DE102014100069A1

DE102014100069A1 - Verfahren zum Steuern einer Bremseinrichtung einer Zugfahrzeug-Anhängerkombination und Bremseinrichtung gesteuert nach dem Verfahren

Info

Publication number: DE102014100069A1
Application number: DE102014100069.2A
Authority: DE
Inventors: Florian Finkl; Kai Arens; Hermann Buchner; Wolfgang Alter
Original assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
Current assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
Priority date: 2014-01-07
Filing date: 2014-01-07
Publication date: 2015-07-09
Also published as: CA2935989A1; US20160332606A1; WO2015104168A1; EP3092158A1; US10029660B2; CA2935989C; MX2016008886A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern einer Bremseinrichtung einer Zugfahrzeug-Anhängerkombination, wobei durch eine elektronische Steuergeräteinrichtung (VCU) in einem Fahrzustand mit unbetätigter Betriebsbremse ein auf das Zugfahrzeug aufschiebender Anhänger erkannt und durch die Steuergeräteinrichtung (VCU) bei Erreichen oder Überschreiten einer vorbestimmten Schubwirkung des Anhängers eine Bremsanlage des Anhängers bei unbetätigter Betriebsbremse des Zugfahrzeugs automatisch zur Erzeugung einer Bremskraft betätigt wird. Die Erfindung sieht vor, dass als erste Kenngröße zum Erkennen des Aufschiebens des Anhängers auf das Zugfahrzeug durch die Steuergeräteinrichtung (VCU) oder zur Bildung dieser ersten Kenngröße der Verbrauch eines Betriebsmediums zum Betreiben einer Antriebsmaschine des Zugfahrzeugs, und/oder das von einer Antriebsmaschine des Zugfahrzeugs erzeugte Antriebsdrehmoment und/oder das Abtriebsdrehmoment an wenigstens einem angetriebenen Rad des Zugfahrzeugs, und/oder ein die Zugfahrzeuglängsverzögerung repräsentierendes Signal und/oder ein die Anhängerlängsverzögerung repräsentierendes Signal, und/oder die Geschwindigkeit und/oder die Beschleunigung, mit welcher ein Betätigungsorgan zur Einstellung der Fahrgeschwindigkeit des Zugfahrzeugs zu in Bezug zur aktuellen Fahrgeschwindigkeit niedrigeren Fahrgeschwindigkeiten hin betätigt wird, und/oder für den Fall, dass das Zugfahrzeug ein stufenloses Getriebe mit einem fahrerbetätigbaren Betätigungsorgan zum stufenlosen Einstellen der Getriebeübersetzung aufweist, eine Differenz oder ein Quotient einer über das fahrerbetätigbare Betätigungsorgan zum stufenlosen Einstellen der Getriebeübersetzung vorgegebenen und durch das Steuergeräteinrichtung erfassten Soll-Zugfahrzeuggeschwindigkeit und einer von der Steuergeräteinrichtung erfassten Ist-Zugfahrzeuggeschwindigkeit des herangezogen wird, und dass die Steuergeräteinrichtung (VCU) das Erreichen oder Überschreiten der vorbestimmten Schubwirkung des Anhängers erkennt, wenn die erste Kenngröße einen vorbestimmten, der ersten Kenngröße zugeordneten Grenzwert erreicht, überschritten oder unterschritten hat.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Steuern einer Bremseinrichtung einer Zugfahrzeug-Anhängerkombination, wobei durch eine elektronische Steuergeräteinrichtung in einem Fahrzustand mit unbetätigter Betriebsbremse ein auf das Zugfahrzeug aufschiebender Anhänger erkannt und durch die Steuergeräteinrichtung bei Erreichen oder Überschreiten einer vorbestimmten Schubwirkung des Anhängers eine Bremsanlage des Anhängers bei unbetätigter Betriebsbremse des Zugfahrzeugs automatisch zur Erzeugung einer Bremskraft betätigt wird, gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1. Weiterhin betrifft die Erfindung auch eine Bremseinrichtung einer Zugfahrzeug-Anhängerkombination gemäß Anspruch 23, gesteuert nach einem solchen Verfahren.
Landwirtschaftliche Traktoren, welche als Zugfahrzeuge auch zum Ziehen von Anhängern ausgebildet sind, weisen häufig stufenlose Getriebe auf, insbesondere hydrostatisch-mechanische Getriebe. Solche stufenlosen Getriebe ermöglichen es, das Zugfahrzeug alleine durch eine Betätigung eines Bedienhebels (Joystick) zur Veränderung der Getriebeübersetzung zu verzögern, ohne dass hierzu das Gaspedal oder die Betriebsbremse betätigt werden muss. Zusätzlich oder alternativ hierzu kann bei von landwirtschaftlich eingesetzten Fahrzeugen abweichenden Zugfahrzeug-Anhängerkombinationen ohne eine Betätigung der Betriebsbremse und alleine durch eine Betätigung des Gaspedals einer Antriebsmaschine des Zugfahrzeugs in Richtung auf niedrigere Fahrgeschwindigkeiten die Zugfahrzeug-Anhängerkombination verzögert werden.
Bei unbetätigter Betriebsbremse hat eine solche Verzögerung zur Folge, dass der Anhänger nicht eingebremst wird und somit ungebremst auf das Zugfahrzeug aufschiebt. Dies kann zu hohen Kopplungskräften zwischen Zugfahrzeug und Anhänger und somit teilweise zur Instabilität der Zugfahrzeug-Anhängerkombination führen. Insbesondere können fahrdynamisch kritische oder instabile Fahrsituationen insbesondere bei Berg- oder Gefälleabfahrt oder auch auf Fahrbahnen mit geringem Reibwert entstehen, wenn der aufschiebende Anhänger die Zugfahrzeug-Anhängerkombination zum Einknicken bringt.
Durch eine zunehmende Verwendung der oben beschriebenen stufenlosen Getriebe bei landwirtschaftlichen Fahrzeugen und durch das häufig zu beobachtende Bedienverhalten der Fahrer, welche vorwiegend das stufenlose Getriebe zur Verzögerung des Fahrzeugs einsetzen anstatt die Betriebsbremse, treten ein unerwünschtes Aufschieben des Anhänger auf das Zugfahrzeug sowie fahrdynamisch kritische Situationen häufiger auf. Diese Situation wird durch die heutzutage höheren Maximalgeschwindigkeiten von landwirtschaftlichen Zugfahrzeugen verschärft. Weiterhin werden durch diese Art der Verzögerung der Motor und das Getriebe relativ stark beansprucht.
Ausgehend von dieser Problematik existieren bereits Ansätze, in denen ein Schubbetrieb anhand von Fahrbetriebsparametern erkannt wird und das Anhängefahrzeug bei Überschreiten einer definierten Schubwirkung automatisch eingebremst wird. Dies führt zu einer Reduktion der Koppelkräfte und somit zu einer Stabilisierung der Zugfahrzeug-Anhängerkombination. Als Kenngrößen zur Erkennung eines Schubbetriebs werden die Motordrehzahl der Antriebsmaschine des Zugfahrzeugs oder der Druck in stufenlosen hydrostatischen Getrieben verwendet.
Ein gattungsbildendes Verfahren ist aus EP 2 269 880 A1 bekannt. Bei dem bekannten Verfahren wird aus der Differenz oder dem Quotienten der Ist-Motordrehzahl des Zugfahrzeugs und einer vorgegebenen Soll-Motordrehzahl bzw. die Druckverhältnisse in einem hydrostatischen Fahrantrieb des Zugfahrzeugs ein Maß für die Schubwirkung des Anhängers und/oder eine Kenngröße zur Erkennung des Aufschiebens des Anhängers auf das Zugfahrzeug bestimmt. Zusätzlich wird die maximale Bremsdauer der Anhängerbremsen beim durch Aufschieben des Anhängers auf das Zugfahrzeug ausgelösten automatischen Bremsen begrenzt und die Bremswirkung der Anhängerbremsen wird abhängig von der Fahrgeschwindigkeit angepasst.
