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DE10131935A1 - Antriebssystem für einen aus mehreren Einheiten bestehenden Sattelschlepper-Wagenzug - Google Patents

Antriebssystem für einen aus mehreren Einheiten bestehenden Sattelschlepper-Wagenzug

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DE10131935A1
DE10131935A1 DE10131935A DE10131935A DE10131935A1 DE 10131935 A1 DE10131935 A1 DE 10131935A1 DE 10131935 A DE10131935 A DE 10131935A DE 10131935 A DE10131935 A DE 10131935A DE 10131935 A1 DE10131935 A1 DE 10131935A1
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DE
Germany
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trailer
drive system
control device
load
drive
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Withdrawn
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DE10131935A
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English (en)
Inventor
Dennis A Kramer
Dale Bell
Ronald N Brissettee
Christopher S Keeney
Jack R Mckenzie
Brian J Mueller
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Meritor Heavy Vehicle Systems LLC
Original Assignee
Meritor Heavy Vehicle Systems LLC
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Publication date
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Abstract

Ein verteiltes Antriebssystem ist für einen aus mehreren Einheiten bestehenden Sattelschlepper-Wagenzug vorgesehen. Das verteilte Antriebssystem umfaßt eine Zugmaschine mit einem ersten Antriebssystem für den Antrieb der Zugmaschine. Ein Anhänger ist an der Zugmaschine an einer Gelenkverbindung wie z. B. einer Aufsattel- oder Zugstangenverbindung befestigt. Der Anhänger hat ein zweites Antriebssystem, um hauptsächlich ihn anzutreiben. Ein Lastsensor zum Erfassen einer Last - vorzugsweise der Zuglast - zwischen der Zugmaschine und dem Anhänger ist der Gelenkverbindung zugeordnet. Der Lastsensor erzeugt ein Lastsignal. Ein Eingabegerät erzeugt ein Anforderungssignal zum Betätigen des zweiten Antriebssystems. Zur Koordinierung der einzelnen Sensoren und Eingaben ist eine elektronische Steuervorrichtung mit dem Eingabegerät und dem Lastsensor elektrisch verbunden. Die Steuervorrichtung steuert das zweite Antriebssystem in Abhängigkeit vom Lastsignal und vom Anforderungssignal so, daß der Anhänger in kontrollierter Art und Weise relativ zur Zugmaschine angetrieben wird.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Diese Erfindung betrifft ein verteiltes Antriebssystem für einen aus mehreren Einheiten bestehenden Sattelschlepper-Wagenzug und insbesondere ein System zum Steuern und Koordinieren von Vielfach-Antriebssystemen.
Viele herkömmliche Fahrzeuge zum Einsatz auf Autobahnen verwenden eine Zugmaschine, die einen mit Fracht beladenen Anhänger zieht. Die Zugmaschine hat typischerweise ein Antriebssystem mit einem Verbrennungsmotor, für gewöhnlich ein Dieselmotor, sowie ein Getriebe und eine Antriebsachse. Der Anhänger und seine Fracht werden einfach durch die von dem Antriebssystem der Zugmaschine erzeugten Antriebskraft gezogen. Die Zugmaschine muß also genügend Antriebskraft erzeugen können, um sowohl die Zugmaschine als auch den Anhänger voranzutreiben. Oftmals werden von der Zugmaschine mehrere Anhänger gezogen, um die Fracht zu erhöhen, die die Zugmaschine an einen Bestimmungsort zu liefern imstande ist. Im Ergebnis muß die Zugmaschine die Gesamtlast der Anhänger und deren zugeordnete Fracht ziehen können. Dieselbe Zugmaschine kann jedoch ein andermal nur einen Anhänger ziehen oder auch gar keinen, was zu enorm unwirtschaftlichem Betrieb führt, weil das Antriebssystem der Zugmaschine für die gegebene Aufgabe viel zu sehr überdimensioniert sein kann.
Es werden Anhänger mit separaten Antriebssystemen verwendet, so daß zur Erzeugung der Antriebskraft zum Ziehen des Anhängers keine Zugmaschine bzw. kein anderes Führungsfahrzeug erforderlich ist. Es ist notwendig, die Antriebs­ systeme von Zugmaschine und Anhänger zu koordinieren, damit das Fahrzeug sicher betrieben werden kann. Dies ist besonders wichtig für aus mehreren Einheiten bestehenden Wagenzügen mit zwei oder mehr Anhängern, und zwar wegen der zunehmenden Instabilität des Fahrzeuges und der Möglichkeit des Einknickens, sobald Anhänger dem Wagenzug hinzugefügt werden. Zwischen den Einheiten wurden Lastsensoren eingesetzt, um bei Erfassen einer Zugkraft das Antriebssystem der Zugmaschine anzusteuern. Diese Art von Antriebssystem kann jedoch nicht mehrere Einheiten miteinander koordinieren, und jede Einheit arbeitet unabhängig von der anderen. Darüber hinaus hinkt die Antwort jedes Anhängers zeitlich hinterher, da zwischen jeder Einheit eine Zuglast erforderlich ist, bevor sich die Einheit selbst voranzutreiben beginnt. Im Ergebnis wird sich bei einem Wagenzug die letzte Einheit erst dann bewegen, wenn jede Einheit vor ihr sich zu bewegen begonnen hat, eine nach der anderen. Deshalb besteht ein Bedarf an einem verteilten Antriebssystem, das jede Einheit koordinieren und für eine verbesserte Steuerung ein besseres Antwortverhalten erzielen kann.