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WO2024223210A1 - Verfahren zum bestimmen einer bremsgrösse für ein fahrzeug - Google Patents

Verfahren zum bestimmen einer bremsgrösse für ein fahrzeug Download PDF

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Publication number
WO2024223210A1
WO2024223210A1 PCT/EP2024/058446 EP2024058446W WO2024223210A1 WO 2024223210 A1 WO2024223210 A1 WO 2024223210A1 EP 2024058446 W EP2024058446 W EP 2024058446W WO 2024223210 A1 WO2024223210 A1 WO 2024223210A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
braking
vehicle
bellows
pressure
bellows pressure
Prior art date
Application number
PCT/EP2024/058446
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Steffen Gerlach
Axel Stender
Alexander Rodenberg
Christoph Schowe
Original Assignee
Zf Cv Systems Global Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zf Cv Systems Global Gmbh filed Critical Zf Cv Systems Global Gmbh
Publication of WO2024223210A1 publication Critical patent/WO2024223210A1/de

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T17/00—Component parts, details, or accessories of power brake systems not covered by groups B60T8/00, B60T13/00 or B60T15/00, or presenting other characteristic features
    • B60T17/18—Safety devices; Monitoring
    • B60T17/22—Devices for monitoring or checking brake systems; Signal devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T13/00—Transmitting braking action from initiating means to ultimate brake actuator with power assistance or drive; Brake systems incorporating such transmitting means, e.g. air-pressure brake systems
    • B60T13/10—Transmitting braking action from initiating means to ultimate brake actuator with power assistance or drive; Brake systems incorporating such transmitting means, e.g. air-pressure brake systems with fluid assistance, drive, or release
    • B60T13/66—Electrical control in fluid-pressure brake systems
    • B60T13/662—Electrical control in fluid-pressure brake systems characterised by specified functions of the control system components
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T8/00—Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force
    • B60T8/17—Using electrical or electronic regulation means to control braking
    • B60T8/172—Determining control parameters used in the regulation, e.g. by calculations involving measured or detected parameters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T2270/00—Further aspects of brake control systems not otherwise provided for
    • B60T2270/40—Failsafe aspects of brake control systems
    • B60T2270/406—Test-mode; Self-diagnosis

Definitions

  • the disclosure relates to a method for determining a braking variable for a vehicle, in particular a commercial vehicle, wherein the vehicle, in particular a commercial vehicle, has a pneumatic suspension system with a bellows and a pressure sensor for detecting a bellows pressure of the bellows.
  • the disclosure also relates to a computer program and/or computer-readable medium, a control device for a vehicle, in particular a commercial vehicle, and a vehicle, in particular a commercial vehicle, with a pneumatic suspension system with a bellows and a pressure sensor for detecting a bellows pressure of the bellows.
  • the vehicle in particular a commercial vehicle, is referred to below as a vehicle.
  • a vehicle has a plurality of wheels.
  • One or more of the wheels each have a wheel contact surface in contact with the ground.
  • a braking force can refer to the force acting on each wheel contact surface in the longitudinal direction of the vehicle against the driving speed when the vehicle is braking or decelerating. The braking force cannot be determined precisely during operation, i.e. while driving or braking, because no sensors can be arranged on the tire contact surfaces to measure the braking force.
  • Monitoring the braking force and/or a braking variable related to the braking force may be desirable in order to obtain information about a condition or possible defects of a brake generating the braking force, a braked wheel and/or a component of the braked wheel or the brake.
  • a so-called onboard measurement may be of interest in order to monitor the current braking performance of a vehicle, for example to carry out an automated driving function, to take prescribed maintenance intervals into account and/or to plan maintenance and/or inspections.
  • the condition can be determined, for example, as part of legally and/or operationally defined checks.
  • the condition and possible defects are difficult to determine during operation. Some processes, such as a change in the brake pad, can occur gradually, which can make it difficult for the driver of the vehicle to perceive.
  • a reduction in the braking effect of one brake can be compensated for by another brake, particularly in a multi-unit vehicle.
  • EP 3 753 794 A1 discloses a method for monitoring a braking performance of a vehicle, in particular a trailer of a commercial vehicle.
  • the method comprises: collecting sensor data from various sensors, the sensor data being associated with braking events; determining at least one braking performance value using the sensor data based on at least one of the following analyses: (i) a statistical analysis based on multiple regression; (ii) a braking force loss analysis based on a comparison of wheel speed values of different wheels; (iii) an air suspension pressure analysis based on a comparison of a change in an air suspension pressure during braking.
  • the method further comprises detecting a malfunction of at least one brake of at least one wheel based on the determined at least one braking performance value.
  • the suspension pressure analysis can comprise: determining the air suspension pressure on one or more wheels based on sensor signals from one or more height sensors for controlling or measuring one or more bellows.
  • WO 2016/030699 A1 discloses a method for monitoring the braking performance of a vehicle.
  • the method comprises, for at least some of the braking events: determining a braking request; determining a vehicle deceleration; defining a first data set of braking events, each braking event in the data set comprises a particular braking request and a particular vehicle deceleration; applying a statistical trend analysis method to the data set to generate a vehicle deceleration and braking request trend; providing a vehicle deceleration and braking request reference; and comparing at least one trend value to at least one reference value. From this comparison it is possible to determine whether the braking system is operating within an acceptable limit.
  • An apparatus for implementing the method is also disclosed.
  • the braking events can be categorized into a plurality of categories based on a vehicle load.
  • Direct braking force measurement is also known from the state of the art.
  • the patent application DE 10 2022 127 155.2 which had not yet been published on the filing date of the disclosure, describes a method for monitoring the braking effect of a vehicle with chassis, wheels, brakes and electronic braking system.
  • a trailer vehicle with supporting bellows is disclosed, with a pressure sensor arranged on a supporting bellows, the data of which represents an axle load and is transmitted to the brake control unit.
  • the axle load can be recorded for the calculation of a target braking force.
  • the invention is based on the object of enriching the state of the art and enabling an improved determination of a braking variable.
  • the invention solves the problem of determining the braking variable effectively and reliably, in a multi-unit vehicle, also independently of influences from different vehicle components.
  • a method for determining a braking variable for a vehicle in particular a commercial vehicle, is provided.
  • the vehicle in particular a commercial vehicle, has a pneumatic suspension system with a bellows and a pressure sensor for detecting a bellows pressure of the bellows, and the method comprises: detecting the bellows pressure; determining a bellows pressure change based on the bellows pressure; and determining the braking variable based on the bellows pressure change.
  • the bellows is designed to control the position of the wheel relative to, for example, a vehicle frame.
  • the pressure within the bellows can change, for example through pressure control that counteracts the force, through compression of the bellows or through expansion of the bellows. Braking the vehicle can therefore lead to a change in the bellows pressure.
  • the bellows pressure can be detected by sensors in order to determine the change in the bellows pressure.
  • the change in bellows pressure can be used to determine the braking force.
  • the change in bellows pressure can be multiplied by a constant that is particularly specific to the vehicle or vehicle type and/or other contributions can be taken into account to increase accuracy. This makes it possible to carry out an on-board measurement of the braking force of a vehicle and in particular of a trailer. In the case of a trailer in particular, the braking force can be determined largely independently of the influence of the towing vehicle.
  • Determining the braking force avoids the need for additional sensors such as height sensors, force sensors or strain gauges and enables the braking force to be determined reliably and effectively. It is possible to avoid, for example, having to take a height measurement and converting a height change into a volume change of the bellows using a complicated relationship in order to determine the braking force.
  • the bellows pressure change corresponds to a difference between the bellows pressure and a reference bellows pressure at and/or before the braking variable is applied. It was recognized that without the braking variable being applied, i.e. before a braking process or braking, the bellows has a bellows pressure that is set to operate the air spring system. The pressure changes due to the braking process and the effect of the braking variable. The bellows pressure at and/or before the braking variable is applied can therefore be a suitable reference bellows pressure for determining the bellows pressure change. The bellows pressure change can then be the difference between the detected bellows pressure during the braking process and the reference bellows pressure.
  • the braking force can be determined taking into account the length of an axle guide that is rotatably mounted on a vehicle frame and the height of the axle guide bearing. It was recognized that the axle guide forms a lever that can transfer the braking force from the wheel to the bellows.
  • the vehicle has the bearing for the rotatable or pivotable bearing of the axle guide. The bearing is arranged at a height above a surface or relative to a wheel contact surface. Based on the length of the axle guide and the height of the bearing, the braking force can be determined depending on the force acting on the bellows and thus the pressure change. Alternatively or additionally, the braking force can be determined taking into account the ratio of the length and the height. The Height, length and their ratio or quotient are vehicle-specific or vehicle type-specific constants.
  • the braking size can be determined taking into account the effective area of the bellows. It was recognized that a relationship between the bellows pressure and thus the change in the bellows pressure and the force acting on the bellows depends on the effective effective area of the bellows.
  • the effective effective area of the air spring bellows can be measured, entered and/or determined from data from a load-dependent braking force calculation.
  • the corresponding data is typically stored as a relationship between bellows pressure and braking force in a control unit of the vehicle, for example a brake control unit of a trailer vehicle.
  • the brake size can be determined taking into account an axle load shift. It was recognized that an axle load shift can lead to a change in bellows pressure. By taking the axle load shift into account, an additional contribution can be made to determining the brake size in order to increase the accuracy of the brake size.
  • the axle load shift is determined taking into account a vehicle deceleration, a center of gravity height, a kingpin braking force acting on a kingpin, a kingpin pin height, a number of axles and/or an effective wheelbase.
  • This allows variables relevant to driving dynamics and axle load shift to be taken into account in order to effectively increase the accuracy of the braking variable.
  • the pin braking force and the pin height the influence of braking on a towing vehicle on the axle load shift of a trailer vehicle can be taken into account.
  • the number of axles and the effective wheelbase resulting from the wheelbases of potentially several axles can simplify the consideration of the axle load shift.
  • the braking amount is determined when a braking process exceeds a minimum braking time. This enables the braking amount to be determined only when the forces acting on the bellows have reached a largely stationary state. It was recognized that even with constant brake pressure, the vehicle oscillates during braking due to its mass, which implies a bellows pressure resulting from the driving dynamics and braking, whereas the bellows pressure after oscillation is largely determined by braking.
  • the minimum braking duration can be 1 s to 3 s, for example 2 s, in order to enable an improved determination of the braking magnitude.
  • shorter braking can be considered, particularly taking into account the dynamics of the forces and/or moments. For example, brake pressure and bellows pressure gradients and/or higher time derivatives can be evaluated for this purpose.
  • the braking quantity can be determined in several braking processes, and the braking quantities assigned to the braking processes are statistically evaluated. For example, the braking quantities of the several braking processes can be averaged to enable a more precise determination of the braking quantity.
  • the braking variable includes a braking force and/or a deceleration.
  • the braking force can be the force acting on a wheel contact surface in the longitudinal direction of the vehicle against the driving speed when the vehicle is braking or decelerating.
  • the deceleration can be the ratio or quotient of the braking force and a load, in particular an axle load. This allows the braking variable to be determined depending on the application.
  • the vehicle in particular a commercial vehicle, has a braking system, a control unit for controlling the braking system and a data processing device, wherein the method for determining the braking variable comprises: transmitting the bellows pressure change and/or the bellows pressure from the control unit to the data processing device.
  • a vehicle-specific and/or vehicle-type-specific constant can be stored in the data processing device and/or the data processing device can be set up for wireless communication and retrieve a vehicle-specific and/or vehicle-type-specific constant from a server external to the vehicle. The determination of the braking variable can thus be carried out by the data processing device carried out.