Wenn als Kenngröße zum Erkennen des Aufschiebens des Anhängers auf das Zugfahrzeug die Druckverhältnisse in einem hydrostatischen Fahrantrieb des Zugfahrzeugs herangezogen werden, so ist diese Vorgehensweise nur bei Zugfahrzeugen anwendbar, welche auch über einen solchen hydrostatischen Fahrantrieb verfügen. Die Verwendung der Motordrehzahl als Kenngröße hat bei landwirtschaftlichen Fahrzeugen mit dem oben beschriebenen stufenlosen Getrieben den Nachteil, dass der Fahrer eine Verzögerung alleine durch eine Betätigung des Bedienhebels (Joystick) des stufenlosen Getriebes zur Veränderung der Getriebeübersetzung hervorrufen kann, ohne dabei jedoch die Stellung des Gaspedals und damit die Motordrehzahl zu verändern. In einem solchen Fall wäre dann der Anhänger ungebremst.
Der vorliegenden Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs erwähnten Art derart weiter zu entwickeln, dass es universeller einsetzbar ist und eine zuverlässige Einbremsung eines aufschiebenden Anhängers gewährleistet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale von Anspruch 1 gelöst.
Offenbarung der Erfindung
Das erfindungsgemäße Verfahren sieht vor, dass als erste Kenngröße zum Erkennen des Aufschiebens des Anhängers auf das Zugfahrzeug durch die Steuergeräteinrichtung oder zur Bildung dieser ersten Kenngröße

a) der Verbrauch eines Betriebsmediums zum Betreiben einer Antriebsmaschine des Zugfahrzeugs, und/oder
b) das von einer Antriebsmaschine des Zugfahrzeugs erzeugte Antriebsdrehmoment und/oder das Abtriebsdrehmoment an wenigstens einem angetriebenen Rad des Zugfahrzeugs, und/oder
c) ein die Zugfahrzeuglängsverzögerung repräsentierendes Signal und/oder ein die Anhängerlängsverzögerung repräsentierendes Signal, und/oder
d) die Geschwindigkeit und/oder die Beschleunigung, mit welcher ein Betätigungsorgan zur Einstellung der Fahrgeschwindigkeit des Zugfahrzeugs zu in Bezug zur aktuellen Fahrgeschwindigkeit niedrigeren Fahrgeschwindigkeiten hin betätigt wird, und/oder
e) für den Fall, dass das Zugfahrzeug ein stufenloses Getriebe mit einem fahrerbetätigbaren Betätigungsorgan zum stufenlosen Einstellen der Getriebeübersetzung aufweist, eine Differenz oder ein Quotient einer über das fahrerbetätigbare Betätigungsorgan zum stufenlosen Einstellen der Getriebeübersetzung vorgegebenen und durch das Steuergeräteinrichtung erfassten Soll-Zugfahrzeuggeschwindigkeit und einer von der Steuergeräteinrichtung erfassten Ist-Zugfahrzeuggeschwindigkeit herangezogen wird, und dass
f) die Steuergeräteinrichtung das Erreichen oder Überschreiten der vorbestimmten Schubwirkung des Anhängers erkennt, wenn die erste Kenngröße einen vorbestimmten, der ersten Kenngröße zugeordneten Grenzwert erreicht, überschritten oder unterschritten hat.

Die oben genannten ersten Kenngrößen bzw. die zur Bildung der ersten Kenngrößen oder einer ersten Kenngröße herangezogenen obigen Größen oder herangezogene obige Größe hat/haben den Vorteil, dass sie oftmals bereits in Bremseinrichtungen von Zugfahrzeug-Anhängerkombinationen bekannt ist/sind bzw. in die Bremseinrichtung von anderen Systemen eingesteuert wird/werden, insbesondere über Datenbusse, so dass keine zusätzliche Sensorik notwendig ist. So wird beispielsweise bei modernen Zugfahrzeugen der Kraftstoffverbrauch ohnehin gemessen oder überwacht. Weiterhin sind auch bei häufig anzutreffenden Fahrdynamikregelsystemen wie ABS, ASR und ESP, welche in die Bremseinrichtung integriert sind, ohnehin bereits Sensoren vorhanden, welche wenigstens eine der oben angeführten ersten Kenngrößen bzw. Größen zur Bildung dieser ersten Kenngrößen liefern. Damit ist das erfindungsgemäße Verfahren kostengünstig umsetzbar.
Durch die erfindungsgemäßen alternativ bzw. auch kumulativ einzusetzenden ersten Kenngrößen ergibt sich darüber hinaus eine flexible Anwendung des Verfahrens für eine Vielzahl von Zugfahrzeug-Anhängerkombinationen bzw. deren Bremseinrichtungen.
Die Werte der ersten Kenngrößen bzw. der zur Bildung dieser ersten Kenngrößen herangezogenen Größen können der Steuergeräteinrichtung beispielsweise über einen Fahrzeugdatenbus von entsprechenden Sensoren bzw. von weiteren Steuergeräten wie beispielsweise von einem Bremssteuergerät, Getriebesteuergerät etc. zugeleitet werden. Bevorzugt kann die Steuergeräteinrichtung separat aufgebaut, in ein anderes solches Steuergerät integriert bzw. mit diesem baulich zusammengefasst sein. Auch ist eine Aufteilung der Steuerroutinen des Verfahrens auf mehrere einzelne Steuergeräte denkbar. Die den ersten Kenngrößen jeweils zugeordneten Grenzwerte sind bevorzugt in Kennfeldern abgelegt, die in der Steuergeräteinrichtung abgespeichert sind.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der in den unabhängigen Ansprüchen angegebenen Erfindung möglich.
Besonders bevorzugt wird die Bremskraft des Anhängers als Folge der automatischen Betätigung der Anhängerbremse von der Steuergeräteinrichtung abhängig von dem Wert oder Betrag der ersten Kenngröße oder von der Differenz oder dem Quotienten der ersten Kenngröße und des der ersten Kenngröße zugeordneten vorgegebenen Grenzwerts gesteuert oder geregelt. Damit wird beispielsweise die Bremskraft des Anhängers umso größer eingestellt, desto höher die Aufschiebewirkung des Anhängers auf das Zugfahrzeug ist und umso kleiner, je geringer die Aufschiebewirkung ist. Der Grenzwert oder die Grenzwerte sind dabei bevorzugt in einem oder in mehreren Kennfeldern der Steuergeräteinrichtung abgespeichert.
Gemäß einer Weiterbildung wird der vorbestimmte, der ersten Kenngröße zugeordnete Grenzwert von der Steuergeräteinrichtung abhängig von wenigstens einer Fahrbetriebsbedingung variiert bzw. angepasst. Damit kann die kenngrößenbezogene Grenze, ab welcher der Anhänger automatisch eingebremst wird, abhängig von den aktuellen Fahrbetriebsbedingungen eingestellt werden. Dazu sind beispielsweise in der Steuergeräteinrichtung entsprechende Kennfelder abgespeichert, in denen die Abhängigkeit des Grenzwerts von einer oder von mehreren Fahrbetriebsbedingungen abgelegt ist. Dabei kann die wenigstens eine Fahrbetriebsbedingung einen Lenkwinkel des Zugfahrzeugs, einen Gefälle- oder Neigungswinkel des befahrenen Fahrwegs der Zugfahrzeug-Anhängerkombination und/oder einen Beladungszustand des Zugfahrzeugs und/oder des Anhängers und/oder einen Fahrbahnreibwert des befahrenen Fahrwegs beinhalten. Durch diese Maßnahme wird der Grenzwert an die aktuelle Fahrsituation angepasst. Beispielsweise wird der Grenzwert und damit das tolerierbare Auflaufen oder Aufschieben des Anhängers auf das Zugfahrzeug verkleinert, je höher die Beladung des Anhängers ist. Das Gleiche gilt für Bergab- oder Gefällefahrten, bei denen die Aufschiebetendenz für größere Gefällewinkel verstärkt auftritt. Ein größerer Lenkwinkel des Zugfahrzeugs bei vorhandener Aufschiebetendenz des Anhängers bedingt eine verstärkte Neigung zum Einknicken der Zugfahrzeug-Anhängerkombination, so dass dieser Neigung durch Herabsetzen des betreffenden Grenzwerts und damit früherer Einbremsung des Anhängers und Streckung der Zugfahrzeug-Anhängerkombination begegnet wird. Weiterhin kann der aktuelle Fahrbahnreibwert beispielsweise indirekt über die Signale von Raddrehzahlsensoren über den Bremsschlupf bzw. Antriebsschlupf im Rahmen von ABS/ASR ermittelt werden. Bei niedrigem Fahrbahnreibwert wird dann der betreffende Grenzwert beispielsweise herabgesetzt und bei hohem Fahrbahnreibwert erhöht.
