Beschreibung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein adaptives Anhängerbremssystem gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Als Anhängerbremssysteme werden hydraulische/pneumatische

Fremdkraftbremsanlagen in Anhängern bezeichnet, die von Lastkraftfahrzeugen oder landwirtschaftlichen Zugfahrzeugen wie Ackerschleppern oder Traktoren gezogen werden. Derartige Anhängerbremssysteme lassen sich in autarke Bremssysteme mit eigener Druckmittelquelle und Regelung sowie in gekoppelte Bremssysteme unterscheiden, die an die Bremsanlage der jeweiligen Zugmaschine angeschlossen sind.

In autarken Anhängerbremssystemen ist neben der eigenen Druckmittelquelle und Regelung auch eine Sensorvorrichtung am jeweiligen Anhänger angeordnet, die

ausschließlich das aktuelle Fahrverhalten des Anhängers überwacht und entsprechende Fahrzustandssignale an die interne Regelung abgibt. Sobald die Regelung aus den erhaltenen Fahrzustandssignalen eine Fahrzustandsänderung erkennt, beispielsweise eine Verzögerung in Anhängerlängsrichtung oder ein seitliches Ausbrechen des Anhängers, gibt die Regelung entsprechende Signale an ausgewählte Regelventile des Anhänger-internen Bremssystems ab, um Bremsdrücke in ausgewählten Radbremszylinders des Anhängereigenen Bremssystems zu erhöhen oder zu verringern.

Bei einem solchen autarken Bremssystem befinden sich demzufolge sämtliche Sensoren, Aktuatoren und das elektronische Regel- bzw. Steuergerät im /am Anhänger, wohingegen die Zugmaschine lediglich die notwendige Versorgung mit elektrischer Spannung und ggf. Bremsmedium zur Verfügung stellt. Es liegt auf der Hand, dass ein autarkes Bremssystem gemäß vorstehender Beschreibung ziemlich aufwändig und damit auch teuer ist.

Demzufolge haben sich insbesondere auf dem Gebiet landwirtschaftlicher

Nutzfahrzeuge die eingangs genannten gekoppelten Bremssysteme auf dem Markt durchgesetzt.

Bei gekoppelten Systemen erhält die Anhängerbremsanlage den Systemdruck über entsprechende Zuleitungen von der Zugmaschine in Abhängigkeit von der aktuellen

Betätigung des Bremspedals an der Zugmaschine. In diesem Fall gibt das Bremssystem der Zugmaschine einen Pilotdruck an ein Anhängerbremsventil in der Anhängerbremsanlage ab, welches in Abhängigkeit von der Höhe des Pilotdrucks einen Leistungsdruck an die

Radbremszylinder des Anhängers anlegt. Der Leistungsdruck wird entweder ebenfalls von der Bremsanlage der Zugmaschine oder durch eine Anhänger- interne Bremsdruckquelle erzeugt.

In modernen Anhängerbremsanlagen ist das Anhängerbremsventil darüber hinaus einstellbar, derart, dass das Verhältnis zwischen Pilotdruck und zugeordnetem

Leistungsdruck veränderbar ist. In anderen Worten ausgedrückt, wird bei heutigen

Anhängern, insbesondere Traktoranhängern, unabhängig davon, ob diese mit einem hydraulischen oder pneumatischen Bremssystem ausgerüstet sind, der Bremsdruck im Anhängerbremsventil in einem voreingestellten Verhältnis zum Bremsdruck des jeweiligen Traktorbremssystems, der durch das Bremspedal erzeugt wird, an den Anhänger

weitergegeben. Bei einigen Anhängern lässt sich dieses Verhältnis darüber hinaus noch manuell verstellen, um den Bremsdruck bzw. das Bremsdruckverhältnis zwischen Anhänger und Zugmaschine beispielsweise an den Beladungszustand des Anhängers, das zu erwartende Geschwindigkeitsfenster der Zugmaschine und/oder die voraussichtlichen Fahrbahnbedingungen anzupassen.

