsteils (12) aufweist.