Anhängerstabilisierungssystem

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Anschlusskabel, Anhängerstabilisierungssystem

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Anhänger-Stabilisierungssystem zur Verminderung der Rollbewegungen von Kraftfahrzeuganhängern

Es handelt sich um ein Anhängerstabilisierungssystem zur Verringerung der Rollbewegungen von Kraftfahrzeuganhängern mit einer Trägheitsbremsanlage mit einer mechanischen Bremskraftübertragungsvorrichtung, die die von der Trägheitsbremsanlage generierte Kraft mechanisch auf die Radbremse des Kraftfahrzeuganhängers übertragen, gemäß dem Sammelbegriff nach Anspruch 1 Die von Pkw gezogenen leichteren Kraftfahrzeuganhänger werden in der Regel mittels einer Trägheitsbremsanlage mit einer mechanischen Bremskraftübertragungsvorrichtung abgebremste.

Je nach Verzögerung des Zugfahrzeugs fährt der Fahrzeug-Anhänger auf das Zugfahrzeug und drückt dabei eine Deichsel des Fahrzeug-Anhängers in eine Deichselführung, wobei die zugehörige Spannkraft für die Radbremse über einen Übertragungshebel generiert wird. Diese Spannkraft wird bei mechanischer Bremskraftübertragung vom Übertragungshebel über Stangen oder Seile auf eine so genannte Ausgleichsskala übertragen, wo die Stellkraft dann über Bowdenzüge auf die jeweilige Zahl der Scheibenbremsen und vor allem auf die Scheibenbremsen abgezweigt wird.

Die Kompensationswaage hat zudem die Funktion, ungleichmäßige Schaltwege der Radbremse, z.B. durch ungleichmäßigen Verschleiss oder ungleichmäßige Einstellung, zu kompensieren, so dass alle Radbremse der selben Stellkraft ausgesetzt sind. Unglücklicherweise tendieren Anhänger dazu, beim Beladen und Fahren mit ungünstigen Geschwindigkeiten zu ruckeln, was zu gefährlichen und unfallträchtigen Situationen führen kann.

Seit einigen Jahren werden zur Reduzierung solcher Abrollbewegungen elektromotorische Stabilisierungen eingesetzt. Eine Sensorik besteht aus den Rollbewegungen des Anhängers, die von einem Steuerrechner ausgelesen werden. Wird ein fester Grenzwert überschritten, wird ein Stellantrieb, vor allem ein elektrischer Motor, der auf die mechanischen Bremskraftübertragungseinrichtungen wirkt, so angesteuert, dass die Radbremse einrastet.

Die heutigen Stabilisierungsanlagen haben das Manko, dass sie die realen Fahrverhältnisse in der Regel zu wenig beachten und nicht in der Lage sind, die Gefahr von aufgezeichneten Abrollbewegungen abzuschätzen. Wenn z. B. bei langsamem Fahren in einem Kreisel grössere Rollbewegungen des Fahrzeug-Anhängers erkannt werden, die vom Stabilisierungs-System als Rollbewegungen gedeutet werden und somit zur Ansteuerung der Radbremse beitragen, können diese aufgrund der geringen Fahrgeschwindigkeit durchaus kritiklos sein.

Dabei werden die Bremsen unbeabsichtigt aktiviert. Gleiches trifft zu, wenn das Team auf kurvenreichen Strecken mit geringer Fahrgeschwindigkeit unterwegs ist. Andererseits können auch kleinere Rollbewegungen des Anhängers bei hohen Geschwindigkeiten, z.B. auf der Autobahn, entscheidend werden. Dabei wäre es erwünscht, dass die Radbremse ab einer verhältnismäßig geringen Kippschwelle angezogen wird und wesentlich sensibler reagiert als bei Vorgängersystemen.