Ein solches gekoppelte System ist gegenüber dem autarken System kostengünstiger und weniger störanfällig. Es hat jedoch den Nachteil, dass es individuell an die Zugmaschine angepasst werden muss, wobei die hierfür notwendige Kompatibilität nicht immer zufriedenstellend ist. Des Weiteren hat sich in jüngster Vergangenheit auf der Grundlage statistischer Auswertungen eine überdurchschnittliche Zunahme an Unfällen bei Traktor- Anhänger-Gespannen ergeben, welche Anhänger mit gekoppelten Anhängerbremsanlagen verwendet hatten. Die Anmelderin hat nach eingehenden Untersuchungen der Unfälle herausgefunden, dass in vielen Fällen Traktoren zum Einsatz kamen, die über ein mechanisch-hydraulisch verzweigtes Getriebe verfügen, welches in der Fachwelt auch als CVT-Getriebe (CVT = Continuous Variable Transmission) bekannt ist. Diese Getriebe erlauben ein starkes Verzögern der Fahrgeschwindigkeit, ohne dass die Fahrzeugbremse des Traktors/Zugmaschine über das Bremspedal manuell betätigt werden muss. Da bei diesem Vorgang der Anhänger mangels eines Pilotdrucks ungebremst bleibt, schiebt dieser den Traktor über die Anhängervorrichtung an. Dies kann offensichtlich dazu führen, dass der Traktor aus seiner Fahrtrichtung gedrückt wird, derart, dass der Anhänger den Traktor quer stellt und dieser sogar umgekippt wird.

Angesichts dieser Situation ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Anhängerbremssystem der gekoppelten Bauart bereit zu stellen, das ein sicheres

Abbremsen eines Anhängers, insbesondere eines Traktoranhängers unabhängig von der eingesetzten Zugmaschine gewährleistet.

Diese Aufgabe wird durch ein Anhängerbremssystem mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind

Gegenstand der Unteransprüche.

Die Erfindung besteht demzufolge darin, dass durch eine Fahrzustands- Erfassungseinrichtung eine Verzögerung der Zugmaschine, beispielsweise ein Traktor, erfasst und bewertet wird. Bei Erfassen eines bestimmten Fahrzustands der Zugmaschine und/oder des Anhängers kann daraufhin ein Bremsassistenzsystem unabhängig vom und/oder zusätzlich zum über ein Bremspedal aufgebauten Pilotdruck bzw. zu einer

Bremsgestängebetätigung, auch bei Nichtvorliegen eines Pilotdrucks bzw. einer

Bremsgestängebetätigung, einen Bremsdruck oder individuelle Bremsdrücke in den

Anhängerradbremszylindern aufbauen. Die Wirkung des Bremspedals bleibt dabei uneingeschränkt aufrecht erhalten und addiert sich bei Betätigung des Bremspedals lediglich dem Bremsdruck des Bremsassistenten in entsprechender Weise hinzu.

Vorteilhaft ist es, wenn der Bremsdruck für den Anhänger im zulässigen

Bremsdruckbereich mittels eines Proportionalventils frei einstellbar ist, sodass die Bremsung des Anhängers an den Beladezustand des Anhängers angepasst werden kann. Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, das Proportionalventil vorzugsweise als elektromagnetisch angesteuertes Ventil mit einer elektronischen

Steuereinrichtung zu verbinden, welche ein elektromagnetisches Signal an das

Proportionalventil in Abhängigkeit des erfassten Fahrzustands anlegt, das vorzugsweise parallel zu einem über das Bremspedal betätigten Anhängerbremsventil an die

Anhängerradbremszylinder angeschlossen ist.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung näher erläutert. Die einzige Figur zeigt dabei einen prinzipiellen Schaltplan eines Anhängerbremssystems gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung als Blockschaubild.

Gemäß der Figur hat das Anhängerbremssystem eines Traktorgespanns des bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung ein Anhänger-Bremsventil 1 , dem ein Hilfsdruckbremsventil 2 beigefügt ist, über das zusätzlich und/oder ersatzweise sowie unabhängig vom Anhänger-Bremsventil 1 ein Bremsdruck in Anhängerradbremszylindern 4 aufbaubbar bzw. beeinflussbar ist.