  • the data processing device can transmit the bellows pressure change and/or the bellows pressure and optionally vehicle-specific parameters, such as the length of the trailing arms and reference forces, to the vehicle-external server to determine the braking amount.
  • the control unit can be a brake control unit or central control unit. This makes it possible to make the braking amount determination possible for existing vehicles without great effort, i.e. to provide an option for retrofitting. In the simplest case, such a retrofit can be an update of the data processing device.
  • the data processing device can be a telematics device.
  • a computer program and/or computer-readable medium comprising instructions which, when the program or instructions are executed by a computer, cause the computer to carry out the method described above and/or the steps of the method described above.
  • the computer program and/or computer-readable medium comprises instructions which, when the program or instructions are executed by a computer, cause the computer to implement a feature of the method described above described as optional or advantageous in order to achieve an associated technical effect.
  • a control device for a vehicle in particular a commercial vehicle, is provided.
  • the control device is designed to carry out the method described above.
  • the control device is designed to implement a feature of the method described above that is described as optional or advantageous in order to achieve an associated technical effect.
  • control unit for determining the braking variable is set up to transmit the bellows pressure change and/or the bellows pressure to a data processing device of the vehicle, in particular a commercial vehicle, which is different from the control unit.
  • the data processing device can thereby manage the determination of the braking variable. This ensures that the control unit, for example a brake control unit or a Central control unit of a trailer, only data relating to the bellows pressure or the change in bellows pressure must be processed, in particular recorded and transmitted.
  • the data processing device is optionally set up for wireless data transmission. This makes it possible for the bellows pressure change and/or the bellows pressure to be transmitted from the data processing device to a server external to the vehicle, whereby the braking variable can be determined by the server external to the vehicle. This means that the control unit and the data processing device can be designed to conserve resources. It also enables the option of retrofitting an existing vehicle, in particular a commercial vehicle, since only the bellows pressure change and/or the bellows pressure need to be recorded or transmitted to determine the braking variable.
  • a vehicle in particular a commercial vehicle, is provided with a pneumatic suspension system with a bellows and a pressure sensor for detecting a bellows pressure of the bellows and with a control device as described above connected to the pressure sensor.
  • the vehicle in particular a commercial vehicle, is a trailer of a multi-unit vehicle. This is used to determine the braking force in the trailer vehicle, in particular a semi-trailer.
  • the method described above can also be used in principle for towing vehicles or vehicles whose axles have chassis designs comparable to those of trailer vehicles and in which the braking torque is supported by the air bellows.
  • Fig. 1 is a schematic representation of a vehicle, in particular a commercial vehicle, according to one aspect of the invention
  • Fig. 2 is a schematic representation of a detail of a vehicle, in particular a commercial vehicle, according to one aspect of the invention
  • Fig. 3 is a schematic representation of a trailer as a vehicle, in particular a commercial vehicle, according to one aspect of the invention
  • Fig. 4 is a schematic representation of a trailer as a vehicle, in particular a commercial vehicle, according to one aspect of the invention.
  • Fig. 5 is a schematic representation of a flow chart of a method according to an aspect of the invention.
  • Fig. 6 braking forces obtained by a method according to one aspect of the invention as a function of the brake pressure
  • Fig. 7 shows braking forces obtained by a method according to one aspect of the invention as a function of the brake pressure.
  • Fig. 1 shows a schematic representation of a vehicle 200a, in particular commercial vehicle 200b, according to one aspect of the invention.
  • the vehicle 200a in particular commercial vehicle 200b, is referred to below as vehicle 200a, 200b.
  • vehicle 200a, 200b is a land vehicle.
  • vehicle 200a, 200b is a multi-unit vehicle 201, also referred to as a vehicle combination, and in the example shown has a towing vehicle 200d and a trailer 200c coupled to the towing vehicle 200b, also referred to as a trailer vehicle.
  • the vehicle 200a, 200b can also have several trailers 200c (not shown).
  • Such a vehicle 200a, 200b has a plurality of n schematically indicated axles 205.
  • the vehicle 200a, 200b has wheels 206 assigned to the respective axle 205 (see Fig. 2).
  • One or more of the wheels 206 contact a surface (not shown) with a wheel contact area.
  • a braking force FB (see Figs. 2 to 4) can act as a force acting on each wheel contact area in the vehicle's longitudinal direction against the driving speed when the vehicle 200a, 200b is braking or decelerating.
  • the braking force FB is a braking quantity B.
  • a braking AB is also a braking quantity B that the Deceleration of the vehicle 200a, 200b.
  • the braking AB is defined, for example, as the ratio of braking force FB and an axle load FA.
  • Fig. 2 shows a schematic representation of a detail of a vehicle 200a, in particular a commercial vehicle 200b, according to one aspect of the invention.
  • Fig. 2 shows an axle construction.
  • An axle construction of this type or one that acts in a fundamentally similar manner is typical for trailer vehicles.
  • the vehicle 200a, 200b accordingly has a vehicle frame 210.
  • the vehicle frame 210 is a sheet metal and/or tubular construction, has a load-bearing function, and chassis components are connected to the vehicle frame 210.
  • the vehicle 200a, 200b has a pneumatic suspension system 260 which has components connected to the frame.
  • the pneumatic suspension system 260 comprises in particular a bellows 265 or air spring bellows assigned to a wheel 206 and/or an axle 205.
  • the vehicle 200a, 200b comprises a device for providing compressed air for filling the bellows 265 (see Fig. 4). Filling the bellows 265 and/or venting the bellows 265 is possible through valves 297 (see Fig. 4) of the vehicle 200a, 200b.
  • the vehicle 200a, 200b comprises an axle tube 207 forming the axle 205.
  • the axle tube 207 is firmly connected at each side to an axle guide 220 of the vehicle 200a, 200b.
  • the axle guide 220 is rotatably connected to the vehicle frame 210 on one side of the axle guide 220 by a bearing 230 comprising a bolt.
  • the bellows 265 is arranged on the other side of the axle guide 220 facing away from the bearing 230, with the aid of which the vehicle 200a, 200b can be sprung and dampened and the axle 205 can optionally be adjusted in height.
  • the axle guide 220 is connected to the axle tube 207.
  • a distance 11 between the bearing 230 and the axle 205 or the axle tube 207 defines a length of a acting lever. The distance 11 between the bearing 230 and the axle 205 can be measured and is a vehicle-specific or vehicle-type-specific constant.
  • the vehicle 200a, 200b comprises a pressure sensor 270.
  • the pressure sensor 270 is designed to measure a bellows pressure pB.
  • the pressure sensor 270 can be designed to measure bellows pressures pB of several bellows 265 (see Fig. 4).
  • the bellows pressure pB is the pressure that prevails in the interior of the bellows 265.
  • the bellows 265 has an effective area Aeff, which together with the bellows pressure pB defines a force transmitted by the bellows 265.
  • the bearing 230 is arranged at a height h.
  • the height h is defined as the vertical distance between the bearing 230 and the ground and/or the wheel contact area.
  • the height h can be measured and/or can be estimated by a radius of the wheel 206.
  • the height h is essentially a vehicle-specific or vehicle-type-specific constant.
  • the axle guide 220 has a length I0 of the axle guide 220.
  • the length I0 of the axle guide 220 is defined as the distance between the bearing 230 and the bellows 265 along the axle guide 220.
  • the length I0 of the axle guide 220 thus defines a length of a lever arm supported on the bearing 230 and acting on the bellows 265.
  • the length I0 of the axle guide 220 can be measured and is a vehicle-specific or vehicle-type-specific constant.
  • the vehicle 200a, 200b has a braking system 290 (see Fig. 4) not shown in Fig. 2 for braking the wheel 206.
  • the braking system 290 is designed to exert a braking torque on the wheel 206 in order to decelerate the rotational movement of the wheel 206 by means of a braking force FB acting on the wheel contact surface. Due to the construction shown in Fig. 2, a braking torque acting on the wheel 206 and thus the braking force FB leads to a counterforce on the bellows 265 or to a braking force FBB on the bellows 265. The braking force FB thus leads to a bellows pressure change pD in the bellows 265.
  • the bellows pressure pB and thus the bellows pressure change pD as well as a braking pressure BP, with which the braking system 290 is acted upon can be measured by the pressure sensor 270 and can be transmitted to a control unit 250 of the vehicle 200a, 200b (see Fig. 3 and 4).
  • Forces FBA, FBS, FBB act on the bellows 265, which include the following components: a static force FBS on the bellows 265, i.e. a force resulting from a static contribution of the axle load FA; a braking force FBB from a support of the braking torque, and a force FBA due to an axle load shift S, i.e. a dynamic axle load shift during deceleration or a dynamic contribution of the axle load FA.
  • FBA+FBS+FBB pB x 2 x Aeff.
  • the sum of the force FBA on the bellows 265 due to the axle load shift S plus the static force FBS on the bellows 265 plus the braking force FBB on the bellows 265 is equal to twice the product of the bellows pressure pB and the effective area Aeff.
  • the number two results from the number of bellows 265 per axle 205, is a vehicle-specific or vehicle type-specific constant and can be a different whole number in other embodiments.
  • the effective area Aeff of the bellows 265 can be measured or determined from data of a load-dependent braking force calculation or taken from the data sheets of the bellows or axle manufacturers and is a vehicle-specific or vehicle-type-specific constant.
  • the corresponding data of the load-dependent braking force calculation are typically stored in a control unit 250, in particular a brake control unit of a trailer vehicle.
  • a relationship between a mass of the vehicle 200a, 200b and the bellows pressure pB is typically stored in the control unit 250.
  • the effective area Aeff is then given as (mb-mu) xgx 11 / (2 x (pb-pu) x I0), where mb is the mass of the loaded vehicle 200a, 200b, mu is the mass of the unloaded vehicle 200a, 200b, pb is the bellows pressure pB of the loaded vehicle 200a, 200b, pu is the Bellows pressure pB of the unloaded vehicle 200a, 200b, 10 is the length of the axle guide 220, 11 is the distance between the bearing 230 and the axle 205, and g is the location factor.
  • a suitable reference pressure pRef can be created for the bellows pressure change pD, so that only one evaluation of the bellows pressure change pD is necessary during braking.
  • the bellows pressure change pD describes the increase in the bellows pressure pB during braking compared to the bellows pressure pB before braking.
  • the maximum bellows pressure pB during braking can be used to calculate the bellows pressure change pD in order to calculate the bellows pressure change pD using the reference pressure pRef.
  • the term 2 x Aeff x 10 / h is a vehicle-specific or vehicle-type-specific constant.
  • a vehicle-specific or vehicle-type-specific constant can be stored in the memory of the control unit 250, for example.
  • the bellows 265 of these axles 205 are connected to one another entirely or at least side by side.
  • the braking force FB of the vehicle 200a, 200b and/or the axle assembly can thus be determined.
  • Fig. 3 shows a schematic representation of a trailer 200c as a vehicle 200a, in particular a commercial vehicle 200b, according to one aspect of the invention.
  • One axle 205 or several axles 205 and the pneumatic suspension system 260 of the trailer 200c can be designed as described with reference to Fig. 2.
  • Fig. 3 is described with reference to Figs. 1 and 2.
  • the trailer 200c In order for the trailer 200c to be coupled to the towing vehicle 200d (see Fig. 1 ), the trailer 200c has a kingpin 280 according to Fig. 3, via which forces can be transmitted between the trailer 200c and the towing vehicle 200d.
  • a pin braking force FBZ i.e. a force acting on the kingpin 280 via the towing vehicle 200d onto the trailer 200c or in particular its horizontal component
  • the pin braking force FBZ results from the fact that the towing vehicle 200d brakes the mass of the trailer 200c, which rests on a fifth wheel plate of the towing vehicle 200d.