Die Idee basiert daher auf der Aufgabenstellung, ein Anhängerstabilisierungssystem der oben erwähnten Bauart zu entwickeln, das eine bessere Abstimmung des Bremseingriffs auf verschiedene Fahrzustände bei Rollbewegungen ermöglich. Demnach wird diese Aufgabenstellung durch ein Anhängerstabilisierungssystem mit den Eigenschaften von Anspruch 1 erfüllt. Das Anhänger-Stabilisierungssystem verfügt nach der Idee über eine Geschwindigkeitsmessvorrichtung zur Geschwindigkeitsmessung des Fahrzeug-Anhängers, deren elektronisches Steuergerät den Antrieb und damit die von der mechan. Bremskraftübertragungsvorrichtung auf die Radbremse übermittelte Kraft in Funktion sowohl der Gierbewegungssignale als auch der Messgeschwindigkeit steuert.

Kennzeichnend für das ausgeklügelte Anhängerstabilisierungssystem ist daher, dass der Aktuator, z.B. ein elektrischer Motor, der auf die mechanischen Bremskraftübertragungseinrichtungen, z.B. auf die Ausgleichsskala oder die von der Ausgleichsskala abgehenden Seilzüge wirkt, bei Rollbewegungen nicht nur in Funktion der vom Rollwegsensor abgegebenen Rollbewegungssignale, sondern auch in Funktion der Messgeschwindigkeit angesteuert wird.

Damit wird die Spannkraft der Radbremse für den Stabilisationseingriff in Abhängigkeit von der Messgeschwindigkeit geregelt. Dadurch können bei niedriger Drehzahl höhere Rollbewegungen geduldet werden, bevor das Stabilisiersystem die Radbremse anzieht, während bei höheren Geschwindigkeiten die Radbremse bereits bei niedrigeren Rollbewegungen anspricht. Durch das ausgeklügelte Anhängerstabilisierungssystem können die Bremsen bei Rollbewegungen so angesteuert werden, dass sie der Gefahr von Rollbewegungen weitaus stärker Rechnung tragen und nur dann eingreifen, wenn oder wenn die Rollbewegungen wirklich ein gefahrbringendes Niveau erreichen.

Durch Multiplikation der vom Gierbewegungssensor generierten Gierbewegungssignale, z.B. eines Querbeschleunigungs- oder Gierbewegungssensors, mit der Messgeschwindigkeit kann die Betrachtung der Drehzahl leicht erfolgen und dieses Resultat mit den im Steuergerät gespeicherten Eingriffsschwellen ausgleichen. Das Geschwindigkeitsmessgerät besteht nach einer günstigen Konstruktion aus einem am Fahrzeug-Anhänger angeordneten Radargerät, das die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeug-Anhängers mit Hilfe von auf den Untergrund abgestrahlten elektromagnetischen Feldern ermittelt.

Das Geschwindigkeitsmessgerät kann auch eine am Fahrzeug-Anhänger angebrachte Optik enthalten, die die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeug-Anhängers mit Hilfe von auf den Untergrund abgestrahlten Lichtbündeln ermittelt. Das Radargerät oder optisches Messgerät ist vorteilhaft in ein Zentralgerät eingebaut, in dem sich der Aktuator, z.B. ein elektrischer Motor, zur Ansteuerung der mechan.

Außerdem sind in diesem Falle keine separaten Befestigungsschritte für das Radargerät oder das Messgerät beim Anbau an den Anhänger notwendig. Bei Verwendung eines optischen Messgerätes wird es bevorzugt so angeordnet, dass es in einem 90 Grad Neigungswinkel zum Untergrund abfällt. Das Geschwindigkeitsmessgerät kann wahlweise oder ergänzend auch eine am Fahrzeug-Anhänger angebrachte Radgeschwindigkeitserfassung enthalten, die die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeug-Anhängers durch Erfassen der Radgeschwindigkeit ermittelt.

Zu dieser Vorrichtung zur Erfassung der Radgeschwindigkeit können unter anderem die optischen oder magnetischen Geschwindigkeitssensorelemente gehören, die sich an einem mit dem Rad des Anhängers rotierenden Teil befinden, sowie eine am Anhänger des Fahrzeugs feststehende Sensorvorrichtung zur Erfassung der Geschwindigkeitssensorelemente. So können z.B. die Geschwindigkeitssensorelemente auf die Radnaben oder Felgen eines Anhängerrades geklebt werden. Die momentane Drehzahl kann dann aus den Zeitintervallen zwischen dem Durchlaufen eines Drehzahlsensorelements am Sensorgerät ermittelt werden.