Bezogen auf das Merkmal a) von Anspruch 1 werden als Verbrauch an Betriebsmedium der Antriebsmaschine des Zugfahrzeugs der Verbrauch von Brennkraftstoff (z.B. fossiler Kraftstoff, Dieselkraftstoff, Otto-Kraftstoff) im Falle einer Brennkraftmaschine und/oder der Verbrauch an elektrischer Energie (Strom, Spannung) einer elektrischen Energiequelle im Falle einer elektrischen Antriebsmaschine herangezogen. Denkbar ist auch eine Kombination von beidem im Falle eines Hybridantriebs. Die Verbrauchsdaten werden an die Steuergeräteinrichtung beispielsweise über einen Fahrzeugdatenbus übertragen, an welchen ein diese Verbrauchsdaten lieferndes Antriebssteuergerät angeschlossen ist. Die Steuergeräteinrichtung ist dann bevorzugt ausgebildet, dass sie ein Erreichen oder Überschreiten einer vorbestimmten Schubwirkung des Anhängers erkennt, wenn der Verbrauch des Betriebsmediums der Antriebsmaschine des Zugfahrzeugs einen zugeordneten vorbestimmten Grenzwert unterschritten hat, weil ein Verbrauchsrückgang bzw. ein negativer Verbrauchsgradient ein Indiz für eine Gaswegnahme bzw. eine Verzögerung darstellt.
Bezogen auf Merkmal b) von Anspruch 1 ist die Steuergeräteinrichtung bevorzugt ausgebildet, dass sie ein Erreichen oder Überschreiten der vorbestimmten Schubwirkung des Anhängers erkennt, wenn das von der Antriebsmaschine des Zugfahrzeugs erzeugte Antriebsdrehmoment und/oder das Abtriebsdrehmoment an wenigstens einem angetriebenen Rad des Zugfahrzeugs einen zugeordneten vorbestimmten Grenzwert unterschreitet. Mit Antriebsmoment der Antriebsmaschine ist dabei das Drehmoment an einer Abtriebswelle der Antriebsmaschine gemeint, beispielsweise an einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine oder an einer Läuferwelle eines Elektromotors. Demgegenüber ist aber das Abtriebsdrehmoment an wenigstens einem angetriebenen Rad bedingt beispielsweise durch Reibungsverluste oder durch ein Abzweigen von Drehmoment auf Verbraucher oder Zusatzgeräte der Zugfahrzeug-Anhängerkombination niedriger als das Antriebsmoment der Antriebsmaschine. Mit anderen Worten wird das Antriebs- oder Abtriebsdrehmoment dahingehend überwacht, ob es ein vorbestimmtes Grenzdrehmoment unterschreitet, weil damit eine Verzögerung des Zugfahrzeugs einhergeht, beispielsweise hervorgerufen durch eine Gaswegnahme. Anstatt Drehmomente können natürlich auch Antriebs- bzw. Abtriebskräfte der Antriebsmaschine herangezogen werden. Zur Messung der Drehmomente bzw. Kräfte sind entsprechende Sensoren vorzusehen bzw. bereits für andere Zwecke vorhanden.
Bezogen auf Merkmal c) von Anspruch 1 ist die Steuergeräteinrichtung bevorzugt ausgebildet, dass sie ein Erreichen oder Überschreiten der vorbestimmten Schubwirkung des Anhängers erkennt, wenn das die Zugfahrzeuglängsverzögerung repräsentierende Signal und/oder das die Anhängerlängsverzögerung repräsentierende Signal einen zugeordneten vorbestimmten Grenzwert unterschreitet. In diesem Fall wird also die Längsverzögerung des Zugfahrzeugs und/oder des Anhängers direkt überwacht, weil diese Größe ein Maß für die Aufschiebetendenz des Anhängers darstellt. Unter einem „Unterschreiten des Grenzwerts“ sind dann Werte für die Längsverzögerung zu verstehen, welche kleiner als der bezogene Grenzwert sind. Beispielsweise ist eine Längsverzögerung von minus 3g kleiner als ein vorgegebener Grenzwert von minus 2g.
Hierzu kann in oder an dem Anhänger ein Längsbeschleunigungssensor zur Erzeugung des die Anhängerlängsverzögerung repräsentierenden Signals und/oder in oder an dem Zugfahrzeug ein Längsbeschleunigungssensor zur Erzeugung des die Zugfahrzeuglängsverzögerung repräsentierenden Signals angeordnet sein. Alternativ oder zusätzlich kann das die Zugfahrzeuglängsverzögerung repräsentierende Signal und/oder das die Anhängerlängsverzögerung repräsentierende Signal auf der Basis von Signalen von Raddrehzahlsensoren an Rädern des Zugfahrzeugs und/oder des Anhängers erzeugt werden.
Bezogen auf das Merkmal d) von Anspruch 1 ist die Steuergeräteinrichtung bevorzugt ausgebildet, dass sie ein Erreichen oder Überschreiten der vorbestimmten Schubwirkung des Anhängers erkennt, wenn die Geschwindigkeit und/oder die Beschleunigung, mit welcher das Betätigungsorgan zur Einstellung der Fahrgeschwindigkeit des Zugfahrzeugs, beispielsweise ein Gaspedal oder ein eingangs erwähnter Joystick, zu in Bezug zur aktuellen Fahrgeschwindigkeit niedrigeren Fahrgeschwindigkeiten hin betätigt wird, einen zugeordneten vorbestimmten Grenzwert überschreitet. Für den in Merkmal e) von Anspruch 1 erwähnten Fall, dass das Zugfahrzeug ein stufenloses Getriebe mit einem fahrerbetätigbaren Betätigungsorgan (Joystick) zum stufenlosen Einstellen der Getriebeübersetzung aufweist, wird dann dieses Betätigungsorgan (Joystick) bevorzugt als das Betätigungsorgan zur Einstellung der Fahrgeschwindigkeit des Zugfahrzeugs herangezogen. Mit anderen Worten wird die Geschwindigkeit und/oder die Beschleunigung, mit welcher das Betätigungsorgan zur Einstellung der Fahrgeschwindigkeit des Zugfahrzeugs betätigt wird, überwacht, weil ein Verstellen dieses Betätigungsorgans von einer aktuellen Fahrgeschwindigkeit zu niedrigeren Geschwindigkeiten hin stets eine Längsverzögerung des Zugfahrzeugs und damit ein Auflaufen des Anhängers bedingt. Zur Messung der Geschwindigkeit und/oder der Beschleunigung, mit welcher das Betätigungsorgan zur Einstellung der Fahrgeschwindigkeit des Zugfahrzeugs betätigt wird, sind an dem Betätigungsorgan entsprechende Sensoren, beispielsweise Drehwinkelsensoren vorzusehen bzw. bereits vorhanden.
Die Bremsanlage des Zugfahrzeugs und/oder die Bremsanlage des Anhängers kann von beliebiger Art sein und insbesondere elektrisch, hydraulisch, pneumatisch, elektro-hydraulisch oder elektro-pneumatisch betätigt sein.
Besonders bevorzugt ist das Zugfahrzeug ein landwirtschaftliches Fahrzeug mit stufenlosem Getriebe und die Bremsanlage des Zugfahrzeugs wird hydraulisch und die Bremsanlage des Anhängers pneumatisch betätigt, wobei eine Hydraulik-Pneumatik-Schnittstelle zwischen der Bremsanlage des Zugfahrzeugs und der Bremsanlage des Anhängers vorgesehen ist, insbesondere ein Anhängersteuerventil bzw. Anhängersteuermodul, welches bei Betriebsbremsungen einen für die hydraulische Bremsanlage des Zugfahrzeugs erzeugten Hydraulikdruck in einen Pneumatikdruck für die pneumatische Bremsanlage des Anhängers wandelt.