  • the kingpin 280 is arranged at a pin height hZ as a vertical distance between the kingpin 280 and the ground and/or the wheel contact area.
  • the pin height hZ is a vehicle-specific or vehicle-type-specific constant.
  • the trailer 200c has a center of gravity 202.
  • a uniform load of the trailer 200c can be assumed.
  • the driving dynamics of the trailer 200c can be characterized by a vehicle deceleration D during a braking process.
  • the center of gravity 202 is arranged at a center of gravity height hM, which is estimated and/or calculated from data from the braking calculation of the vehicle 200a, 200b. can be taken. Deviations from the assumptions, for example between the assumed and actual center of gravity height hM, only lead to insignificant deviations in the following considerations.
  • the center of gravity height hM is essentially a vehicle-specific or vehicle-type-specific constant.
  • the calculation of the braking quantity B or the braking force FB and/or the braking AB can be improved.
  • assumptions are made, e.g. for the center of gravity height hM and the kingpin force FBZ transmitted by the kingpin 280.
  • the dynamic axle load shift S during braking leads to a relief of the rear axle assembly of the semi-trailer and thus to a force FBA on the bellows 265 due to the axle load shift S.
  • the effective wheelbase leff is a measure of the horizontal distance between the kingpin 280 and the axles 205 and defines a length of a lever acting on the kingpin 280 and supported by the axles 205.
  • the effective wheelbase leff is defined relative to the effective contact point.
  • the effective contact point is arranged on a second, middle axle 205; with two equally loaded axles 205, the effective contact point is arranged exactly between the two axles 205.
  • the deceleration D of the vehicle 200a, 200b can be measured using an acceleration sensor and/or wheel speed sensors.
  • the other geometric data result from the design of the vehicle 200a, 200b and are vehicle-specific or vehicle type-specific constants. From the above equation for the axle load shift it is clear that the influences of the axle load shift are small due to the long effective wheelbase leff of the semitrailer or trailer 200c in relation to the center of gravity height hM and the pin height hZ.
  • the vehicle 200a, 200b has the control unit 250.
  • the control unit 250 is, for example, a central control unit or a brake control unit.
  • the control unit 250 can be connected or is connected to the pressure sensor 170 (see Figs. 2 and 4) in order to detect the bellows pressure pB.
  • the vehicle 200a, 200b has a data processing device 255.
  • the data processing device 255 is set up for wireless communication with a server external to the vehicle (not shown).
  • the data processing device 255 is connected to the control unit 250 for communication purposes.
  • the control unit 250 can be set up to determine 130 the braking force FB or the braking variable B by transmitting 135 the bellows pressure change pD and/or the bellows pressure pB to the data processing device 255, which is different from the control unit 250.
  • the data processing device 255 can determine the braking variable B according to the method 100 according to Fig. 5 and/or transmit the data received from the control unit 250 to the server external to the vehicle, which determines the braking variable B.
  • the data processing device 255 is, for example, a telematics device.
  • Fig. 4 shows a schematic representation of a trailer 200c as a vehicle 200a, in particular a commercial vehicle 200b, according to one aspect of the invention.
  • the vehicle 200a, 200b according to Fig. 4 is the vehicle 200a, 200b described with reference to Fig. 3.
  • Fig. 4 is described with reference to Figs. 1 to 3.
  • the vehicle 200a, 200b has the axles 205 with the wheels 206 (not indicated in Fig. 4).
  • Each of the wheels 206 is assigned a brake cylinder 295 as part of the brake system 290.
  • the brake cylinder 295 of a respective wheel 206 can be subjected to the brake pressure BP in order to brake the wheel 206 or to exert a braking torque on the wheel 206.
  • Each of the wheels 206 is assigned a bellows 265 as part of the suspension system 260.
  • the bellows pressure pB is present in the bellows 265 of a respective wheel 206.
  • the brake pressure BP and the bellows pressure pB can be measured by the pressure sensor 270.
  • the pressure sensor 270 is a central pressure sensor 270 for measuring the brake pressures BP of several brake cylinders 295 and for measuring the bellows pressures pB of several bellows 265.
  • the vehicle 200a, 200b can have several pressure sensors 270 for measuring the pressure of one or more brake cylinders 295 and/or bellows 265.
  • the vehicle 200a, 200b has two compressed air lines 299 for conducting air pressure from a towing vehicle 200d (see Fig. 1) to the trailer 200c.
  • the vehicle 200a, 200b has two compressed air reservoirs 296 and a plurality of valves 297.
  • the vehicle 200a, 200b has a communication connection 298.
  • the communication connection 298 is set up for data transmission between the towing vehicle 200d and the trailer 200c.
  • the communication connection 298 can, for example, be designed in accordance with the standard ISO 7638-1:2018-05 "Road vehicles - Connectors for the electrical connection of towing vehicles and trailers - Part 2: Connectors for braking systems and braking equipment of vehicles with a nominal voltage of 24 V" from May 2018.
  • Fig. 5 shows a schematic representation of a flow chart of a method 100 according to one aspect of the invention.
  • the method 100 is a method 100 for determining a braking variable B for a vehicle 200a, commercial vehicle 200b. Such a vehicle 200a, 200b is described with reference to Figs. 1 to 4.
  • Fig. 5 is described with reference to Figs. 1 to 4.
  • the method 100 comprises: detecting 110 the bellows pressure pB.
  • a bellows pressure change pD is determined 120 based on the bellows pressure pB.
  • the bellows pressure change pD corresponds to a difference between the bellows pressure pB and a reference bellows pressure pRef at and/or before the effect of the braking variable B.
  • the braking quantity B is determined 130 based on the bellows pressure change pD.
  • the braking quantity B is determined 130 taking into account the length L0 of the axle guide 220 and the height h of the bearing 230 of the axle guide 220 and a ratio of the length L0 and the height h.
  • the braking quantity B is determined 130 taking into account an effective area Aeff of the bellows 265.
  • the determination 130 of the braking variable B takes place taking into account an axle load shift S.
  • the axle load shift S is determined taking into account a vehicle deceleration D, a center of gravity height hM, a kingpin braking force FBZ acting on a kingpin 280, a kingpin height hZ of the kingpin 280, a number n of axles 205 and/or an effective wheelbase leff.
  • the braking variable B is determined 130 when a braking process exceeds a minimum braking duration.
  • the braking variable B is determined 130 when several braking processes take place, and the braking variables B assigned to the braking processes are statistically evaluated.
  • the quality of the braking can be weighted in relation to its evaluability depending on the length of the braking process, the continuity and/or the level of the brake pressure. Braking processes that are easy to evaluate are given a higher weight in the evaluation. In other words, the braking forces FB are weighted in the statistical evaluation by multiplying them by weights, with more reliable braking forces FB being given a higher weight than possibly less reliable braking forces FB.
  • the braking variable B comprises a braking force FB and/or a braking AB.
  • the bellows pressure change pD and/or the bellows pressure pB are transmitted 135 to a data processing device 255 of the vehicle 200a, 200b that is different from the control unit 250.
  • the mechanical brake has a hysteresis of approximately 10%. This means that if the brake pressure BP is reduced or increased by 10% during braking, the braking force FB remains essentially the same due to friction effects. Accordingly, the value of the braking force FB can be different when the brake pressure BP is increased than when the brake pressure BP is reduced. Since the course of the braking pressure BP is known from the fact whether the braking is increased or reduced during braking, this effect can optionally be taken into account in the evaluation as a difference in the braking force FB that defines the hysteresis.
  • Fig. 6 shows braking forces FB obtained by a method 100 according to one aspect of the invention as a function of the braking pressure BP.
  • the square symbols show a first series of measurements of the braking force FB as a function of the braking pressure BP as reference values for the trailer 200c according to Fig. 1 to 4 with a raised lifting axle, i.e. a number n of two axles 205 in contact with the ground.
  • the reference values show a linear relationship between the braking force FB and the braking pressure BP.
  • the circular symbols show a second series of measurements of the braking force FB as a function of the braking pressure BP for the trailer 200c according to Fig. 1 to 4 with a raised lifting axle, i.e. a number n of two axles 205 in contact with the ground.
  • the braking force FB was determined as described with reference to Fig. 1 to 5 based on the bellows pressure change pD.
  • the series of measurements largely shows agreement and also a relationship that can be described as linear between the braking force FB and the braking pressure BP.
  • the triangular symbols show a third series of measurements comparable to the second series of measurements, where one of the four brake cylinders has been disconnected.
  • the trailer 200c therefore only brakes with three wheels and not with four 206.
  • a reduced braking force FB with a disconnected brake cylinder compared to the second series of measurements can be clearly seen. This means that, for example, a brake defect can be diagnosed based on the bellows pressure change pD.
  • Fig. 7 shows braking forces FB obtained by a method according to one aspect of the invention as a function of the braking pressure BP.
  • the square symbols show a first series of measurements of the braking force FB as a function of the braking pressure BP as reference values for the trailer 200c according to Fig. 1 to 3 with a raised lifting axle, i.e. a number n of two axles 205 in contact with the ground.
  • the reference values show a linear relationship between the braking force FB and the braking pressure BP.
  • the circular symbols show a second series of measurements of the braking force FB as a function of the braking pressure BP for the trailer 200c according to Fig. 1 to 4.
  • the braking force FB was determined based on the bellows pressure change pD, as described with reference to Fig. 1 to 5.
  • the series of measurements largely shows agreement and also a relationship between the braking force FB and the braking pressure BP that can be described as linear.
  • the triangular symbols show a third series of measurements comparable to the second series of measurements, whereby the third series of measurements shows the braking force FB of the multi-unit vehicle 201, i.e. the towing vehicle 200d and the trailer 200c. It can be seen that the measurements of the braking force FB are relatively independent of the behavior of the towing vehicle 200d, or the behavior of the towing vehicle 200d is comprehensively taken into account.

Landscapes

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Abstract

Verfahren (100) zum Bestimmen einer Bremsgröße (B) für ein Fahrzeug (200a), insbesondere ein Nutzfahrzeug (200b), wobei das Fahrzeug (200a), insbesondere Nutzfahrzeug (200b), ein pneumatisches Federungssystem (260) mit einem Balg (265) und einen Drucksensor (270) zum Erfassen eines Balgdrucks (pB) des Balgs (265) aufweist, wobei das Verfahren (100) aufweist: Erfassen (110) des Balgdrucks (pB); Ermitteln (120) einer Balgdruckänderung (pD) anhand des Balgdrucks (pB); und Bestimmen (130) der Bremsgröße (B) anhand der Balgdruckänderung (pD).

Description

VERFAHREN ZUM BESTIMMEN EINER BREMSGRÖSSE FÜR EIN FAHRZEUG
Die Offenbarung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen einer Bremsgröße für ein Fahrzeug, insbesondere ein Nutzfahrzeug, wobei das Fahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug, ein pneumatisches Federungssystem mit einem Balg und einen Drucksensor zum Erfassen eines Balgdrucks des Balgs aufweist. Die Offenbarung betrifft auch ein Computerprogramm und/oder computerlesbares Medium, ein Steuergerät für ein Fahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug, und ein Fahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug, mit einem pneumatischen Federungssystem mit einem Balg und einem Drucksensor zum Erfassen eines Balgdrucks des Balgs.