Im Einzelnen ist das Anhängerbremssystem mit einem Druckerzeuger 6,

beispielsweise einer Ölpumpe (im Falle einer Hydraulikbremsanlage) oder einem

Kompressor (im Falle einer Pneumatikbremsanlage) versehen, der an das Anhänger- Bremsventil 1 angeschlossen ist und dieses mit einem Arbeits-/Leistungsdruck beaufschlagt. Des Weiteren ist ein manuell betätigbares Bremspedal 8 vorgesehen, das über ein mechanisches Bremsgestänge 10 oder alternative hierzu eine Fluiddruckleitung (nicht dargestellt) an das Anhänger-Bremsventil 1 gekoppelt ist. Im Falle des mechanischen Bremsgestänges 10 wird eine Bremspedalbetätigung mechanisch auf das Bremsventil 1 übertragen (ggf. mit einem vorbestimmten Übersetzungsverhältnis) und das Bremsventil 1 dementsprechend kontinuierlich geöffnet/geschossen. Im Falle der Fluiddruckbremsleitung befindet sich in dieser ein Druckmittel, beispielsweise ein inkompressibles Bremsöl, das über das Bremspedal 8 und einem daran angeschlossenen Bremsdruckzylinder auf einen Druck (in Abhängigkeit des Bremspedalstellung) bringbar ist, der als Pilotdruck an das Anhänger- Bremsventil 1 anlegbar ist, um dieses kontinuierlich zu öffnen/schließen.

Das Anhänger-Bremsventil 1 ist über eine Bremsdruckleitung 12 mit zumindest einem der Anhängerbremszylinder 3 fluidverbunden, wobei in die Bremsdruckleitung 12 eine Druckmittelkupplung 14 zwischengeschaltet ist, welche den zugmaschinenseitigen Teil der Bremsanlage mit dem anhängerseitigen Teil lösbar verbindet.

Der Druckerzeuger 6 ist ferner an das Hilfsdruckbremsventil 2 angeschossen, welches im vorliegenden Ausführungsbeispiel als ein Proportional-Druckregel-Ventil ausgebildet ist. Das Proportional-Druckregel-Ventil 2 ist an die Bremsdruckleitung 12 parallel zum Anhänger-Bremsventil 1 sowie unmittelbar stromauf zur Druckmittelkupplung 14 angeschlossen. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das Proportional- Druckregel-Ventil 2 elektromagnetisch gesteuert, wofür ein elektronisches Steuergerät 16 vorgesehen ist, das mit einer Anzahl von Sensoren 18 (zumindest ein Sensor) verbunden ist. Diese Sensoren 18 können umfassen: ein Beschleunigungs- Verzögerungssensor,

ein Drucksensor in einem CVT-Getriebe,

ein Motordrehmomentsensor,

ein Gaspedal-Stellungssensor,

ein Schaltstufenhebel-Stellungssensor,

ein Zug-/Druckkraftsensor in der Anhängervorrichtung am Traktor und/oder ein Querkraftsensor.

Grundsätzlich kann hierbei die Detektierung einer Verzögerung des Traktorgespanns entweder durch den Beschleunigungs-/Verzögerungssensor oder durch Auswertung verschiedener Betriebsgrößen erfolgen, die den aktuellen Betriebs- bzw. Fahrzustand des Traktors und/oder des Anhängers kennzeichnen. Hierzu zählen u.a. bei CVT-Getrieben z.B. die Drücke im hydrostatischen Kreis der Getrieberegelung, das Motordrehmoment, das über CAN verfügbar ist und durch das Motorsteuergerät zur Verfügung gestellt wird, der individuelle Fahrerwunsch (entsprechend der Gaspedalstellung, der Schalthebelposition, etc.) und dergleichen Betriebsgrößen. Da die im Markt befindlichen CVT-Systeme sehr unterschiedlich aufgebaut sind, kann eine sinnvolle Kombination der genannten Sensoren zur Detektion der Verzögerung auch unterschiedlich sein.