Gemäß einer Weiterbildung kann das Zugfahrzeug ein allradgetriebenes Zugfahrzeug sein, wobei nach einem erfolgten Erkennen des Erreichens oder Überschreitens der vorbestimmten Schubwirkung des Anhängers durch die Steuergeräteinrichtung ein bis dahin nicht aktivierter Allradantrieb aktiviert wird. Beispielsweise wird dann die Antriebsart bei dem Zugfahrzeug von Zweiradantrieb auf Vierradantrieb umgeschaltet. Hintergrund dieser Maßnahme ist, dass damit das Schleppmoment des Zugfahrzeugs, beispielsweise aufgrund der Bremswirkung des Getriebes auf alle Räder verteilt und somit das Bremsmoment bzw. die Bremskraft je Rad reduziert wird, wodurch dann jedes Rad höhere Seitenkräfte aufnehmen kann, was zur Fahrstabilisierung beiträgt und ein Aufschieben des Anhängers weniger kritisch macht. Denkbar ist auch eine zeitliche Abfolge der automatischen Allradaktivierung und des automatischen Einbremsens des Anhängers nach dem Erkennen, dass der Anhänger übermäßig aufschiebt. Beispielsweise könnte zuerst der Allradantrieb des Zugfahrzeugs aktiviert und dann die Bremsanlage des Anhängers betätigt oder auch der Allradantrieb des Zugfahrzeugs aktiviert und gleichzeitig die Bremsanlage des Anhängers betätigt werden.
Gemäß einer besonders zu bevorzugenden Ausführungsform muss zusätzlich zu dem Erreichen oder Überschreiten einer vorbestimmten Schubwirkung des Anhängers als Voraussetzung für ein automatisches Einbremsen des Anhängers bei unbetätigter Betriebsbremse des Zugfahrzeugs als weitere Voraussetzung eine in Bezug zum Aufschieben des Anhängers auf das Zugfahrzeug zusätzliche fahrdynamisch kritische Situation durch die Steuergeräteinrichtung erkannt werden. Hintergrund dabei ist, dass bei dem bisherigen Stand der Technik ein automatisches Einbremsen des Anhängers ausschließlich von dem Aufschieben des Anhängers abhängig gemacht wurde, ohne jedoch dabei die aktuelle Fahrbetriebssituation zu berücksichtigen oder zu überprüfen, ob ein Einbremsen des Anhängers tatsächlich notwendig ist. In bestimmten Fällen, beispielsweise bei Geradeausfahrt und bei einer Fahrbahn mit hohem Reibwert kann ein Aufschieben des Anhängers in begrenztem Umfang gefahrlos sein. Wenn in einem solchen Fall der Anhänger trotzdem eingebremst wird, so hätte dies einen eigentlich vermeidbaren Verschleiß der Anhängerbremsen zur Folge.
In anderen Fällen, beispielsweise wenn der Anhänger bei Kurvenfahrt unter niedrigem Fahrbahnreibwert auf das Zugfahrzeug aufschiebt, könnte dies eine Gefahr im Hinblick auf Fahrinstabilität darstellen und insbesondere zu einem Einknicken der Zugfahrzeug-Anhängerkombination führen.
Deshalb werden neben der Aufschiebetendenz des Anhängers per se oder zusätzlich bevorzugt weitere Faktoren berücksichtigt, welche fahrdynamisch kritische Situationen hervorrufen können und welche in eine Bewertung eingehen, ob tatsächlich eine Notwendigkeit besteht, den aufschiebenden Anhänger automatisch einzubremsen. Gemäß der hier beschriebenen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird daher zusätzlich die aktuelle fahrdynamische Situation der Zugfahrzeug-Anhängerkombination in die Bewertung mit einbezogen und somit das Gefahrenpotential der fahrdynamischen Situation überprüft bzw. erkannt.
Bevorzugt wird in Bezug zu dem Aufschieben des Anhängers auf das Zugfahrzeug eine zusätzliche fahrdynamisch kritische Situation durch die Steuergeräteinrichtung in Abhängigkeit wenigstens einer der folgenden zweiten Kenngrößen erkannt: Der Lenkwinkel des Zugfahrzeugs, die Gierrate des Zugfahrzeugs und/oder des Anhängers, die Raddrehzahl und/oder die Radbeschleunigung wenigstens eines Rades des Zugfahrzeugs und/oder des Anhängers, der Radschlupf wenigstens eines Rades des Zugfahrzeugs und/oder des Anhängers, die Querbeschleunigung des Zugfahrzeugs und/oder des Anhängers, die Fahrgeschwindigkeit der Zugfahrzeug-Anhängerkombination, wobei ein Erkennen der in Bezug zum Aufschieben des Anhängers auf das Zugfahrzeug zusätzlichen fahrdynamisch kritischen Situation durch die Steuergeräteinrichtung dann erfolgt, wenn wenigstens eine der genannten zweiten Kenngrößen einen vorbestimmten und zugeordneten Grenzwert erreicht, überschreitet oder unterschreitet.
Anders wie bei der oben beschriebenen Ausführung, bei welcher der Grenzwert für die erste Kenngröße in Abhängigkeit von den aktuellen Fahrbetriebsbedingungen variiert bzw. angepasst wird, wird bei der hier beschriebenen Ausführung geprüft, ob zusätzlich die aktuellen Fahrbetriebsbedingungen, repräsentiert durch wenigstens eine zweite Kenngröße, kritisch sind. Dies erfolgt durch eine Überprüfung, ob wenigstens eine der zweiten Kenngrößen einen vorbestimmten und zugeordneten Grenzwert erreicht, überschreitet oder unterschreitet.
Wie oben bereits beispielhaft erläutert, kann bereits ein geringfügiges Aufschieben des Anhängers bei großem Lenkwinkel des Zugfahrzeugs während einer Kurvenfahrt und bei niedrigem Fahrbahnreibwert leicht zu einem Einknicken der Zugfahrzeug-Anhängerkombination und damit zu einer typischen fahrdynamisch kritischen Situation einer Zugfahrzeug-Anhängerkombination führen. Wenn daher bereits festgestellt wurde, dass aufgrund der Größe oder des Betrags der ersten Kenngröße (z.B. Betätigungsgeschwindigkeit des Joysticks des stufenlosen Getriebes) der Anhänger eine Aufschiebetendenz auf das Zugfahrzeug aufweist, wird zusätzlich überprüft, ob der Lenkwinkel des Zugfahrzeugs einen vorbestimmten Grenzwert überschreitet und beispielsweise anhand der Raddrehzahlsignale bzw. Radschlupfwerte, ob der aktuelle Fahrbahnreibwert einen vorbestimmten Grenzwert unterschreitet. Falls dies beispielsweise kumulativ der Fall ist, dann erst wird der Anhänger eingebremst.
Einen weiteren Indikator für fahrdynamisch kritische Situationen stellt die Gierrate des Zugfahrzeugs dar, über welche bei Überschreiten eines zugeordneten Grenzwerts ebenfalls ein Einknicken der Zugfahrzeug-Anhängerkombination erkannt werden kann. Anstatt der Gierrate kann auch ihre zeitliche Veränderung überwacht werden. Die Gierrate kann dabei von einem Gierratensensor oder auch von geeignet angeordneten Beschleunigungssensoren ermittelt werden. Solche Sensoren sind bereits ohnehin vorhanden, wenn das Zugfahrzeug über ein ESP (Elektronisches Stabilitätsprogramm) verfügt.
Denkbar ist ebenso, den Radschlupf der Räder des Zugfahrzeugs zur Erkennung einer fahrdynamisch kritischen Situation zu verwenden, denn die Verzögerungswirkung des Getriebes kann im Schubbetrieb bereits so hoch sein, dass zumindest an den Rädern des Zugfahrzeugs Bremsschlupf auftritt. Deshalb wird überprüft, ob der Radschlupf und oder die zeitliche Veränderung der Radgeschwindigkeit mindestens eines Rads des Zugfahrzeugs einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet. Falls dies zutrifft, wird die Zugfahrzeug-Anhängerkombination durch Einbremsen des Anhängers gestreckt.
Weiterhin kann auch eine Differenz oder ein Quotient einer bei den vorliegenden Fahrbetriebsbedingungen erwarteten Soll-Quer- oder Längsbeschleunigung und einer ermittelten Ist-Quer- oder Längsbeschleunigung des Zugfahrzeugs und/oder des Anhängers als zweite Kenngröße herangezogen und mit einem Grenzwert verglichen werden. Falls beispielsweise eine solche Differenz einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet, dann wird der Anhänger automatisch eingebremst.