Das Fahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug, wird im Folgenden als Fahrzeug bezeichnet. Ein derartiges Fahrzeug weist eine Mehrzahl von Rädern auf. Eines oder mehrere der Räder kontaktiert mit jeweils einer Radaufstandsfläche einen Untergrund. Dabei kann eine Bremskraft die an jeder Radaufstandsfläche wirkende Kraft in Fahrzeuglängsrichtung gegen die Fahrgeschwindigkeit bei einem Abbremsen bzw. Verzögern des Fahrzeugs bezeichnen. Die Bremskraft ist im laufenden Betrieb, d. h. während einer Fahrt bzw. während einer Bremsung, nicht exakt ermittelbar, da an den Reifenaufstandsflächen keine Sensoren zur Messung der Bremskraft angeordnet werden können.
Die Bremskraft und/oder eine mit der Bremskraft zusammenhängende Bremsgröße zu überwachen kann erstrebenswert sein, um über Informationen über einen Zustand bzw. mögliche Defekte einer die Bremskraft erzeugenden Bremse, eines gebremsten Rades und/oder einer Komponente des gebremsten Rades bzw. der Bremse zu erlangen. Mit anderen Worten kann eine solche sogenannte Onboard-Messung von Interesse sein, um die aktuelle Bremsleistung eines Fahrzeugs beispielsweise zum Durchführen einer automatisierten Fahrfunktion zu überwachen, vorgeschriebenen Wartungsintervallen Rechnung zu tragen und/oder um Wartung und/oder Inspektionen zu planen. Der Zustand kann beispielsweise im Rahmen von gesetzlich und/oder betrieblich definierten Kontrollen festgestellt werden. Im laufenden Betrieb ist der Zustand und sind mögliche Defekte jedoch nur schwer feststellbar. Manche Prozesse, beispielsweise eine Veränderung des Bremsbelags, können schleichend erfolgen, was zu einer erschwerten Wahrnehmung durch einen Fahrer des Fahrzeugs führen kann. Ferner kann ein Nachlassen einer Bremswirkung einer Bremse durch eine andere Bremse, insbesondere bei einem mehrgliedrigen Fahrzeug, kompensiert werden.
Es ist aus dem Stand der Technik bekannt, die Bremskraft über Dehnmessstreifen oder Kraftsensoren, oder mittelbar über Höhensensoren zu messen.
EP 3 753 794 A1 offenbart ein Verfahren zur Überwachung einer Bremsleistung eines Fahrzeugs, insbesondere eines Anhängers eines Nutzfahrzeugs. Das Verfahren umfasst: Sammeln von Sensordaten von verschiedenen Sensoren, wobei die Sensordaten Bremsereignissen zugeordnet sind; Bestimmen mindestens eines Bremsleistungswerts unter Verwendung der Sensordaten basierend auf mindestens einer der folgenden Analysen: (i) einer statistischen Analyse basierend auf einer multiplen Regression; (ii) eine Bremskraftverlustanalyse basierend auf einem Vergleich von Radgeschwindigkeitswerten verschiedener Räder; (iii) eine Luftfederungsdrucksanalyse basierend auf einem Vergleich einer Änderung eines Luftederungsdrucks während des Bremsens. Das Verfahren umfasst ferner das Erfassen einer Fehlfunktion mindestens einer Bremse mindestens eines Rads basierend auf dem bestimmten mindestens einen Bremsleistungswert. Dabei kann die Federungsdruckanalyse umfassen: Bestimmen des Luftfederungsdrucks an einem oder mehreren Rädern, basierend auf Sensorsignalen von einem oder mehreren Höhensensoren zum Kontrollieren oder Messen eines oder mehrerer Bälge.
WO 2016/030699 A1 offenbart ein Verfahren zum Überwachen der Bremsleistung eines Fahrzeugs. Das Verfahren umfasst für zumindest einige der Bremsereignisse: Bestimmen einer Bremsanforderung; Bestimmen einer Fahrzeugverzögerung; Definieren eines ersten Datensatzes von Bremsereignissen, wobei jedes Bremsereignis in dem Datensatz eine bestimmte Bremsanforderung und eine bestimmte Fahrzeugverzögerung umfasst; Anwenden eines statistischen Trendanalyseverfahrens auf den Datensatz, um einen Fahrzeugverzögerungs- und Bremsanforderungstrend zu erzeugen; Bereitstellen einer Fahrzeugverzögerungsund Bremsanforderungsreferenz; und Vergleichen mindestens eines Trendwerts mit mindestens einem Referenzwert. Aus diesem Vergleich ist es möglich zu bestimmen, ob das Bremssystem innerhalb einer akzeptablen Grenze arbeitet. Eine Vorrichtung zum Implementieren des Verfahrens wird ebenfalls offenbart. Dabei können die Bremsereignisse in eine Mehrzahl von Kategorien anhand einer Fahrzeugzuladung kategorisiert werden.
Jedoch führen zusätzliche Sensoren zu einem erhöhten Aufwand, zu einem erhöhten Gewicht und zu erhöhten Kosten.
Es ist weiterhin möglich, die Bremskraft über eine Auswertung der Verzögerung eines mehrgliedrigen Fahrzeugs zu ermitteln. Jedoch kann eine derartige Auswertung fehlerbehaftet sein. Ferner kann eine derartige Auswertung nicht differenzieren, welches Fahrzeug eines mehrgliedrigen Fahrzeugs bzw. einer Kombination von Fahrzeugen für eine im Verhältnis zu einer Bremsanforderung zu große oder zu kleine Verzögerung verantwortlich ist. Dauerbremsen, wie beispielsweise Retarder, Motorbremsen oder auch elektrische Antriebsachsen, die zur Rekuperation der Bremsenergie genutzt werden, können zu einer nennenswerten Verzögerung führen und so das Ergebnis beeinflussen.
Aus dem Stand der Technik ist auch eine direkte Bremskraftmessung bekannt.
Die am Anmeldetag der Offenbarung noch nicht veröffentliche Patentanmeldung DE 10 2022 127 155.2 beschreibt ein Verfahren zur Überwachung der Bremswirkung eines Fahrzeugs mit Fahrwerk, Rädern, Bremsen und elektronischem Bremssystem. Dabei ist ein Anhängefahrzeug mit Tragbälgen offenbart, wobei an einem Tragbalg ein Drucksensor angeordnet ist, dessen Daten eine Achslast repräsentieren und zum Bremsensteuergerät übermittelt werden. Die Achslast kann für die Berechnung einer Soll-Bremskraft erfasst werden. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Stand der Technik zu bereichern und eine verbesserte Bestimmung einer Bremsgröße zu ermöglichen. Insbesondere löst die Erfindung die Aufgabe, die Bremsgröße effektiv und zuverlässig zu bestimmen, bei einem mehrgliedrigen Fahrzeug auch unabhängig von Einflüssen von verschiedenen Fahrzeuggliedern.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Bestimmen einer Bremsgröße für ein Fahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug, bereitgestellt. Dabei weist das Fahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug, ein pneumatisches Federungssystem mit einem Balg und einen Drucksensor zum Erfassen eines Balgdrucks des Balgs auf, und das Verfahren weist auf: Erfassen des Balgdrucks; Ermitteln einer Balgdruckänderung anhand des Balgdrucks; und Bestimmen der Bremsgröße anhand der Balgdruckänderung.
Dabei wurde erkannt, dass die Bremsgröße, die auf eines der Räder wirken kann, einen Einfluss auf den Druck innerhalb des Balgs haben kann. Ein Bremsen eines Rades führt zu einem an dem Rad wirkenden Bremsmoment und das Bremsmoment führt zu einer Kraft auf den Balg. Der Balg ist dabei dazu eingerichtet, eine Anordnung des Rades relativ zu beispielsweise einem Fahrzeugrahmen des Fahrzeugs zu kontrollieren. Dabei kann sich der Druck innerhalb des Balgs ändern, beispielsweise durch eine der Kraft entgegenwirkenden Druckregelung, durch ein Komprimieren des Balgs oder durch ein Ausdehnen des Balgs. Damit kann ein Bremsen des Fahrzeugs zu einer Änderung des Balgdrucks führen. Der Balgdruck kann sensorisch erfasst werden, um die Balgdruckänderung zu ermitteln.
Es wurde erkannt, dass es zwischen der Balgdruckänderung und der auf den Balg wirkenden Kraft einen Zusammenhang gibt und die auf den Balg wirkende Kraft von der Bremsgröße abhängt. Daher kann die Balgdruckänderung herangezogen werden, um die Bremsgröße zu bestimmen. Um die Bremsgröße zu bestimmen, kann die Balgdruckänderung mit einer insbesondere fahrzeugspezifischen oder fahrzeugtypspezifischen Konstante multipliziert werden und/oder weitere Beiträge können zur Erhöhung der Genauigkeit berücksichtigt werden. Damit ist eine Onboard-Messung der Bremsgröße eines Fahrzeugs und insbesondere eines Anhängefahrzeugs möglich. Insbesondere bei einem Anhängefahrzeug ist das Bestimmen der Bremsgröße weitestgehend unabhängig von Einflüssen des Zugfahrzeugs möglich. Das Bestimmen der Bremsgröße vermeidet die Notwendigkeit von zusätzlichen Sensoren, wie Höhensensoren, Kraftsensoren oder Dehnmessstreifen, und es ermöglicht eine zuverlässige und effektive Bestimmung der Bremsgröße. Es kann vermieden werden, dass beispielsweise eine Höhenmessung vorgenommen werden muss und eine Höhenänderung mittels eines komplizierten Zusammenhangs in eine Volumenänderung des Balgs umgerechnet werden muss, um auf die Bremskraft zu schließen.
Optional entspricht die Balgdruckänderung einer Differenz zwischen dem Balgdruck und einem Referenzbalgdruck an und/oder vor einer Wirkung der Bremsgröße. Dabei wurde erkannt, dass der Balg ohne eine Wirkung der Bremsgröße, also vor einem Bremsvorgang beziehungsweise einer Bremsung, einen Balgdruck aufweist, der zum Betreiben des Luftfedersystems eingestellt ist. Aufgrund des Bremsvorgangs und des Wirkens der Bremsgröße ändert sich der Druck. Damit kann der Balgdruck an und/oder vor der Wirkung der Bremsgröße ein geeigneter Referenzbalgdruck zum Ermitteln der Balgdruckänderung sein. Die Balgdruckänderung kann dann die Differenz aus dem erfassten Balgdruck während des Bremsvorgangs und dem Referenzbalgdruck sein.
Optional erfolgt das Bestimmen der Bremsgröße unter Berücksichtigung einer Länge eines drehbar an einem Fahrzeugrahmen gelagerten Achslenkers und einer Höhe einer Lagerung des Achslenkers. Dabei wurde erkannt, dass der Achslenker einen Hebel bildet, der die Bremsgröße von dem Rad auf den Balg übertragen kann. Dabei weist das Fahrzeug die Lagerung zur drehbaren beziehungsweise schwenkbaren Lagerung des Achslenkers auf. Die Lagerung ist dabei in der Höhe über einem Untergrund beziehungsweise relativ zu einer Radaufstandsfläche angeordnet. Anhand der Länge des Achslenkers und der Höhe des Lagers kann die Bremsgröße in Abhängigkeit der auf den Balg wirkenden Kraft und somit der Druckänderung bestimmt werden. Alternativ oder zusätzlich erfolgt dazu das Bestimmen der Bremsgröße unter Berücksichtigung des Verhältnisses der Länge und der Höhe. Die Höhe, die Länge und deren Verhältnis beziehungsweise Quotient sind fahrzeugspezifische beziehungsweise fahrzeugtypspezifische Konstanten.