Die Geschwindigkeitssensorelemente sind nach einer günstigen Konstruktion als Polrad auf einer Nabe des Anhängers angeordnet. Die Geschwindigkeitssensorelemente sind in diesem Falle aus vielen kleinen Dauermagneten aufgebaut, die mit einem Sensorgerät in Spulenform oder Magnetfeldsensoren abtastet werden. Das Anhänger-Stabilisierungssystem verfügt nach einer günstigen Konstruktion neben der Geschwindigkeitsvorrichtung über eine Achslastmeßeinrichtung zur Erfassung der Radlast des Fahrzeug-Anhängers, welche den Aktuator und damit die von der mechan. Bremskraftübertragungsvorrichtung auf die Radbremse übermittelte Kraft in Funktion der Gierbewegungssignale, der ermittelten Radlast und der ermittelten Drehzahl steuert.

Indem sowohl die Achsenlast, d.h. das Gewicht des Anhängers, als auch die tatsächliche Fahrgeschwindigkeit berücksichtigt werden, können die Bremsen der Radsätze entsprechend der Gefährdung durch die gemessene Abrollbewegung besonders präzise angesteuert werden. Sie zeigt: 1: einen Fahrgestelllängsschnitt eines Kraftfahrzeuganhängers mit ausgeklügeltem Anhängerstabilisierungssystem entlang der Reihe I-I von zwei; 2: eine Aufsicht auf das Fahrgestell von eins ohne Rollen; 3: eine schräge Sicht von oben auf entscheidende Bereiche des ausgeklügelten Anhänger-Stabilisierungssystems; 4: eine zum Teil ungeschnittene Sicht von unterhalb der in drei dargestellten Bereiche; 6: einen Längenschnitt durch einen Stossdämpfer mit einer Meßeinrichtung zur Achsgewichtsmessung.

Die Kipphebel 4 sind mit Achsstummeln 5 ausgestattet, die zur Abstützung der Radbremse 6 verwendet werden. Im abgebildeten Konstruktionsbeispiel sind die Felgenbremsen 6 als Trommelbremse ausgeführt, an der die Felgen 29 wie gewohnt montiert sind. Die Trailerachse ist daher im abgebildeten Konstruktionsbeispiel als Drehfederachse, vor allem als Gummifederachse, ausgeführt. Die Ankerstäbe 7 reichen vom Längsträger 2 bis zum Stirnbereich des Anhängers, wo sich eine Kupplung 8, eine Überholvorrichtung 9 einer Trägheitsbremsanlage 10 und ein Feststellbremshebel 11 einer Handbremse befindet.

Über eine mechanisch wirkende Bremskraftübertragung wird die von der Nachlaufeinrichtung 9 und dem Feststellbremshebel 11 auf die Radbremse 6 einwirkt. Bei dieser mechanischen Bremskraftübertragungsvorrichtung handelt es sich um ein Zentralgestänge 12, das an seinem Vorderende mit einem nicht im Detail gezeigten Übertragungshebel der Trägheitsbremsanlage 10 und an seinem Hinterende mit einer Ausgleichsskala 13 gekoppelt ist, die in den Abschnitten 3 und 4 im Detail wiedergegeben ist.

Die zwei Bowdenzüge 15a, 15b sind an den beiden entgegengesetzten Endflächen der Ausgleichsskala 13 angebracht, die seitwärts zu den Felgenbremsen 6 führen. Der Seilzug 14 ist mit den Scheibenbremsen 6 in einer bekannten Art und Weise gekoppelt, so dass die Scheibenbremsen 6 durch Zug an den Seilzug 14 auslösen.

Um die Rollbewegungen des Anhängers zu reduzieren, ist ein Anhängerstabilisierungssystem vorhanden, das in den Abschnitten 3 und 4 genauer ersichtlich ist. Diese Anhänger-Stabilisierungsanlage besteht aus einer Zentrale 16, die mittels eines Befestigungsbügels 17 an einem Lochblech 18 des Achsrohres 3, speziell verschraubt, angebracht ist. Das Zentralgerät 16 besteht aus einem Stellantrieb 19 in Gestalt eines elektrischen Motors, der über Getriebemotoren auf eine Spurstange 20 (4) wirkt, um sie bei Rollbewegungen nach rückwärts, d.h. in 4 nach links zu bewegen.