Dabei ist selbstverständlich, dass mehrere zweite Kenngrößen parallel auf ein Erreichen, Überschreiten oder Unterschreiten in Bezug auf ihre zugeordneten Grenzwerte überprüft werden können und dass ein Zuspannen der Anhängerbremsen erst dann erfolgt, wenn beispielsweise mehrere Bedingungen kumulativ erfüllt sind.
Zudem könnte die Bremskraft des Anhängers als Folge der automatischen Betätigung der Anhängerbremse von der Steuergeräteinrichtung abhängig von dem Wert oder Betrag der zweiten Kenngröße oder von der Differenz oder dem Quotienten der zweiten Kenngröße und des der zweiten Kenngröße zugeordneten vorgegebenen Grenzwerts gesteuert oder geregelt werden. Die Grenzwerte sind beispielsweise in Kennfeldern der Steuergeräteinrichtung abgespeichert.
Zur Anpassung der Anhängerbremskräfte bzw. zu deren Steuerung oder Regelung wird von der Steuergeräteinrichtung bevorzugt der zeitliche Verlauf und/oder die Amplitude (Betrag) und/oder die Frequenz der Bremskraft variiert. Insbesondere wird die automatische Betätigung der Anhängerbremse durch eine gepulste Ansteuerung der Anhängerbremse mittels der Steuergeräteinrichtung bewerkstelligt. Pneumatische oder elektro-pneumatische Bremsanlagen von Anhängern verfügen beispielsweise über Elektromagnetventile bzw. Relaisventile, welche dann von der Steuergeräteinrichtung elektrisch gepulst angesteuert werden können.
Falls die Steuergeräteinrichtung, in dem die Steuerroutinen des erfindungsgemäßen Verfahrens implementiert sind, durch das Steuergerät eines elektro-pneumatischen Anhängersteuermoduls der Zugfahrzeug-Anhängerkombination gebildet wird, mit welchem ohnehin die Anhängerbremsen gesteuert werden, dann ist kein zusätzlicher Hardwareaufwand notwendig.
Die Erfindung betrifft nicht nur das oben beschriebene Verfahren zum Steuern einer Bremseinrichtung einer Zugfahrzeug-Anhängerkombination, sondern auch eine Bremseinrichtung einer Zugfahrzeug-Anhängerkombination, welche nach einem oben beschriebenen Verfahren gesteuert ist.
Wie bereits oben erwähnt, kann dabei die Bremsanlage des Zugfahrzeugs und/oder die Bremsanlage des Anhängers elektrisch, hydraulisch, pneumatisch, elektro-hydraulisch oder elektro-pneumatisch betätigt sein.
Zur Ausführung des oben beschriebenen Verfahrens ist beispielsweise die Steuergeräteinrichtung ausgebildet, dass sie die Anhängerlängs- und/oder Querverzögerung repräsentierende Signale von einem an dem Anhänger angeordneten Beschleunigungssensor oder von Raddrehzahlsensoren an Rädern des Anhängers und/oder die Zugfahrzeuglängs- und/oder Querverzögerung repräsentierende Signale von einem an dem Zugfahrzeug angeordneten Beschleunigungssensor oder von Raddrehzahlsensoren an Rädern des Zugfahrzeugs und/oder die Gierrate des Zugfahrzeugs repräsentierende Signale von einem am Zugfahrzeug angeordneten Gierratensensor bzw. mehreren Beschleunigungssensoren und/oder die Gierrate des Anhängers repräsentierende Signale von einem am Anhänger angeordneten Gierratensensor bzw. mehreren Beschleunigungssensorenbzw. von Sensoren empfängt und verarbeitet, welche die Betätigungsgeschwindigkeit und/oder die Betätigungsbeschleunigung, mit welcher ein Betätigungsorgan zur Einstellung der Fahrgeschwindigkeit des Zugfahrzeugs zu in Bezug zur aktuellen Fahrgeschwindigkeit niedrigeren Fahrgeschwindigkeiten hin betätigt wird.
Falls die Bremsanlage des Zugfahrzeugs pneumatisch oder elektro-pneumatisch betätigt ist oder ein elektronisch geregeltes Bremssystem (EBS) darstellt und wenigstens ein Druckregelmodul zur Regelung des Zugfahrzeugbremsdrucks und ein elektro-pneumatisches Anhängersteuermodul zur Regelung des Anhängerbremsdrucks aufweist, dann kann in ein solches Druckregelmodul bzw. Anhängersteuermodul ein Beschleunigungssensor zur Messung von Längsbeschleunigung und/oder Querbeschleunigung bzw. der Gierrate und/oder ein Gierratensensor integriert sein. Ebenso könnten diese Sensoren aber auch in die Steuergeräteinrichtung integriert sein.
Wenn das Zugfahrzeug beispielsweise ein landwirtschaftliches Fahrzeug und die Bremsanlage des Zugfahrzeugs hydraulisch und die Bremsanlage des Anhängers pneumatisch betätigt ist, dann kann eine Hydraulik-Pneumatik-Schnittstelle zwischen der Bremsanlage des Zugfahrzeugs und der Bremsanlage des Anhängers vorgesehen sein, welche bei Betriebsbremsungen einen für die hydraulische Bremsanlage des Zugfahrzeugs erzeugten Hydraulikdruck in einen Pneumatikdruck für die pneumatische Bremsanlage des Anhängers wandelt. Die Erfindung ist aber nicht auf solche landwirtschaftlichen Fahrzeuge beschränkt, sondern erstreckt sich auf alle Arten von Fahrzeugen, insbesondere auch auf Personenfahrzeuge, Nutzfahrzeuge oder schwere Nutzfahrzeuge.
Insbesondere kann das Zugfahrzeug ein allradgetriebenes Zugfahrzeug sein, wobei die Steuergeräteinrichtung wie bereits oben ausgeführt wurde ausgebildet ist, dass sie nach einem erfolgten Erkennen des Erreichens oder Überschreitens der vorbestimmten Schubwirkung des Anhängers den bis dahin nicht aktivierten Allradantrieb aktiviert.
Die Steuergeräteinrichtung kann durch ein separates Steuergerät oder auch durch ein bereits vorhandenes elektronisches Steuergerät gebildet werden, insbesondere durch ein Fahrzeugsteuergerät, ein Bremssteuergerät der Bremseinrichtung oder durch das Steuergerät eines elektro-pneumatischen Anhängersteuermoduls der Zugfahrzeug-Anhängerkombination.
Ausgeführt wird das oben beschriebene Verfahren nur bei Vorwärtsfahrt und vorzugsweise bei einer Vorwärtsfahrt oberhalb einer vorgegebenen Mindestgeschwindigkeit.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Die in der Beschreibungseinleitung genannten Vorteile von Merkmalen und von Kombinationen mehrerer Merkmale sind lediglich beispielhaft und können alternativ oder kumulativ zur Wirkung kommen, ohne dass die Vorteile zwingend von erfindungsgemäßen Ausführungsformen erzielt werden müssen.
Weitere Merkmale sind den Zeichnungen – insbesondere den dargestellten Geometrien und den relativen Abmessungen mehrerer Bauteile zueinander sowie deren relativer Anordnung und Wirkverbindung – zu entnehmen. Die Kombination von Merkmalen unterschiedlicher Ausführungsformen der Erfindung oder von Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche ist ebenfalls abweichend von den gewählten Rückbeziehungen der Patentansprüche möglich und wird hiermit angeregt. Dies betrifft auch solche Merkmale, die in separaten Zeichnungen dargestellt sind oder bei deren Beschreibung genannt werden. Diese Merkmale können auch mit Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche kombiniert werden. Ebenso können in den Patentansprüchen aufgeführte Merkmale für weitere Ausführungsformen der Erfindung entfallen.
Identische bzw. gleich wirkende Bauteile und Baugruppen sind in unterschiedlichen Ausführungsformen jeweils mit denselben Bezugszahlen bezeichnet.