Optional erfolgt das Bestimmen der Bremsgröße unter Berücksichtigung einer Wirkfläche des Balgs. Dabei wurde erkannt, dass ein Zusammenhang von dem Balgdruck und somit der Balgdruckänderung und der auf den Balg wirkenden Kraft von der effektiven Wirkfläche des Balgs abhängt. Die effektive Wirkfläche des Luftfederbalgs kann vermessen werden, eingegeben werden und/oder aus Daten einer lastabhängigen Bremskraftberechnung ermittelt werden. Die entsprechenden Daten sind typischerweise als ein Zusammenhang zwischen Balgdruck und Bremskraft in einem Steuergerät des Fahrzeugs, beispielsweise einem Bremsensteuergerät eines Anhängefahrzeugs, hinterlegt.
Optional erfolgt das Bestimmen der Bremsgröße unter Berücksichtigung einer Achslastverlagerung. Dabei wurde erkannt, dass eine Achslastverlagerung zu einer Balgdruckänderung führen kann. Durch das Berücksichtigen der Achslastverlagerung kann ein zusätzlicher Beitrag zum Bestimmen der Bremsgröße berücksichtigt werden, um die Genauigkeit der Bremsgröße zu erhöhen.
Optional wird die Achslastverlagerung unter Berücksichtigung einer Fahrzeugverzögerung, einer Schwerpunkthöhe, einer auf einen Königszapfen wirkenden Zapfenbremskraft, einer Zapfenhöhe des Königszapfens, einer Anzahl von Achsen und/oder eines effektiven Radstands ermittelt. Damit können für die Fahrdynamik und die Achslastverlagerung relevante Größen berücksichtigt werden, um effektiv die Genauigkeit der Bremsgröße zu erhöhen. Durch das Betrachten der Zapfenbremskraft und der Zapfenhöhe kann ein Einfluss von einem Bremsen eines Zugfahrzeug auf die Achslastverlagerung eines Anhängefahrzeugs berücksichtigt werden. Die Anzahl der Achsen und der sich aus den Radständen potenziell mehrerer Achsen ergebende effektive Radstand kann die Berücksichtigung der Achslastverlagerung vereinfachen.
Optional erfolgt das Bestimmen der Bremsgröße, wenn ein Bremsvorgang eine Mindestbremsdauer überschreitet. Damit wird ermöglicht, dass die Bremsgröße erst dann bestimmt wird, wenn die auf den Balg wirkenden Kräfte einen weitgehend stationären Zustand eingenommen haben. Dabei wurde erkannt, dass das Fahrzeug selbst bei konstantem Bremsdruck aufgrund seiner Masse bei einem Bremsvorgang einschwingt, was eine aus der Fahrdynamik und der Bremsung resultierenden Balgdruck impliziert, wohingegen der Balgdruck nach dem Einschwingen maßgeblich durch das Bremsen bestimmt ist. Die Mindestbremsdauer kann beispielsweise 1 s bis 3 s, beispielsweise 2 s betragen, um ein verbessertes Bestimmen der Bremsgröße zu ermöglichen. Alternativ oder zusätzlich können kürzere Bremsungen betrachtet werden, insbesondere unter Betrachtung der Dynamik der Kräfte und/oder Momente. Beispielsweise können dafür Bremsdruck- und Balgdruckgradienten und/oder höhere zeitliche Ableitungen ausgewertet werden.
Optional erfolgt das Bestimmen der Bremsgröße bei mehreren Bremsvorgängen, und die den Bremsvorgängen zugeordneten Bremsgrößen werden statistisch ausgewertet. Beispielsweise können die Bremsgrößen der mehreren Bremsvorgänge gemittelt werden, um eine genauere Bestimmung der Bremsgröße zu ermöglichen.
Optional umfasst die Bremsgröße eine Bremskraft und/oder eine Abbremsung. Die Bremskraft kann dabei die an einer Radaufstandsfläche wirkende Kraft in Fahrzeuglängsrichtung gegen die Fahrgeschwindigkeit bei einem Abbremsen bzw. Verzögern des Fahrzeugs sein. Die Abbremsung kann das Verhältnis beziehungsweise der Quotient aus der Bremskraft und einer Last, insbesondere einer Achslast, sein. Damit kann die Bremsgröße je nach Anwendungsfall bestimmt werden.
Optional weist das Fahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug, ein Bremssystem, ein Steuergerät zum Steuern des Bremssystems und eine Datenverarbeitungsvorrichtung auf, wobei das Verfahren zum Bestimmen der Bremsgröße aufweist: Übermitteln der Balgdruckänderung und/oder des Balgdrucks von dem Steuergerät an die Datenverarbeitungsvorrichtung. Dabei kann in der Datenverarbeitungsvorrichtung eine fahrzeugspezifische und/oder fahrzeugtypspezifische Konstante hinterlegt sein und/oder die Datenverarbeitungsvorrichtung kann zur kabellosen Kommunikation eingerichtet sein und eine fahrzeugspezifische und/oder fahrzeugtypspezifische Konstante von einem fahrzeugexternen Server abrufen. Damit kann das Bestimmen der Bremsgröße von der Datenverarbeitungsvorrichtung durchgeführt werden. Alternativ ist es möglich, dass die Datenverarbeitungsvorrichtung die Balgdruckänderung und/oder den Balgdruck sowie optional fahrzeugspezifische Parameter, wie z.B. Länge der Längslenker und Referenzkräfte, an den fahrzeugexternen Server zum Bestimmen der Bremsgröße übermittelt. Jedenfalls kann dabei das Steuergerät ein Bremsensteuergerät beziehungsweise Zentralsteuergerät sein. Damit ist es möglich, das Bestimmen der Bremsgröße ohne großen Aufwand auch für bestehende Fahrzeuge möglich zu machen, also eine Möglichkeit zur Nachrüstung bereitzustellen. Eine derartige Nachrüstung kann im einfachsten Fall ein Update der Datenverarbeitungsvorrichtung sein. Die Datenverarbeitungsvorrichtung kann eine Telematikvorrichtung sein.
Gemäß einem Aspekt der Offenbarung wird ein Computerprogramm und/oder computerlesbares Medium, umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Programms bzw. der Befehle durch einen Computer diesen veranlassen, das oben beschriebene Verfahren und/oder die Schritte des oben beschriebenen Verfahrens durchzuführen, bereitgestellt. Optional umfasst das Computerprogramm und/oder computerlesbare Medium Befehle, die bei der Ausführung des Programms bzw. der Befehle durch einen Computer diesen veranlassen, ein als optional oder vorteilhaft beschriebenes Merkmal des oben beschriebenen Verfahrens zu realisieren, um einen damit verbundenen technischen Effekt zu erzielen.
Gemäß einem Aspekt der Offenbarung wird ein Steuergerät für ein Fahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug, bereitgestellt. Dabei ist das Steuergerät dazu eingerichtet, das oben beschriebene Verfahren durchzuführen. Optional ist das Steuergerät dazu eingerichtet, ein als optional oder vorteilhaft beschriebenes Merkmal des oben beschriebenen Verfahrens zu realisieren, um einen damit verbundenen technischen Effekt zu erzielen.
Optional ist das Steuergerät zum Bestimmen der Bremsgröße zum Übermitteln der Balgdruckänderung und/oder des Balgdrucks an eine von dem Steuergerät verschiedene Datenverarbeitungsvorrichtung des Fahrzeugs, insbesondere Nutzfahrzeug, eingerichtet. Dabei kann die Datenverarbeitungsvorrichtung die Ermittlung der Bremsgröße bewerkstelligen. Damit wird erzielt, dass von dem Steuergerät, beispielsweise einem Bremsensteuergerät beziehungsweise einem Zentralsteuergerät eines Anhängers, nur den Balgdruck oder die Balgdruckänderung betreffende Daten verarbeitet, insbesondere erfasst und übermittelt, werden müssen.
Optional ist die Datenverarbeitungsvorrichtung zur kabellosen Datenübertragung eingerichtet. Damit ist es möglich, dass die Balgdruckänderung und/oder der Balgdruck von der Datenverarbeitungsvorrichtung an einen fahrzeugexternen Server übermittelt werden, wobei die Bremsgröße von dem fahrzeugexternen Server bestimmt werden kann. Damit kann erzielt werden, dass das Steuergerät und die Datenverarbeitungsvorrichtung ressourcenschonend ausgelegt werden können. Ferner wird damit die Möglichkeit zur Nachrüstung eines bestehenden Fahrzeugs, insbesondere Nutzfahrzeugs, ermöglicht, da zur Bestimmung der Bremsgröße lediglich die Balgdruckänderung und/oder der Balgdruck erfasst beziehungsweise übermittelt werden müssen.
Gemäß einem Aspekt der Offenbarung wird ein Fahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug, mit einem pneumatischen Federungssystem mit einem Balg und einem Drucksensor zum Erfassen eines Balgdrucks des Balgs und mit einem mit dem Drucksensor verbundenen oben beschriebenen Steuergerät bereitgestellt.
Optional ist das Fahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug, ein Anhänger eines mehrgliedrigen Fahrzeugs. Damit erfolgt die Bestimmung der Bremsgröße im Anhängefahrzeug, insbesondere eines Sattelaufliegers. Das oben beschriebene Verfahren ist aber prinzipiell auch auf Zugfahrzeuge beziehungsweise Fahrzeuge anwendbar, deren Achsen mit Anhängefahrzeugen vergleichbare Fahrwerkskonstruktionen aufweisen und bei denen sich das Bremsmoment über die Luftfederbälge abstützt.
Weitere Merkmale der Erfindung sowie deren technische Effekte ergeben sich aus den Figuren und der Beschreibung der in den Figuren gezeigten bevorzugten Ausführungsformen. Dabei zeigen
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs, insbesondere Nutzfahrzeugs, gemäß einem Aspekt der Erfindung; Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Details eines Fahrzeugs, insbesondere Nutzfahrzeugs, gemäß einem Aspekt der Erfindung;
Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Anhängers als ein Fahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug, gemäß einem Aspekt der Erfindung;
Fig. 4 eine schematische Darstellung eines Anhängers als ein Fahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug, gemäß einem Aspekt der Erfindung;
Fig. 5 eine schematische Darstellung eines Ablaufplans eines Verfahrens gemäß einem Aspekt der Erfindung;
Fig. 6 durch ein Verfahren gemäß einem Aspekt der Erfindung gewonnenen Bremskräfte in Abhängigkeit des Bremsdrucks; und
Fig. 7 durch ein Verfahren gemäß einem Aspekt der Erfindung gewonnenen Bremskräfte in Abhängigkeit des Bremsdrucks.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs 200a, insbesondere Nutzfahrzeugs 200b, gemäß einem Aspekt der Erfindung.
Das Fahrzeug 200a, insbesondere Nutzfahrzeug 200b, wird im Folgenden als Fahrzeug 200a, 200b bezeichnet. Das Fahrzeug 200a, 200b ist ein Landfahrzeug. Das Fahrzeug 200a, 200b ist ein mehrgliedriges Fahrzeug 201 , auch als eine Fahrzeugkombination bezeichnet, und weist in dem gezeigten Beispiel ein Zugfahrzeug 200d und einen an das Zugfahrzeug 200b gekuppelten Anhänger 200c, auch als ein Anhängefahrzeug bezeichnet, auf. In einer anderen Ausführungsform kann das Fahrzeug 200a, 200b auch mehrere Anhänger 200c aufweisen (nicht gezeigt).