Die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Anhängerbremssystems mit dem Bremsassistenzsystem des bevorzugten Ausführungsbeispiels läßt sich wie folgt

umschreiben: Bei Betätigung des Bremspedals 8 durch einen Fahrer wird das Anhänger- Bremsventil 1 über das dargestellte mechanische Bremsgestänge 10 geöffnet. Der

Öffnungsbetrag des Anhänger-Bremsventils 1 proportional zum Betätigungsbetrag des Bremspedals 8 ist dabei über das (ggf. verstellbare) Übersetzungsverhältnis im

Bremsgestänge 10 vorbestimmt. Entsprechend dem Öffnungsbetrag des Anhänger- Bremsventils 8 wird der Leistungsdruck aus dem Druckerzeuger 6 an ausgewählte oder alle Anhängerradbremszylinder 4 freigegeben, um dort einen der Bremspedalstellung entsprechenden Bremsdruck aufzubauen. Bei Freigeben des Bremspedals 8 wird das Anhänger-Bremsventil 1 geschlossert' und somit die Leistungsdruckzufuhr unterbrochen.

Im Falle der Fluiddruck-Bremsleitung zwischen Bremspedal 8 und Anhänger- Bremsventil 1 wird in Abhängigkeit der Bremspedalstellung ein Pilotdruck an das Anhänger- Bremsventil 1 angelegt und dieses dementsprechend für die Erzeugung eines Bremsdrucks in den Anhängerradbremszylindern 4 geöffnet. Sowohl bei Verwendung eines

Bremsgestänges als auch einer Fluiddruck-Bremsleitung kann das Verhältnis zwischen Bremspedalbetätigung und Öffnungsbetrag des Anhängerbremsventils 1 voreingestellt oder nachträglich justierbar sein, um das Bremsverhalten des Anhängers auf unterschiedliche Randbedingungen wie Beladezustand, Art der Zugmaschine, Fahrbahnoberfläche etc. einstellen zu können.

Wie bereits vorstehend ausgeführt wurde, besteht bei Zugmaschinen modernerer Ausführung die Möglichkeit, eine spürbare Verzögerung lediglich durch Freigeben eines Gaspedals zu bewirken (Motor/Getriebe-Bremse). In diesem Fall bleibt das Anhänger- Bremsventil 1 unbetätigt und der Anhänger per se ungebremst.

Jede Verzögerung wird durch den Sensor (die Sensoren) 18 erfasst und in Form von Sensorsignalen an das elektronische Steuergerät 16 weitergegeben. Im Ansprechen auf die eingegangenen Sensorsignale wird das Proportional-Druckregel-Ventil 2 mit einem elektrischen Strom angesteuert, das sich dementsprechend kontinuierlich um einen entsprechenden Betrag öffnet und Leistungsdruck vom Druckerzeuger 6 in die

Bremsdruckleitung 12 freigibt. Das Ansprechverhalten des Anhänger-Bremsventils 1 , d.h. das Verhältnis von Öffnungsbetrag des Anhänger-Bremsventils 1 zu Betätigungsbetrag des Bremspedals 8 ist so eingestellt, dass der Bremsdruck an dem/den

Anhängerradbremszylindern 4 resultierend aus dem Öffnungsbetrag des Anhänger- Bremsventils 1 und dem Öffnungsbetrag des Hilfsdruck-Bremsventils 2 einen bestimmten, adäquaten Wert annimmt.

Sollte nunmehr eine Verzögerung erfasst werden, die nicht aus einer

Bremspedalbetätigung herrührt, so befindet sich das Anhänger-Bremsventil 1 in diesem Betriebszustand in geschlossener Position. Jedoch erhält das elektronische Steuergerät 16 ein die Verzögerung anzeigendes sowie bewertendes Sensorsignal, das demzufolge einen Steuerstrom an das Hilfsdruck-Bremsventil 2 anlegt und dieses proportional zum

Steuerstrom öffnet. Hierdurch baut sich ein Bremsdruck in dem/den

Anhängerradbremszylindern 4 resultierend aus lediglich dem Öffnungsbetrag des Hilfsdruck- Bremsventils 2 auf, was zu einer entsprechenden Verzögerung des Anhängers führt.