Zeichnung
Nachstehend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt die einzige Figur eine schematische Darstellung einer Bremsanlage eines Zugfahrzeugs als Teil einer Bremseinrichtung einer Zugfahrzeug-Anhängerkombination, welche nach dem erfindungsgemäßen Verfahren betrieben wird.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
In der Figur ist eine elektro-pneumatische Bremsanlage 1 eines Zugfahrzeugs als Teil einer Bremseinrichtung einer Zugfahrzeug-Anhängerkombination dargestellt, welche nach dem erfindungsgemäßen Verfahren betrieben wird.
Für eine Betriebsbremsung werden gemäß einer Betätigung eines Fußpedals 2 mittels eines zweikanaligen Fußbremsmoduls 4 in einem Vorderachskanal 6 und in einem Hinterachskanal 8 von einem separaten Druckluftvorrat 10, 12 jeweils basierend auf einem Vorratsdruck ein Vorderachsdruck und ein Hinterachsdruck ausgesteuert. Weiterhin umfasst das Fußbremsmodul 4 auch einen elektrischen Kanal 14, welcher abhängig von der Betätigung des Fußpedals 2 über einen Fahrzeugdatenbus CAN ein elektrisches Bremsanforderungssignal in ein Fahrzeugsteuergerät VCU (Vehicle Control Unit) einsteuert, welches daraufhin über den Fahrzeugdatenbus CAN ein beispielsweise zweikanaliges Druckregelmodul DRM für die Hinterachse ansteuert, welches für jeden Kanal – rechts, links – Magnetventile (Einlassventil, Auslassventil, Backup-Ventil) und vorzugsweise auch ein Relaisventil sowie auch einen Drucksensor enthält, um abhängig von seiner elektrischen Ansteuerung durch das Fahrzeugsteuergerät VCU einen entsprechenden Bremsdruck in einem Bremszylinder 16 des rechten Rads und in einem Bremszylinder 18 des linken Rads der Hinterachse einzuregeln. Nur bei einem Ausfall des elektrischen Bremskreises kommt der vom Fußbremsmodul 4 im Hinterachskanal 8 ausgesteuerte Hinterachsdruck bei der Bildung des Bremsdrucks an der Hinterachse über ein in das Druckregelmodul DRM integriertes Backup-Magnetventil zum Tragen.
Das Druckregelmodul DRM enthält auch ein eigenes Steuergerät, um beispielsweise eine Bremsschlupfregelung (ABS) an dem betreffenden Hinterrad ausführen zu können. Damit auch eine Drucksteigerung stattfinden kann, ist das Druckregelmodul DRM mit dem Druckluftvorrat 10 für die Hinterachse verbunden.
Demgegenüber sind an der Vorderachse kein Druckregelmodul, sondern für jedes Vorderrad ein eigenes ABS-Drucksteuerventil PCV vorhanden, welches bei zulässig bremsschlupfenden Vorderrädern den vom Fußbremsmodul 4 ausgesteuerten Vorderachsdruck zu Bremszylindern 20 der Vorderachse durchsteuert und bei unzulässig bremsschlupfenden Vorderrädern diesen Vorderachsdruck zeitweise senkt oder hält. Aus Übersichtlichkeitsgründen ist in der Figur nur ein Bremszylinder 20 für ein Rad der Vorderachse gezeigt, welcher über eine pneumatische Leitung 30, in der das ABS-Drucksteuerventil PCV angeordnet ist, mit dem Vorderachskanal 6 des Fußbremsmoduls 4 verbunden ist.
Von der pneumatischen Leitung 30 für den Vorderachskanal 6 zweigt eine weitere pneumatische Leitung 24 ab, welche in einen pneumatischen Steuereingang 42 eines elektro-pneumatischen Anhängersteuermoduls iTCM^® mündet, welches in bekannter Weise den an seinem pneumatischen Steuereingang 42 anstehenden Steuerdruck, hier beispielsweise den Vorderachsdruck, invertiert und einen entsprechenden Anhängerbremsdruck an seinen Druckausgang 22 aussteuert, welcher mit dem Kupplungskopf „Bremse“ 26 für den Anhänger verbunden ist. Weiterhin steht das Anhängersteuermodul iTCM^® mit einem Druckluftvorrat 28 für den Anhänger in Verbindung und ein weiterer Druckausgang 21 mit einem Kupplungskopf „Vorrat“ 38.
Das elektro-pneumatische Anhängersteuermodul iTCM^® enthält eine lokale Intelligenz in Form eines eigenen Steuergeräts, welches über den in der pneumatischen Leitung 30 für den Vorderachskanal 6 herrschenden Vorderachsdruck mittels eines in dieser pneumatischen Leitung 30 angeordneten Drucksensors 32 informiert wird.
Schließlich ist an einen weiteren pneumatischen Steuereingang 43 des Anhängersteuermoduls iTCM^® auch ein Feststellbremsmodul PBM angeschlossen, das in den Steuereingang 43 ein pneumatisches Feststellbremsanforderungssignal für die Anhängerbremsen einsteuert, das am Feststellbremsmodul PBM beispielsweise händisch über einen Feststellbremshebel 34 eingestellt wird. Weiterhin ist das Feststellbremsmodul PBM an Federspeicherbremszylinder 46 des Zugfahrzeugs angeschlossen, um diese zum Zuspannen zu entlüften und zum Lösen zu belüften.
Zudem hat das Anhängersteuerventil iTCM^® eine CAN-Schnittstelle 36, über welche sein eigenes Steuergerät unter anderem mit dem Fahrzeugsteuergerät VCU kommuniziert und relevante Fahrzeuginformationen und den Druckwunsch der Betriebsbremse als elektrisches Signal empfängt.
Im normalen ungestörten Fahrbetrieb meldet das Fußbremsmodul 4 mittels seines elektrischen Kreises 14 den Bremssolldruck als elektronischen Druckwunsch an das Fahrzeugsteuergerät VCU, welches den Druckwunsch verarbeitet und über den Fahrzeugdatenbus CAN an das Anhängersteuermodul iTCM^® aussteuert, welches analog zu einem Druckregelmodul DRM aufgebaut ist und abhängig von dem Druckwunsch einen Anhängerbremsdruck an den Kupplungskopf „Bremse“ 26 aussteuert, wobei das Anhängersteuermodul hierzu wiederum über ein Einlassmagnetventil, ein Auslassmagnetventil sowie ein Relaisventil verfügt. Der an dem pneumatischen Steuereingang 42 anstehende Vorderachsdruck des Vorderachskanals 6 kommt erst zum Tragen, wenn der oben beschriebene elektrische Kreis ausgefallen ist und ein integriertes Backup-Magnetventil öffnet.
Der Kupplungskopf „Bremse“ 26 ist mit einer aus Maßstabsgründen hier nicht gezeigten anhängerseitigen pneumatischen Leitung gekoppelt, welche ein anhängerseitiges hier ebenfalls nicht gezeigtes Anhängersteuerventil angeschlossen ist, um abhängig von dem vom Zugfahrzeug eingesteuerten Druck einen Bremsdruck für die Anhängerbremsen zu erzeugen.
Im Fehlerfall, d.h. bei einem Ausfall des elektrischen Kreises 14 wird als Solldruck der am pneumatischen Steueranschluss 42 anliegende Druckwunsch verwendet. Dabei fungiert das Anhängersteuermodul iTCM^® als Relaisventil. Der Parkbrems-Druckwunsch am Steueranschluss 43 wird invertiert ausgesteuert, d.h. wenn kein Druck am Steueranschluss 43 anliegt, wird am Druckausgang 22 ein entsprechender Druck ausgesteuert.
Gemäß einer hier nicht gezeigten Ausführungsform können auch das Druckregelmodul RDM sowie die Drucksteuerventile PCV entfallen, so dass die Bremszylinder der Hinterachse 16, 18 direkt vom Hinterachskanal 8 und die Bremszylinder 20 der Vorderachse direkt vom Vorderachskanal 6 des Fußbremsmoduls 4 angesteuert werden.
Die oben beschriebene und hinlänglich bekannte elektro-pneumatische Bremseinrichtung für Zugfahrzeug-Anhängerkombinationen wird nun so modifiziert, dass sie durch das oben beschriebene Verfahren gesteuert werden kann.