Ein derartiges Fahrzeug 200a, 200b weist eine Mehrzahl von n schematisch indizierten Achsen 205 auf. An jeder der Achsen 205 weist das Fahrzeug 200a, 200b der jeweiligen Achse 205 zugeordnete Räder 206 auf (siehe Fig. 2). Eines oder mehrere der Räder 206 kontaktiert oder kontaktieren mit jeweils einer Radaufstandsfläche einen Untergrund (nicht gezeigt). Dabei kann eine Bremskraft FB (siehe Fig. 2 bis 4) als eine an jeder Radaufstandsfläche wirkende Kraft in Fahrzeuglängsrichtung gegen die Fahrgeschwindigkeit bei einem Abbremsen bzw. Verzögern des Fahrzeugs 200a, 200b wirken. Die Bremskraft FB ist eine Bremsgröße B. Ebenfalls ist eine Abbremsung AB eine Bremsgröße B, die das Verzögern des Fahrzeugs 200a, 200b charakterisiert. Dabei ist die Abbremsung AB beispielsweise definiert als das Verhältnis aus Bremskraft FB und einer Achslast FA.
Details des Fahrzeugs 200a, 200b sind mit Bezug zu Fig. 2 bis 4 beschrieben.
Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Details eines Fahrzeugs 200a, insbesondere Nutzfahrzeugs 200b, gemäß einem Aspekt der Erfindung. Dabei zeigt Fig. 2 eine Achskonstruktion. Eine derartige oder prinzipiell ähnlich wirkende Achskonstruktion ist typisch für Anhängefahrzeuge.
Das Fahrzeug 200a, 200b weist demgemäß einen Fahrzeugrahmen 210 auf. Der Fahrzeugrahmen 210 ist eine Blech- und/oder Rohrkonstruktion, weist eine tragende Funktion auf, und Fahrwerkskomponenten sind mit dem Fahrzeugrahmen 210 verbunden. Insbesondere weist das Fahrzeug 200a, 200b ein pneumatisches Federungssystem 260 auf, das mit dem Rahmen verbundene Komponenten aufweist.
Das pneumatische Federungssystem 260 umfasst insbesondere einen einem Rad 206 und/oder einer Achse 205 zugeordneten Balg 265 beziehungsweise Luftfederbalg. Das Fahrzeug 200a, 200b umfasst eine Vorrichtung, um Druckluft zum Befüllen des Balgs 265 bereitzustellen (siehe Fig. 4). Ein Befüllen des Balgs 265 und/oder Entlüften des Balgs 265 ist durch Ventile 297 (siehe Fig. 4) des Fahrzeugs 200a, 200b möglich.
Das Fahrzeug 200a, 200b umfasst ein die Achse 205 bildendes Achsrohr 207. Das Achsrohr 207 ist seitenweise fest mit einem Achslenker 220 des Fahrzeugs 200a, 200b verbunden. Der Achslenker 220 ist an einer Seite des Achslenkers 220 drehbar durch eine einen Bolzen umfassende Lagerung 230 mit dem Fahrzeugrahmen 210 verbunden. Auf der anderen, der Lagerung 230 abgewandten Seite des Achslenkers 220 ist der Balg 265 angeordnet, mit dessen Hilfe das Fahrzeug 200a, 200b gefedert und gedämpft werden kann und die Achse 205 optional in der Höhe verstellbar ist. Dafür ist der Achslenker 220 mit dem Achsrohr 207 verbunden. Ein Abstand 11 zwischen der Lagerung 230 und der Achse 205 beziehungsweise dem Achsrohr 207 definiert eine Länge eines an der Lagerung 230 abgestützten und an der Achse 205 angreifenden Hebels. Der Abstand 11 zwischen der Lagerung 230 und der Achse 205 kann vermessen werden und ist eine fahrzeugspezifische beziehungsweise fahrzeugtypspezifische Konstante.
Das Fahrzeug 200a, 200b umfasst einen Drucksensor 270. Der Drucksensor 270 ist dazu eingerichtet, einen Balgdruck pB zu messen. Der Drucksensor 270 kann zum Messen von Balgdrücken pB mehrerer Bälge 265 eingerichtet sein (siehe Fig. 4). Der Balgdruck pB ist dabei der Druck, der im Innenraum des Balgs 265 herrscht. Der Balg 265 weist eine Wirkfläche Aeff auf, die zusammen mit dem Balgdruck pB eine durch den Balg 265 vermittelte Kraft definieren.
Die Lagerung 230 ist in einer Höhe h angeordnet. Die Höhe h ist definiert als der vertikale Abstand zwischen der Lagerung 230 und dem Untergrund und/oder der Radaufstandsfläche. Die Höhe h kann gemessen werden und/oder ist durch einen Radius des Rades 206 abschätzbar. Die Höhe h ist im Wesentlichen eine fahrzeugspezifische beziehungsweise fahrzeugtypspezifische Konstante.
Der Achslenker 220 weist eine Länge I0 des Achslenkers 220 auf. Die Länge I0 des Achslenkers 220 ist definiert als der Abstand zwischen der Lagerung 230 und dem Balg 265 entlang des Achslenkers 220. Die Länge I0 des Achslenkers 220 definiert somit eine Länge eines an der Lagerung 230 abgestützten und an dem Balg 265 angreifenden Hebelarms. Die Länge I0 des Achslenkers 220 kann vermessen werden und ist eine fahrzeugspezifisch beziehungsweise fahrzeugtypspezifische Konstante.
Das Fahrzeug 200a, 200b weist ein nicht in Fig. 2 gezeigtes Bremssystem 290 (siehe Fig. 4) zum Bremsen des Rads 206 auf. Das Bremssystem 290 ist dafür dazu eingerichtet, ein Bremsmoment auf das Rad 206 auszuwirken, um die Drehbewegung des Rads 206 durch eine an der Radaufstandsfläche angreifende Bremskraft FB zu verzögern. Durch die in Fig. 2 gezeigte Konstruktion führt ein an dem Rad 206 angreifendes Bremsmoment und somit die Bremskraft FB zu einer Gegenkraft auf den Balg 265 beziehungsweise zu einer Bremskraft FBB auf den Balg 265. Die Bremskraft FB führt somit zu einer Balgdruckänderung pD im Balg 265. Der Balgdruck pB und somit die Balgdruckänderung pD sowie ein Bremsdruck BP, mit dem das Bremssystem 290 beaufschlagt wird, ist durch den Drucksensor 270 messbar und kann an ein Steuergerät 250 des Fahrzeugs 200a, 200b (siehe Fig. 3 und 4) übermittelt werden.
An dem Balg 265 greifen Kräfte FBA, FBS, FBB an, die folgende Komponenten umfassen: eine statische Kraft FBS auf den Balg 265, also eine aus einem statischen Beitrag der Achslast FA resultierende Kraft; eine Bremskraft FBB aus einer Abstützung des Bremsmomentes, und eine Kraft FBA aufgrund einer Achslastverlagerung S, also einer dynamischen Achslastverlagerung bei Verzögerung beziehungsweise einen dynamischen Beitrag der Achslast FA.
Die Kräfte FBA, FBS, FBB und der Balgdruck pB stehen in folgendem Verhältnis: FBA+FBS+FBB = pB x 2 x Aeff. Mit anderen Worten ist die Summe der Kraft FBA auf den Balg 265 durch die Achslastverlagerung S plus die statische Kraft FBS auf den Balg 265 plus die Bremskraft FBB auf den Balg 265 gleich zweimal dem Produkt aus dem Balgdruck pB und der Wirkfläche Aeff. Dabei resultiert die Zahl zwei aus der Anzahl der Bälge 265 pro Achse 205, ist eine fahrzeugspezifische beziehungsweise fahrzeugtypspezifische Konstante und kann in anderen Ausführungsbeispielen eine andere ganze Zahl sein.
Nachfolgend wird erläutert, wie die einzelnen Anteile der auf den Balg 265 wirkenden Kräfte FBA, FBS, FBB berechnet werden können.
Die effektive Wirkfläche Aeff des Balgs 265 kann vermessen oder aus Daten einer lastabhängigen Bremskraftberechnung ermittelt werden oder den Datenblättern der Balg- oder Achshersteller entnommen werden und ist eine fahrzeugspezifische beziehungsweise fahrzeugtypspezifische Konstante. Die entsprechenden Daten der lastabhängigen Bremskraftberechnung sind typischerweise in einem Steuergerät 250, insbesondere einem Bremsensteuergerät eines Anhängefahrzeugs, hinterlegt. Dabei ist in dem Steuergerät 250 typischerweise ein Zusammenhang zwischen einer Masse des Fahrzeugs 200a, 200b und dem Balgdruck pB hinterlegt. Die Wirkfläche Aeff ergibt sich dann als (mb-mu) x g x 11 / (2 x (pb-pu) x I0), wobei mb die Masse des beladenen Fahrzeugs 200a, 200b, mu die Masse des unbeladenen Fahrzeugs 200a, 200b, pb der Balgdruck pB des beladenen Fahrzeugs 200a, 200b, pu der Balgdruck pB des unbeladenen Fahrzeugs 200a, 200b, 10 die Länge des Achslenkers 220, 11 der Abstand zwischen der Lagerung 230 und der Achse 205, und g der Ortsfaktor sind.
Die Kraft FBS aus der statischen Achslast auf den Balg 265 ist gleich dem Produkt des statischen Anteils der Achslast FA, statisch und des Abstands 11 zwischen der Lagerung 230 und der Achse 205 geteilt durch die Länge IO des Achslenkers 220: FBS = FA, statisch x 11/10.
Durch Beobachtung und Speicherung des Balgdrucks pB bei Bremsbeginn kann ein geeigneter Referenzdruck pRef für die Balgdruckänderung pD gebildet werden, sodass im Verlauf der Bremsung nur eine Auswertung der Balgdruckänderung pD notwendig ist. Die Balgdruckänderung pD bezeichnet den Anstieg des Balgdrucks pB während der Bremsung verglichen mit dem Balgdruck pB vor der Bremsung. Dabei kann zum Berechnen der Balgdruckänderung pD der maximale Balgdruck pB während der Bremsung herangezogen werden, um mit dem Referenzdruck pRef die Balgdruckänderung pD zu berechnen.
Aus der Bildung von einer Kräfte- beziehungsweise Momentensumme ergibt sich für den Zusammenhang zwischen Bremskraft FB und Abstützkraft FBB auf den Balg 265 folgende Gleichung: FB=FBB x 10/h, also die Bremskraft FB ist gleich der Abstützkraft FBB auf den Balg 265 multipliziert mit der Länge 10 eines Achslenkers 220 geteilt durch die Höhe h der Lagerung 230.
Die Berechnungsvorschrift für die Bremskraft FB unter Vernachlässigung der Achslastverlagerung (siehe Fig. 3) ergibt sich dann zu: FB = pD x 2 x Aeff x 10 / h, also die Bremskraft FB ist gleich zweimal dem Produkt aus der Wirkfläche Aeff und der Länge 10 des Achslenkers 220 geteilt durch die Höhe h der Lagerung 230. Dabei ist der Term 2 x Aeff x 10 / h eine fahrzeugspezifische beziehungsweise fahrzeugtypspezifische Konstante. Eine fahrzeugspezifische beziehungsweise fahrzeugtypspezifische Konstante kann beispielsweise im Speicher des Steuergeräts 250 hinterlegt sein. Speziell bei einem Sattelauflieger, der typischerweise mehrere zu einem Achsaggregat zusammengefasst Achsen 205 aufweist, sind die Bälge 265 dieser Achsen 205 gänzlich oder zumindest seitenweise miteinander verbunden. Somit kann die Bremskraft FB des Fahrzeugs 200a, 200b und/oder des Achsaggregats ermittelt werden.
Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung eines Anhängers 200c als ein Fahrzeug 200a, insbesondere Nutzfahrzeug 200b, gemäß einem Aspekt der Erfindung. Dabei kann eine Achse 205 oder es können mehrere Achsen 205 und das pneumatische Federungssystem 260 des Anhängers 200c wie mit Bezug zu Fig. 2 beschrieben ausgebildet sein. Fig. 3 wird unter Bezugnahme auf Fig. 1 und 2 beschrieben.