Die Anhänger-Stabilisierung beinhaltet auch einen nicht spezifizierten Gierbewegungssensor, der sich auch in der Zentrale 16 befinden kann und bei einer Gierbewegung des Fahrzeug-Anhängers die entsprechenden Gierbewegungssignale ausgibt. Ein elektronisches Steuergerät, welches sich auch in der Zentrale 16 befindet, wertet die vom Gierbewegungssensor empfangenen Gierbewegungssignale aus und generiert die entsprechenden Stellsignale für den Antrieb aus.

Dazu wird der Betätiger 19 die Spurstange 20 und damit auch die beiden Kabelmantelenden 22 über den Kabelmantelanschlag 21 nach rückwärts ziehen, so dass die Radbremse 6 betätigt wird. Dadurch kommt es zum Abbremsen des Fahrzeug-Anhängers, der den Fahrzeug-Anhänger dehnt und die Rollbewegung des Fahrzeug-Anhängers mindert.

Um die vom Anhängerstabilisierungssystem erzeugte Abbremskraft bei Rollbewegungen besser an die jeweilige Fahrsituation anzupassen, muss das Anhängerstabilisierungssystem über eine Geschwindigkeitsmeßeinrichtung zur Geschwindigkeitsmessung des Anhängers verfügen. Das vom Geschwindigkeitsmessgerät erzeugte Signal wird von der Steuerelektronik zusammen mit den Gierbewegungssignalen zur Steuerung des Aktors 19 und damit der von der Bremskraftübertragung auf die Radbremse 6 übertragenen Kraft in Funktion sowohl der Gierbewegungssignale als auch der Messgeschwindigkeit aufbereitet.

Das Geschwindigkeitsmessgerät kann z.B. aus einem am Fahrzeug-Anhänger angeordneten Radargerät 24 bestehen, das die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeug-Anhängers mittels auf den Grund abgestrahlten elektromagnetischen Feldern 25 ermittelt. In dem dargestellten Konstruktionsbeispiel ist Radar 24 in ein Getriebegehäuse 27 der Zentrale 16 eingebaut, das auch den Betätiger 19 zur Ansteuerung der mechan.

Der vom Radargerät 24 erfasste Fahrzeuganhänger wird zusammen mit den vom Gierbewegungssensor erzeugten Gierbewegungssignalen, speziell dem Querbeschleunigungs- oder Gier-Sensor, von der in der Zentrale 16 angeordnetem Steuergerät des Anhänger-Stabilisierungssystems so aufbereitet, dass der Aktuator 19 und damit die Radbremse 6 bei gefährlichen Gierbewegungen geschwindigkeitsangepasst angesteuert werden.

Eine einfache Verarbeitungsmethode ist die Multiplikation der vom Gierbewegungssensor generierten Gierbewegungssignale mit der Messgeschwindigkeit und der Vergleich des Ergebnisses mit einer Interventionsschwelle oder mit im Steuergerät gespeicherten Referenzwerten. Statt eines Radargerätes kann auch ein anderes Messgerät als Geschwindigkeitsmessgerät eingesetzt werden, vor allem ein optisches Messgerät, das die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeug-Anhängers mit Hilfe von auf den Untergrund abgestrahlten Lichtbündeln ermittelt.

Diese Messoptik kann auch in das Zentralgerät 27 der Zentrale 16 nachgerüstet werden. Das Geschwindigkeitsmessgerät kann sich aber auch an anderen Punkten des Anhängers befinden. Darüber hinaus ist es auch möglich, dass die Drehzahl nicht unmittelbar mittels Radar- oder Lichtstrahl erfasst wird, sondern mittelbar über eine Radgeschwindigkeitserfassung, die die Drehzahl des Fahrzeug-Anhängers durch Erfassen der Radgeschwindigkeit ermittelt.