Hierzu werden die Steuerroutinen des Verfahrens bevorzugt in dem Fahrzeugsteuergerät VCU implementiert, so dass die Anhängerbremsen bei unbetätigter Betriebsbremse und bei einem Erkennen eines Aufschiebens des Anhängers auf das Zugfahrzeug sowie dem Erreichen oder Überschreiten einer vorbestimmten Schubwirkung des Anhängers auf der Basis dieser Steuerroutinen automatisch zugespannt werden. Benutzt wird hierbei der elektrische Kanal des Anhängersteuermoduls iTCM^®, welcher über die CAN-Schnittstelle 36 an den Fahrzeugdatenbus CAN angeschlossen ist und über den Datenbus CAN die Bremsanforderung des Fahrzeugsteuergeräts VCU für den Anhänger empfangen kann. Das Fahrzeugsteuergerät VCU empfängt seinerseits über den Fahrzeugdatenbus CAN die Signale von externen Sensoren (z.B. Sensor für Motordrehzahl, Längs- und Querbeschleunigungssensoren 44, Gierratensensor etc.), deren Signale für die Ausführung des Verfahrens notwendig sind und welche auch in anderen Baueinheiten wie beispielsweise in dem Druckregelmodul DRM der Hinterachse und/oder in dem Anhängersteuermodul iTCM^® integriert sein können.
Alternativ können die Steuerroutinen des Verfahrens auch in dem Steuergerät des elektro-pneumatischen Anhängersteuermoduls iTCM^® implementiert sein.
Bezugszeichenliste

1: Bremsanlage
2: Fußpedal
4: Fußbremsmodul
6: Vorderachskanal
8: Hinterachskanal
10: Druckluftvorrat
12: Druckluftvorrat
14: elektrischer Kanal
16: Bremszylinder
18: Bremszylinder
20: Bremszylinder
21: Druckausgang
22: Druckausgang
24: pneumatische Leitung
26: Kupplungskopf „Bremse“
28: Druckluftvorrat
30: pneumatische Leitung
32: Drucksensor
34: Feststellbremshebel
36: CAN-Schnittstelle
38: Kupplungskopf „Vorrat“
40: Sensor
42: Steueranschluss
43: Steueranschluss
44: Sensor
46: Federspeicherbremszylinder

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 2269880 A1 [0006]

Claims

Verfahren zum Steuern einer Bremseinrichtung einer Zugfahrzeug-Anhängerkombination, wobei durch eine elektronische Steuergeräteinrichtung (VCU; iTCM) in einem Fahrzustand mit unbetätigter Betriebsbremse ein auf das Zugfahrzeug aufschiebender Anhänger erkannt und durch die Steuergeräteinrichtung (VCU; iTCM) bei Erreichen oder Überschreiten einer vorbestimmten Schubwirkung des Anhängers eine Bremsanlage des Anhängers bei unbetätigter Betriebsbremse des Zugfahrzeugs automatisch zur Erzeugung einer Bremskraft betätigt wird, dadurch gekennzeichnet, dass als erste Kenngröße zum Erkennen des Aufschiebens des Anhängers auf das Zugfahrzeug durch die Steuergeräteinrichtung (VCU; iTCM) oder zur Bildung dieser ersten Kenngröße a) der Verbrauch eines Betriebsmediums zum Betreiben einer Antriebsmaschine des Zugfahrzeugs, und/oder b) das von einer Antriebsmaschine des Zugfahrzeugs erzeugte Antriebsdrehmoment und/oder das Abtriebsdrehmoment an wenigstens einem angetriebenen Rad des Zugfahrzeugs, und/oder c) ein die Zugfahrzeuglängsverzögerung repräsentierendes Signal und/oder ein die Anhängerlängsverzögerung repräsentierendes Signal, und/oder d) die Geschwindigkeit und/oder die Beschleunigung, mit welcher ein Betätigungsorgan zur Einstellung der Fahrgeschwindigkeit des Zugfahrzeugs zu in Bezug zur aktuellen Fahrgeschwindigkeit niedrigeren Fahrgeschwindigkeiten hin betätigt wird, und/oder e) für den Fall, dass das Zugfahrzeug ein stufenloses Getriebe mit einem fahrerbetätigbaren Betätigungsorgan zum stufenlosen Einstellen der Getriebeübersetzung aufweist, eine Differenz oder ein Quotient einer über das fahrerbetätigbare Betätigungsorgan zum stufenlosen Einstellen der Getriebeübersetzung vorgegebenen und durch das Steuergeräteinrichtung erfassten Soll-Zugfahrzeuggeschwindigkeit und einer von der Steuergeräteinrichtung erfassten Ist-Zugfahrzeuggeschwindigkeit herangezogen wird, und dass f) die Steuergeräteinrichtung (VCU; iTCM) das Erreichen oder Überschreiten der vorbestimmten Schubwirkung des Anhängers erkennt, wenn die erste Kenngröße einen vorbestimmten, der ersten Kenngröße zugeordneten Grenzwert erreicht, überschritten oder unterschritten hat.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremskraft des Anhängers als Folge der automatischen Betätigung der Anhängerbremse von der Steuergeräteinrichtung (VCU; iTCM) abhängig von dem Wert oder Betrag der ersten Kenngröße oder von der Differenz oder dem Quotienten der ersten Kenngröße und des der ersten Kenngröße zugeordneten vorgegebenen Grenzwerts gesteuert oder geregelt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der vorbestimmte, der ersten Kenngröße zugeordnete Grenzwert von der Steuergeräteinrichtung (VCU; iTCM) abhängig von wenigstens einer Fahrbetriebsbedingung variiert wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Fahrbetriebsbedingung einen Lenkwinkel des Zugfahrzeugs, einen Gefällewinkel oder einen Neigungswinkel des befahrenen Fahrwegs der Zugfahrzeug-Anhängerkombination und/oder einen Beladungszustand des Zugfahrzeugs und/oder des Anhängers und/oder einen Fahrbahnreibwert des befahrenen Fahrwegs beinhaltet.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Betriebsmedium der Antriebsmaschine des Zugfahrzeugs ein Brennkraftstoff und/ oder elektrische Energie einer elektrischen Energiequelle herangezogen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuergeräteinrichtung (VCU; iTCM) ein Erreichen oder Überschreiten einer vorbestimmten Schubwirkung des Anhängers erkennt, wenn der Verbrauch des Betriebsmediums der Antriebsmaschine des Zugfahrzeugs einen zugeordneten vorbestimmten Grenzwert unterschritten hat.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuergeräteinrichtung (VCU; iTCM) ein Erreichen oder Überschreiten der vorbestimmten Schubwirkung des Anhängers erkennt, wenn die Geschwindigkeit und/oder die Beschleunigung, mit welcher das Betätigungsorgan zur Einstellung der Fahrgeschwindigkeit des Zugfahrzeugs zu in Bezug zur aktuellen Fahrgeschwindigkeit niedrigeren Fahrgeschwindigkeiten hin betätigt wird, einen zugeordneten vorbestimmten Grenzwert überschreitet.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für den Fall, dass das Zugfahrzeug ein stufenloses Getriebe mit einem fahrerbetätigbaren Betätigungsorgan zum stufenlosen Einstellen der Getriebeübersetzung aufweist, dieses Betätigungsorgan als das Betätigungsorgan zur Einstellung der Fahrgeschwindigkeit des Zugfahrzeugs herangezogen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuergeräteinrichtung (VCU; iTCM) ein Erreichen oder Überschreiten der vorbestimmten Schubwirkung des Anhängers erkennt, wenn das von der Antriebsmaschine des Zugfahrzeugs erzeugte Antriebsdrehmoment und/oder das Abtriebsdrehmoment an wenigstens einem angetriebenen Rad des Zugfahrzeugs einen zugeordneten vorbestimmten Grenzwert unterschreitet.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuergeräteinrichtung (VCU; iTCM) ein Erreichen oder Überschreiten der vorbestimmten Schubwirkung des Anhängers erkennt, wenn das die Zugfahrzeuglängsverzögerung repräsentierende Signal und/oder das die Anhängerlängsverzögerung repräsentierende Signal einen zugeordneten vorbestimmten Grenzwert unterschreitet.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass in oder an dem Anhänger ein Längsbeschleunigungssensor zur Erzeugung des die Anhängerlängsverzögerung repräsentierenden Signals und/oder in oder an dem Zugfahrzeug ein Längsbeschleunigungssensor zur Erzeugung des die Zugfahrzeuglängsverzögerung repräsentierenden Signals angeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass das die Zugfahrzeuglängsverzögerung repräsentierende Signal und/oder das die Anhängerlängsverzögerung repräsentierende Signal auf der Basis von Signalen von Raddrehzahlsensoren an Rädern des Zugfahrzeugs und/oder des Anhängers erzeugt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsanlage (1) des Zugfahrzeugs und/oder die Bremsanlage des Anhängers elektrisch, hydraulisch, pneumatisch, elektro-hydraulisch oder elektro-pneumatisch betätigt wird.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Zugfahrzeug ein landwirtschaftliches Fahrzeug ist und die Bremsanlage (1) des Zugfahrzeugs hydraulisch und die Bremsanlage des Anhängers pneumatisch betätigt wird, wobei eine Hydraulik-Pneumatik-Schnittstelle zwischen der Bremsanlage (1) des Zugfahrzeugs und der Bremsanlage des Anhängers vorgesehen ist, welche bei Betriebsbremsungen einen für die hydraulische Bremsanlage des Zugfahrzeugs erzeugten Hydraulikdruck in einen Pneumatikdruck für die pneumatische Bremsanlage des Anhängers wandelt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zugfahrzeug ein allradgetriebenes Zugfahrzeug ist und dass nach einem erfolgten Erkennen des Erreichens oder Überschreitens der vorbestimmten Schubwirkung des Anhängers durch die Steuergeräteinrichtung ein bis dahin nicht aktivierter Allradantrieb aktiviert wird.
Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Allradantrieb des Zugfahrzeugs aktiviert und dann die Bremsanlage des Anhängers betätigt wird oder dass der Allradantrieb des Zugfahrzeugs aktiviert und gleichzeitig die Bremsanlage des Anhängers betätigt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zu dem Erreichen oder Überschreiten einer vorbestimmten Schubwirkung des Anhängers als Voraussetzung für ein automatisches Einbremsen des Anhängers bei unbetätigter Betriebsbremse des Zugfahrzeugs als weitere Voraussetzung eine in Bezug zum Aufschieben des Anhängers auf das Zugfahrzeug zusätzliche fahrdynamisch kritische Situation durch die Steuergeräteinrichtung (VCU) erkannt werden muss.
Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die in Bezug zum Aufschieben des Anhängers auf das Zugfahrzeug zusätzliche fahrdynamisch kritische Situation durch die Steuergeräteinrichtung (VCU; iTCM) in Abhängigkeit wenigstens einer der folgenden zweiten Kenngrößen erkannt wird: Der Lenkwinkel des Zugfahrzeugs, die Gierrate des Zugfahrzeugs und/oder des Anhängers, die Raddrehzahl und/oder die Radbeschleunigung wenigstens eines Rades des Zugfahrzeugs und/oder des Anhängers, der Radschlupf wenigstens eines Rades des Zugfahrzeugs und/oder des Anhängers, die Quer- oder Längsbeschleunigung des Zugfahrzeugs und/oder des Anhängers, die Fahrgeschwindigkeit der Zugfahrzeug-Anhängerkombination, wobei ein Erkennen der in Bezug zum Aufschieben des Anhängers auf das Zugfahrzeug zusätzlichen fahrdynamisch kritischen Situation durch die Steuergeräteinrichtung dann erfolgt, wenn wenigstens eine der genannten zweiten Kenngrößen einen vorbestimmten und zugeordneten Grenzwert erreicht, überschreitet oder unterschreitet.
Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass die in Bezug zum Aufschieben des Anhängers auf das Zugfahrzeug zusätzliche fahrdynamisch kritische Situation ein Einknicken der Zugfahrzeug-Anhängerkombination beinhaltet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremskraft des Anhängers als Folge der automatischen Betätigung der Anhängerbremse von der Steuergeräteinrichtung (VCU; iTCM) abhängig von dem Wert oder dem Betrag der zweiten Kenngröße oder von der Differenz oder dem Quotienten der zweiten Kenngröße und des der zweiten Kenngröße zugeordneten vorgegebenen Grenzwerts gesteuert oder geregelt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Steuerung oder Regelung der Bremskraft des Anhängers von der Steuergeräteinrichtung (VCU; iTCM) der zeitliche Verlauf und/oder die Amplitude und/oder die Frequenz der Bremskraft variiert werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die automatische Betätigung der Anhängerbremse durch eine gepulste Ansteuerung der Anhängerbremse mittels der Steuergeräteinrichtung (VCU; iTCM) bewerkstelligt wird.
Bremseinrichtung einer Zugfahrzeug-Anhängerkombination, welche nach einem Verfahren gemäß wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche gesteuert ist.
Bremseinrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsanlage (1) des Zugfahrzeugs und/oder die Bremsanlage des Anhängers elektrisch, hydraulisch, pneumatisch, elektro-hydraulisch oder elektro-pneumatisch betätigt ist.
Bremseinrichtung nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuergeräteinrichtung (VCU; iTCM) ausgebildet ist, dass sie die Anhängerlängs- und/oder Querverzögerung repräsentierende Signale von einem an dem Anhänger angeordneten Beschleunigungssensor oder von Raddrehzahlsensoren an Rädern des Anhängers und/oder die Zugfahrzeuglängs- und/oder Querverzögerung repräsentierende Signale von einem an dem Zugfahrzeug angeordneten Beschleunigungssensor oder von Raddrehzahlsensoren an Rädern des Zugfahrzeugs und/oder die Gierrate des Zugfahrzeugs repräsentierende Signale von einem am Zugfahrzeug angeordneten Gierratensensor bzw. mehreren Beschleunigungssensoren und/oder die Gierrate des Anhängers repräsentierende Signale von einem am Anhänger angeordneten Gierratensensor bzw. mehreren Beschleunigungssensoren bzw. von Sensoren empfängt und verarbeitet, welche die Betätigungsgeschwindigkeit und/oder die Betätigungsbeschleunigung, mit welcher ein Betätigungsorgan zur Einstellung der Fahrgeschwindigkeit des Zugfahrzeugs zu in Bezug zur aktuellen Fahrgeschwindigkeit niedrigeren Fahrgeschwindigkeiten hin betätigt wird.
Bremseinrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsanlage (1) des Zugfahrzeugs pneumatisch oder elektro-pneumatisch betätigt ist oder ein elektronisch geregeltes Bremssystem (EBS) darstellt und wenigstens ein Druckregelmodul (DRM) und/oder ein Anhängersteuermodul (iTCM) aufweist, in welches der Längsbeschleunigungssensor und/oder der Querbeschleunigungssensor und/oder der Gierratensensor integriert ist.
Bremseinrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass der Längsbeschleunigungssensor und/oder der Querbeschleunigungssensor und/oder der Gierratensensor in die Steuergeräteinrichtung (VCU; iTCM) integriert ist.
Bremseinrichtung nach Anspruch 25 oder 27, dadurch gekennzeichnet, dass das Zugfahrzeug ein landwirtschaftliches Fahrzeug ist und die Bremsanlage des Zugfahrzeugs hydraulisch und die Bremsanlage des Anhängers pneumatisch betätigt ist, wobei eine Hydraulik-Pneumatik-Schnittstelle zwischen der Bremsanlage des Zugfahrzeugs und der Bremsanlage des Anhängers vorgesehen ist, welche bei Betriebsbremsungen einen für die hydraulische Bremsanlage des Zugfahrzeugs erzeugten Hydraulikdruck in einen Pneumatikdruck für die pneumatische Bremsanlage des Anhängers wandelt.
Bremseinrichtung nach einem der Ansprüche 23 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass das Zugfahrzeug ein allradgetriebenes Zugfahrzeug ist und dass die Steuergeräteinrichtung (VCU; iTCM) ausgebildet ist, dass sie nach einem erfolgten Erkennen des Erreichens oder Überschreitens der vorbestimmten Schubwirkung des Anhängers den bis dahin nicht aktivierten Allradantrieb aktiviert.
Bremseinrichtung nach einem der Ansprüche 23 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuergeräteinrichtung durch ein Fahrzeugsteuergerät (VCU), ein Bremsteuergerät der Bremseinrichtung oder das Steuergerät eines elektro-pneumatischen Anhängersteuermoduls (iTCM) gebildet wird.