Damit der Anhänger 200c an das Zugfahrzeug 200d (siehe Fig. 1 ) angekuppelt werden kann, weist der Anhänger 200c gemäß Fig. 3 einen Königszapfen 280 auf, über den Kräfte zwischen dem Anhänger 200c und dem Zugfahrzeug 200d übertragen werden können.
Insbesondere kann bei einer Bremsung des Zugfahrzeugs 200b eine Zapfenbremskraft FBZ, also eine auf den Königszapfen 280 über das Zugfahrzeug 200d auf den Anhänger 200c wirkende Kraft beziehungsweise insbesondere deren horizontale Komponente, übertragen werden. Die Zapfenbremskraft FBZ ergibt sich aus dem Umstand, dass das Zugfahrzeug 200d die Masse des Anhängers 200c, die auf einer Sattelplatte des Zugfahrzeugs 200d aufliegt, abbremst. Der Königszapfen 280 ist in einer Zapfenhöhe hZ als ein vertikaler Abstand zwischen dem Königszapfen 280 und dem Untergrund und/oder der Radaufstandsfläche angeordnet. Die Zapfenhöhe hZ ist eine fahrzeugspezifisch beziehungsweise fahrzeugtypspezifische Konstante.
Der Anhänger 200c weist einen Schwerpunkt 202 auf. Zum Ermitteln des Schwerpunkts 202 kann eine gleichmäßige Beladung des Anhängers 200c angenommen werden. Die Fahrdynamik des Anhänger 200c kann durch eine Fahrzeugverzögerung D bei einem Bremsvorgang charakterisiert werden. Der Schwerpunkt 202 ist in einer Schwerpunkthöhe hM angeordnet, welche geschätzt und/oder aus Daten der Bremsberechnung des Fahrzeugs 200a, 200b entnommen werden kann. Abweichungen von den Annahmen, beispielsweise zwischen der angenommenen und tatsächlichen Schwerpunkthöhe hM führen nur zu unwesentlichen Abweichungen in den folgenden Betrachtungen. Die Schwerpunkthöhe hM ist im Wesentlichen eine fahrzeugspezifische beziehungsweise fahrzeugtypspezifische Konstante.
Werden Einflüsse der Achslastverlagerung S bei der Bremsung berücksichtigt, so kann die Berechnung der Bremsgröße B beziehungsweise der Bremskraft FB und/oder der Abbremsung AB verbessert werden. Dafür werden Annahmen, z.B. für die Schwerpunkthöhe hM und die durch den Königszapfen 280 übertragene Zapfenkraft FBZ, getroffen. Die dynamische Achslastverlagerung S bei der Bremsung führt zu einer Entlastung des hinteren Achsaggregats des Sattelaufliegers und so zu einer Kraft FBA auf den Balg 265 durch die Achslastverlagerung S. Diese Kraft FBA auf den Balg 265 durch die Achslastverlagerung S kann unter Einbeziehung von Verzögerung D und Schwerpunkthöhe hM des Anhängers 200c wie folgt ermittelt werden: FBA = ( - m x D x hM + FBZ x hZ ) x 11 / (n x leff x IO), also Kraft FBA auf den Balg 265 durch die Achslastverlagerung S ist gleich dem Quotienten aus dem Abstand 11 zwischen der Lagerung 230 und der Achse 205 und dem Produkt aus der Anzahl n der Achsen 205, dem effektiven Radstand leff und der Länge I0 des Achslenkers 220 multipliziert mit der Summe aus dem Produkt der Masse m des Fahrzeugs 200, 200b, der Verzögerung D und der Schwerpunkthöhe hM und dem Produkt aus der Zapfenbremskraft FBK und der Zapfenhöhe hZ. Dabei ist der effektive Radstand leff ein Maß für den horizontalen Abstand zwischen dem Königzapfen 280 und den Achsen 205 und definiert eine Länge eines an dem Königszapfen 280 angreifenden und den Achsen 205 abgestützten Hebels. Falls beispielsweise mehrere Achsen 205 gleichermaßen belastet sind, ist der effektive Radstand leff relativ zu dem effektiven Aufstandspunkt definiert. Bei beispielsweise drei gleichermaßen belasteten Achsen 205 ist der effektive Aufstandspunkt an einer zweiten, mittleren Achse 205 angeordnet; bei zwei gleichermaßen belasteten Achsen 205 ist der effektive Aufstandspunkt genau zwischen den zwei Achsen 205 angeordnet.
Die Verzögerung D des Fahrzeugs 200a, 200b kann mithilfe eines Beschleunigungssensors und/oder mithilfe von Raddrehzahlsensoren gemessen werden. Die weiteren geometrischen Daten ergeben sich aus der Bauart des Fahrzeugs 200a, 200b und sind fahrzeugspezifische beziehungsweise fahrzeugtypspezifische Konstanten. Aus obiger Gleichung für die Achslastverlagerung wird deutlich, dass die Einflüsse durch die Achslastverlagerung aufgrund des im Verhältnis zur Schwerpunkthöhe hM und der Zapfenhöhe hZ langen effektiven Radstandes leff des Sattelaufliegers beziehungsweise Anhängers 200c gering sind.
Das Fahrzeug 200a, 200b weist das Steuergerät 250 auf. Das Steuergerät 250 ist beispielsweise ein Zentralsteuergerät beziehungsweise ein Bremsensteuergerät. Das Steuergerät 250 ist mit dem Drucksensor 170 (siehe Fig. 2 und 4) verbindbar oder verbunden, um den Balgdruck pB zu erfassen.
Das Fahrzeug 200a, 200b weist eine Datenverarbeitungsvorrichtung 255 auf. Die Datenverarbeitungsvorrichtung 255 ist zur kabellosen Kommunikation mit einem fahrzeugexternen Server (nicht gezeigt) eingerichtet. Die Datenverarbeitungsvorrichtung 255 ist mit dem Steuergerät 250 kommunikationstechnisch verbunden. Das Steuergerät 250 kann zum Bestimmen 130 der Bremskraft FB beziehungsweise der Bremsgröße B zum Übermitteln 135 der Balgdruckänderung pD und/oder des Balgdrucks pB an die von dem Steuergerät 250 verschiedene Datenverarbeitungsvorrichtung 255 eingerichtet sein. Die Datenverarbeitungsvorrichtung 255 kann die Bremsgröße B gemäß dem Verfahren 100 nach Fig. 5 bestimmen und/oder die von dem Steuergerät 250 empfangenen Daten an den fahrzeugexternen Server übermitteln, der die Bremsgröße B bestimmt. Die Datenverarbeitungsvorrichtung 255 ist beispielsweise eine Telematikvorrichtung.
Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung eines Anhängers 200c als ein Fahrzeug 200a, insbesondere Nutzfahrzeug 200b, gemäß einem Aspekt der Erfindung. Das Fahrzeug 200a, 200b gemäß Fig. 4 ist das mit Bezug zu Fig. 3 beschriebene Fahrzeug 200a, 200b. Fig. 4 wird unter Bezugnahme auf Fig. 1 bis 3 beschrieben.
Dabei weist das Fahrzeug 200a, 200b die Achsen 205 mit den Rädern 206 (nicht in Fig. 4 indiziert) auf. Jedem der Räder 206 ist als Bestandteil des Bremssystems 290 ein Bremszylinder 295 zugeordnet. Der Bremszylinder 295 eines jeweiligen Rades 206 kann mit dem Bremsdruck BP beaufschlagt werden, um das Rad 206 zu bremsen beziehungsweise ein Bremsmoment auf das Rad 206 auszuüben. Jedem der Räder 206 ist als Bestandteil des Federungssystems 260 ein Balg 265 zugeordnet. In dem Balg 265 eines jeweiligen Rades 206 liegt der Balgdruck pB vor.
Der Bremsdruck BP und der Balgdruck pB ist von dem Drucksensor 270 messbar. Der Drucksensor 270 ist ein zentraler Drucksensor 270 zum Messen der Bremsdrücke BP mehrerer Bremszylinder 295 und zum Messen der Balgdrücke pB mehrerer Bälge 265. In einer anderen Ausführungsform kann das Fahrzeug 200a, 200b mehrere Drucksensoren 270 zum Messen des Drucks jeweils eines oder mehrerer Bremszylinder 295 und/oder Bälge 265 aufweisen.
Das Fahrzeug 200a, 200b weist zwei Druckluftleitungen 299 zum Leiten eines Luftdrucks von einem Zugfahrzeug 200d (siehe Fig. 1 ) zu dem Anhänger 200c auf. Zum Speichern und/oder Einstellen von Drücken weist das Fahrzeug 200a, 200b zwei Druckluftspeicher 296 und eine Mehrzahl von Ventilen 297 auf.
Das Fahrzeug 200a, 200b weist eine Kommunikationsverbindung 298 auf. Die Kommunikationsverbindung 298 ist zur Datenübertragung zwischen dem Zugfahrzeug 200d und dem Anhänger 200c eingerichtet. Die Kommunikationsverbindung 298 kann beispielsweise gemäß Norm ISO 7638-1 :2018-05 „Straßenfahrzeuge - Steckvorrichtungen für die elektrische Verbindung von Zugfahrzeugen und Anhängefahrzeugen - Teil 2: Steckvorrichtung für Bremssysteme und Bremsausrüstung von Fahrzeugen mit 24 V Nennspannung“ vom Mai 2018 ausgebildet sein.
Fig. 5 zeigt eine schematische Darstellung eines Ablaufplans eines Verfahrens 100 gemäß einem Aspekt der Erfindung. Das Verfahren 100 ist ein Verfahren 100 zum Bestimmen einer Bremsgröße B für ein Fahrzeug 200a, Nutzfahrzeug 200b. Ein derartiges Fahrzeug 200a, 200b ist mit Bezug zu Fig. 1 bis 4 beschrieben. Fig. 5 wird unter Bezugnahme auf Fig. 1 bis 4 beschrieben.
Das Verfahren 100 weist auf: Erfassen 110 des Balgdrucks pB. Es erfolgt ein Ermitteln 120 einer Balgdruckänderung pD anhand des Balgdrucks pB. Die Balgdruckänderung pD entspricht einer Differenz zwischen dem Balgdruck pB und einem Referenzbalgdruck pRef an und/oder vor einer Wirkung der Bremsgröße B.
Es erfolgt ein Bestimmen 130 der Bremsgröße B anhand der Balgdruckänderung pD. Das Bestimmen 130 der Bremsgröße B erfolgt unter Berücksichtigung der Länge L0 des Achslenkers 220 und der Höhe h der Lagerung 230 des Achslenkers 220 und eines Verhältnisses der Länge L0 und der Höhe h. Das Bestimmen 130 der Bremsgröße B erfolgt unter Berücksichtigung einer Wirkfläche Aeff des Balgs 265.
Das Bestimmen 130 der Bremsgröße B erfolgt unter Berücksichtigung einer Achslastverlagerung S. Die Achslastverlagerung S wird unter Berücksichtigung einer Fahrzeugverzögerung D, einer Schwerpunkthöhe hM, einer auf einen Königszapfen 280 wirkenden Zapfenbremskraft FBZ, einer Zapfenhöhe hZ des Königszapfens 280, einer Anzahl n von Achsen 205 und/oder eines effektiven Radstands leff ermittelt.