Grundsätzlich kann das Steuergerät 16 so aufgebaut bzw. programiert sein, dass im Falle einer erfassten (relevanten) Verzögerung ausschließlich durch

Motor/Getriebebremsung ein Steuerstrom fixer Größe (unabhängig vom erreichten

Verzögerungswert) an das Hilfsdruck-Bremsventil 2 angelegt wird. Aufgrund dieses

Stromsignals kann der Anhänger dann z.B. mit einem bestimmten, nicht veränderbaren Bremsdruck beaufschlagt werden. Dies ist zwar noch keine adaptive Bremsung, kann aber schon ausreichend sein, den Anhänger auf Zug zu halten oder zumindest die Schubkraft soweit zu verringern, dass ein kritischer Fahrzustand vermieden wird. In diesem Fall reicht ein Hilfsdruck-Bremsventil 2 aus, das in Form eines einfachen Schaltventils lediglich einen zusätzlichen konstanten Bremsdruck auf die Anhängerbremsdruckleitung 12 gibt.

Zur Realisierung einer adaptiven Zugkraft ist es vorteilhaft, die Sensierung der Kraft an der Anhängervorrichtung vorzunehmen, und zwar in Querrichtung der Zugmaschine. Es hat sich nämlich gezeigt, dass beispielsweise die Zug-Druckkraft in

Zugmaschinenlängsrichtung, beispielsweise erfasst durch einen Zug-/Druckkraftsensor in der Anhängerdeichsel, zum einen deutlich höher ist, als in Querrichtung und zum anderen nicht so gefährlich ist, solange die Kraft nicht versucht, die Zugmaschine aus ihrer gewollten Fahrrichtung zu drängen. Es hat sich daher als weiter vorteilhaft erwiesen, für den Fall, dass die gemessene Querkraft einen vorbestimmten Grenzwert übersteigt, das Hilfsdruck- Bremsventil 2 mit einem kontinuierlich oder schrittweise zunehmenden Ansteuerstrom zu beaufschlagen, um die Bremskraft am Anhänger entsprechend solange zu erhöhen, bis die Querkraft wieder im zulässigen Bereich ist. Dieser Vorgang kann unabhängig von einer Bremspedalbetätigung, bei Vorliegen oder Fehlen einer Bremspedalbetätigung durchgeführt werden.

Bei der Durchführung des vorstehend beschriebenen Vorgangs kann auch das Phänomen berücksichtigt werden, dass bei leichtem Anbremsen des Anhängers die gemessene Querkraft weiter ansteigt anstatt abzunehmen. Wird diese Entwicklung beobachtet, schließt das elektronische Steuergerät 16 daraus, dass die gemessene

Querkraft durch die Zugkraft des Anhängers auf die Zugmaschine entstanden ist, worauf die Bremse unmittelbar wieder gelöst wird. Wird jedoch bei leichtem Anbremsen des Anhängers eine Abnahme der Querkraft erfasst, schließt das elektronische Steuergerät 16 daraus, dass die gemessene Querkraft durch eine Druckkraft des Anhängers auf die Zugmaschine entstanden ist, worauf die Bremskraft am Anhänger solange erhöht wird, bis die gemessene Querkraft wieder im zulässigen Bereich unterhalb des Grenzwerts ist.

Bezuqszeichenliste

Anhänger-Bremsventil 1

Hilfsdruck-Bremsventil 2

Anhänger-Radbremszylinder 4

Druckerzeuger 6

Bremspedal 8

Bremsgestänge 10

Bremsdruckleitung 12

Druckmittelkupplung 14

Elektr. Steuergerät 16

Sensor 18