Ein solches Raddrehzahlerfassungsgerät besteht vor allem aus optischen oder magnetischen Geschwindigkeitssendeelementen, die an einem mit dem Trailerrad 29 rotierenden Teil angebracht sind, und einer am Trailer des Fahrzeugs ortsfest angeordneten Sensorvorrichtung, mit der die Geschwindigkeitssendeelemente abgetastet werden können. So ist es zum Beispiel möglich, ein oder mehrere optisch oder bevorzugt magnetisch wirkende Drehzahlsensorelemente auf die Nabe, die Radfelge oder ein anderes mit dem Laufrad rotierendes Teil zu kleben, wodurch sich die Drehzahlsensorelemente beim Wenden des Laufrades an der Sensorvorrichtung vorbei bewegen.

Für eine optimale Adaption der durch das Anhängerstabilisierungssystem bei Rollbewegungen hervorgerufenen Bremskräfte kann das Anhängerstabilisierungssystem zudem über eine Achslastmessvorrichtung zur Achslastmessung des Anhängers verfügen. Das von der Achslastmessvorrichtung erzeugte Signal wird von der Steuerelektronik zusammen mit den Gierbewegungssignalen und den Drehzahlsignalen zum Stellantrieb 19 und damit der von der Bremskraftübertragung auf die Radbremse 6 übertragenen Kraft in Funktion der Gierbewegungssignale, der ermittelten Radlast und der ermittelten Drehzahl aufbereitet.

Der Achslastmesser besteht aus einer Positionsbestimmungsvorrichtung zur Ermittlung der relativen Position eines Federelements gegenüber dem Trailerrahmen oder -aufbau, während die Steuerelektronik die Achslast aus dieser relativen Position ermittelt. Im Konstruktionsbeispiel unter 5 ist dieses Federelement der in 2 dargestellte Schwenkhebel 4, dessen Schwenkstellung gegenüber dem Trailerrahmen bzw. Aufbau und damit gegenüber den Seitenteilen 2 sich in Funktion des Gewichtes und damit auch in Funktion der Belastung des Fahrzeug-Anhängers verändert.

Auf der anderen Seite ist der Dämpfer 30 am Trailerrahmen, in diesem Falle am Längsholm 2 gelenkig gelagert. Aus der Federcharakteristik und der Auslenkung eines oder mehrerer solcher Dämpfer 30 kann das elektronische Steuergerät dann auf das momentane Fahrzeuggewicht des Anhängers zurückrechnen und die entsprechende Spannkraft für die Radbremse 6 während des Stabilisierungseingriffs ermitteln.

Für einen einachsigen Anhänger und eine gleichmäßige Belastung des Aufliegers kann es ausreichen, nur einen Dämpfer 30 mit dem elektr. Das Design der in den 5 und 6 gezeigten Erfindungen bringt den großen Nachrüstvorteil. Mit dem Elektro-Messgerät 31 kann ein vorhandener Stossdämpfer einfach durch den Stossdämpfer 30 ausgetauscht werden.

Auch auf andere Art und Weisen kann die Radlast erfasst werden, z.B. durch Potenziometer, digitale Messgeräte mit Messbändern oder Drehwinkelsensoren, eine auf ein Radaufhängeelement ausgerichtete und die Auslenkung anhand der Bilddateien messende Überwachungskamera, ein Bodenfreiheitsmessgerät, eine mechanische Spannungserkennung mit Messbändern, an der Schwinge 4 oder einer Schwinge angebracht sind, werden mittels Sensorik, die die magnetoelastische Wirkung auf die Schwinge oder Schwinge mißt, mittels Reifendrucksignale oder mittels einer Kraftmeßeinrichtung, wie einem Piezo-Kraftaufnehmer, Kraftmeßfolie oder einem Kraftmeßkasten zur Erfassung der vom Aufliegerrahmen auf die Aufliegerachse wirkenden Druckkräfte abgetastet.

Bei allen diesen Anwendungen kann neben den Drehzahlsignalen auch die ermittelte Radlast bewertet werden, um die Gefahr erkannter Rollbewegungen abzuschätzen und die Radbremse entsprechend dieser Auswertung zu betätigen.