Das Bestimmen 130 der Bremsgröße B erfolgt, wenn ein Bremsvorgang eine Mindestbremsdauer überschreitet. Das Bestimmen 130 der Bremsgröße B bei mehreren Bremsvorgängen erfolgt, und die den Bremsvorgängen zugeordneten Bremsgrößen B werden statistisch ausgewertet. Dabei kann die Güte der Bremsung je nach Länge der Bremsung, der Kontinuität und/oder der Höhe des Bremsdrucks in Bezug auf ihre Auswertbarkeit gewichtet werden. Gut auszuwertende Bremsungen werden in der Auswertung höher gewichtet. Mit anderen Worten werden die Bremskräfte FB bei der statistischen Auswertung durch eine Multiplikation mit Gewichten gewichtet, wobei zuverlässigere Bremskräfte FB stärker gewichtet werden als möglicherweise weniger zuverlässige Bremskräfte FB. Die Bremsgröße B umfasst eine Bremskraft FB und/oder eine Abbremsung AB.
Optional erfolgt zum Bestimmen 130 der Bremsgröße B ein Übermitteln 135 der Balgdruckänderung pD und/oder des Balgdrucks pB an eine von dem Steuergerät 250 verschiedene Datenverarbeitungsvorrichtung 255 des Fahrzeugs 200a, 200b. Die mechanische Bremse weist eine Hysterese von ca. 10 % auf. Das heißt, bei einer Reduzierung oder einer Erhöhung eines Bremsdrucks BP um 10 % im Verlauf einer Bremsung bleibt die Bremskraft FB aufgrund von Reibungseffekten im Wesentlichen gleich. Entsprechend kann der Wert der Bremskraft FB bei einem Erhöhen des Bremsdrucks BP ein anderer sein als beim Erniedrigen des Bremsdrucks BP. Da der Verlauf des Bremsdrucks BP aus der Tatsache, ob die Bremsung verstärkt oder nachgelassen wird, während der Bremsung bekannt ist, kann dieser Effekt bei der Auswertung optional als eine die Hysterese definierende Differenz der Bremskraft FB berücksichtigt werden.
Fig. 6 zeigt durch ein Verfahren 100 gemäß einem Aspekt der Erfindung gewonnenen Bremskräfte FB in Abhängigkeit des Bremsdrucks BP.
Dabei zeigen die quadratischen Symbole eine erste Messreihe der Bremskraft FB in Abhängigkeit des Bremsdrucks BP als Referenzwerte für den Anhänger 200c gemäß Fig. 1 bis 4 mit einer angehobenen Liftachse, also einer Anzahl n von zwei den Untergrund kontaktierenden Achsen 205. Die Referenzwerte zeigen einen linearen Zusammenhang zwischen der Bremskraft FB und dem Bremsdruck BP.
Die kreisförmigen Symbole zeigen eine zweite Messreihe der Bremskraft FB in Abhängigkeit des Bremsdrucks BP für den Anhänger 200c gemäß Fig. 1 bis 4 mit einer angehobenen Liftachse, also einer Anzahl n von zwei den Untergrund kontaktierenden Achsen 205. Dabei wurde die Bremskraft FB wie mit Bezug zu Fig. 1 bis 5 beschrieben anhand der Balgdruckänderung pD bestimmt. Die Messreihe zeigt weitgehend Übereinstimmung und ebenfalls einen als linear beschreibbaren Zusammenhang zwischen der Bremskraft FB und dem Bremsdruck BP.
Die dreieckigen Symbole zeigen eine mit der zweiten Messreihe vergleichbare dritte Messreihe, wobei einer der vier Bremszylinder abgeklemmt wurde. Der Anhänger 200c bremst somit nur mit drei und nicht mit vier Rädern 206. Eine gegenüber der zweiten Messreihe verminderte Bremskraft FB bei einem abgeklemmtem Bremszylinder ist deutlich zu erkennen. Damit kann beispielsweise ein Defekt einer Bremse anhand der Balgdruckänderung pD diagnostiziert werden. Fig. 7 zeigt durch ein Verfahren gemäß einem Aspekt der Erfindung gewonnenen Bremskräfte FB in Abhängigkeit des Bremsdrucks BP.
Dabei zeigen die quadratischen Symbole eine erste Messreihe der Bremskraft FB in Abhängigkeit des Bremsdrucks BP als Referenzwerte für den Anhänger 200c gemäß Fig. 1 bis 3 mit einer angehobenen Liftachse, also einer Anzahl n von zwei den Untergrund kontaktierenden Achsen 205. Die Referenzwerte zeigen einen linearen Zusammenhang zwischen der Bremskraft FB und dem Bremsdruck BP.
Die kreisförmigen Symbole zeigen eine zweite Messreihe der Bremskraft FB in Abhängigkeit des Bremsdrucks BP für den Anhänger 200c gemäß Fig. 1 bis 4. Dabei wurde die Bremskraft FB, wie mit Bezug zu Fig. 1 bis 5 beschrieben, anhand der Balgdruckänderung pD bestimmt. Die Messreihe zeigt weitgehend Übereinstimmung und ebenfalls einen als linear beschreibbaren Zusammenhang zwischen der Bremskraft FB und dem Bremsdruck BP.
Die dreieckigen Symbole zeigen eine mit der zweiten Messreihe vergleichbare dritte Messreihe, wobei die dritte Messreihe das die Bremskraft FB des mehrgliedrigen Fahrzeugs 201 , also des Zugfahrzeugs 200d und des Anhängers 200c, zeigt. Es zeigt sich, dass die Messungen der Bremskraft FB relativ unabhängig vom Verhalten des Zugfahrzeugs 200d ist, bzw. das Verhalten des Zugfahrzeugs 200d umfassend berücksichtigt ist.
il der Beschreibung)
100 Verfahren
110 Erfassen
120 Ermitteln
130 Bestimmen
135 Übermitteln 00a Fahrzeug 00b Nutzfahrzeug 00c Anhänger
200d Zugfahrzeug
201 mehrgliedriges Fahrzeug
202 Schwerpunkt
205 Achse
206 Rad
207 Achsrohr
210 Fahrzeugrahmen
220 Achslenker
230 Lagerung
250 Steuergerät
255 Datenverarbeitungsvorrichtung
260 pneumatisches Federungssystem
265 Balg
270 Drucksensor
280 Königszapfen
290 Bremssystem
295 Bremszylinder
296 Druckluftspeicher
297 Ventil
298 Kommunikationsverbindung
299 Druckluftleitung
AB Abbremsung Aeff Wirkfläche
B Bremsgröße
BP Bremsdruck
D Fahrzeugverzögerung
FA Achslast
FB Bremskraft
FBA Kraft auf Balg, Achslastverlagerung
FBB Bremskraft auf Balg
FBS statische Kraft auf Balg
FBZ Zapfenbremskraft h Höhe einer Lagerung hM Schwerpunkthöhe hZ Zapfenhöhe leff effektiver Radstand
10 Länge eines Achslenkers
11 Abstand zwischen Lagerung und Achse n Anzahl von Achsen pB Balgdruck pD Balgdruckänderung pRef Referenzdruck
S Achslastverlagerung

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren (100) zum Bestimmen einer Bremsgröße (B) für ein Fahrzeug (200a), insbesondere ein Nutzfahrzeug (200b), wobei das Fahrzeug (200a), insbesondere Nutzfahrzeug (200b), ein pneumatisches Federungssystem (260) mit einem Balg (265) und einen Drucksensor (270) zum Erfassen eines Balgdrucks (pB) des Balgs (265) aufweist, wobei das Verfahren (100) aufweist:
Erfassen (110) des Balgdrucks (pB);
Ermitteln (120) einer Balgdruckänderung (pD) anhand des Balgdrucks (pB); und
Bestimmen (130) der Bremsgröße (B) anhand der Balgdruckänderung (pD).
2. Verfahren (100) nach Anspruch 1 , wobei die Balgdruckänderung (pD) einer Differenz zwischen dem Balgdruck (pB) und einem Referenzbalgdruck (pRef) an und/oder vor einer Wirkung der Bremsgröße (B) entspricht.
3. Verfahren (100) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Bestimmen (130) der Bremsgröße (B) unter Berücksichtigung einer Länge (LO) eines drehbar an einem Fahrzeugrahmen (210) gelagerten Achslenkers (220) und einer Höhe (h) einer Lagerung (230) des Achslenkers (220) und/oder eines Verhältnisses der Länge (L0) und der Höhe (h) erfolgt.
4. Verfahren (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Bestimmen (130) der Bremsgröße (B) unter Berücksichtigung einer Wirkfläche (Aeff) des Balgs (265) erfolgt.
5. Verfahren (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Bestimmen (130) der Bremsgröße (B) unter Berücksichtigung einer Achslastverlagerung (S) erfolgt.
6. Verfahren (100) nach Anspruch 5, wobei die Achslastverlagerung (S) unter Berücksichtigung einer Fahrzeugverzögerung (D), einer Schwerpunkthöhe (hM), einer auf einen Königszapfen (280) wirkenden Zapfenbremskraft (FBZ), einer Zapfenhöhe (hZ) des Königszapfens (280), einer Anzahl (n) von Achsen (205) und/oder eines effektiven Radstands (leff) ermittelt wird.
7. Verfahren (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Bestimmen (130) der Bremsgröße (B) erfolgt, wenn ein Bremsvorgang eine Mindestbremsdauer überschreitet.
8. Verfahren (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Bremsgröße (B) eine Bremskraft (FB) und/oder eine Abbremsung (AB) umfasst.
9. Verfahren (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Bestimmen (130) der Bremsgröße (B) bei mehreren Bremsvorgängen erfolgt und die den Bremsvorgängen zugeordneten Bremsgrößen (B) statistisch ausgewertet werden.
10. Verfahren (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Fahrzeug (200a), insbesondere Nutzfahrzeug (200b), ein Bremssystem (290), ein Steuergerät (250) zum Steuern des Bremssystems (290) und eine Datenverarbeitungsvorrichtung (255) aufweist, wobei das Verfahren (100) zum Bestimmen (130) der Bremsgröße (B) aufweist:
Übermitteln (135) der Balgdruckänderung (pD) und/oder des Balgdrucks (pB) von dem Steuergerät (250) an die Datenverarbeitungsvorrichtung (255).
11. Computerprogramm und/oder computerlesbares Medium, umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Computerprogramms bzw. der Befehle durch einen Computer diesen veranlassen, das Verfahren (100) und/oder die Schritte des Verfahrens (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 durchzuführen.
12. Steuergerät (250) für ein Fahrzeug (200a), insbesondere Nutzfahrzeug (200b), wobei das Steuergerät (250) dazu eingerichtet ist, das Verfahren (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 durchzuführen.
13. Steuergerät (250) nach Anspruch 12, wobei das Steuergerät (250) zum Bestimmen (130) der Bremsgröße (B) zum Übermitteln (135) der Balgdruckänderung (pD) und/oder des Balgdrucks (pB) an eine von dem Steuergerät (250) verschiedene Datenverarbeitungsvorrichtung (255) des Fahrzeugs (200a), insbesondere Nutzfahrzeug (200b), eingerichtet ist.
14. Fahrzeug (200a), insbesondere Nutzfahrzeug (200b), mit einem pneumatischen Federungssystem (260) mit einem Balg (265) und einem Drucksensor (270) zum Erfassen eines Balgdrucks (pB) des Balgs (265) und mit einem mit dem Drucksensor (270) verbundenen Steuergerät (250) nach Anspruch 12 oder 13.
15. Fahrzeug (200a), insbesondere Nutzfahrzeug (200b), nach Anspruch 14, wobei das Fahrzeug (200a), insbesondere Nutzfahrzeug (200b), ein Anhänger (200c) eines mehrgliedrigen Fahrzeugs (201 ) ist.
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