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG UND VORTEILE
Die vorliegende Erfindung schafft ein verteiltes Antriebssystem für einen aus mehreren Einheiten bestehenden Sattelschlepper-Wagenzug. Das verteilte Antriebssystem umfaßt eine Zugmaschine mit einem ersten Antriebssystem für den Antrieb der Zugmaschine. Ein Anhänger ist an der Zugmaschine an einer Gelenkverbindung wie z. B. einer Aufsattel- oder Zugstangenverbindung befestigt. Der Anhänger hat ein zweites Antriebssystem, um hauptsächlich den Anhänger anzutreiben. Ein Lastsensor zum Erfassen einer Last - vorzugsweise der Zuglast - zwischen der Zugmaschine und dem Anhänger ist der Gelenkverbindung zugeordnet. Der Lastsensor erzeugt ein Lastsignal. Ein Eingabegerät erzeugt ein Anforderungssignal zum Betätigen des zweiten Antriebssystems. Zur Koordinierung der einzelnen Sensoren und Eingaben ist eine elektronische Steuervorrichtung mit dem Eingabegerät und dem Lastsensor elektrisch verbunden. Die Steuervorrichtung steuert das zweite Antriebssystem in Abhängigkeit vom Lastsignal und vom Anforderungssignal so, daß der Anhänger in kontrollierter Art und Weise relativ zur Zugmaschine angetrieben wird.
Demzufolge schafft die obige Erfindung also ein verteiltes Antriebssystem, das jede Einheit koordinieren und für eine verbesserte Steuerung ein besseres Antwortverhalten erzielen kann.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden unter Bezugnahme auf die folgende ausführliche Beschreibung unter gleichzeitiger Betrachtung der begleitenden Zeichnungen verstanden. In den Zeichnungen ist
Fig. 1 eine schematische Ansicht eines aus mehreren Einheiten bestehenden Sattelschlepper-Wagenzugs und des verteilten Antriebssystems der vorliegenden Erfindung, welches unterhalb des Wagenzugs gezeigt ist;
Fig. 2A eine Draufsicht eines abnehmbaren Sattelaufliegers der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2B eine Seitenansicht des in Fig. 2A gezeigten abnehmbaren Sattelaufliegers;
Fig. 3 A eine Draufsicht eines hinteren Aufhängungsmoduls der vorliegenden Erfindung; und
Fig. 3B eine Seitenansicht des in Fig. 3A gezeigten hinteren Aufhängungsmoduls.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
In der oberen Hälfte von Fig. 1 ist ein aus mehreren Einheiten bestehender Sattelschlepper-Wagenzug 10 gezeigt. Der Wagenzug 10 hat eine Zugmaschine 12 und mehrere Anhänger 14, die miteinander verbunden sind und von der Zugmaschine 12 gezogen werden. Die Zugmaschine 12 hat ein erstes Antriebssystem (nicht gezeigt) zum Antreiben der Zugmaschine 12. Die Anhänger 14 werden jeweils von einem Sattelauflieger 16 und einem hinteren Aufhängungsmodul 18 getragen. Die Anhänger 14 sind an der Zugmaschine 12 und aneinander an einer Gelenkverbindung wie zum Beispiel einem Aufsattel 28 (in Fig. 2B gezeigt) oder einer Zugstange befestigt. Der mit der Zugmaschine 12 verbundene Anhänger 14 ist ohne Sattelauflieger gezeigt, obwohl man einen verwenden kann, und kann vom hinteren Teil der Zugmaschine getragen sein.
Der Anhänger 14 hat ein zweites Antriebssystem 26, um hauptsächlich den Anhänger 14 anzutreiben. Das heißt, daß das erste Antriebssystem nicht so viel Antriebskraft zu erzeugen braucht, um den Anhänger 14 zu ziehen. Das zweite Antriebssystem 26 kann ein Verbrennungsmotor, ein hydrostatischer Antrieb, ein Elektromotor oder jede andere Art von Antriebssystem sein. Unter Bezugnahme auf die untere Hälfte von Fig. 1 werden die Antriebssysteme 26 der Anhänger von einem Eingabegerät 20 und einer Steuervorrichtung 22 gesteuert. Die Steuervorrichtung 22 kann Hardware, Software oder eine Kombination hieraus sein. Die Steuervorrichtung 22 kann ein einzelnes Steuermodul sein; vorzugs­ weise ist sie zentral an der Zugmaschine 12 angeordnet. Das Eingabegerät 20, welches das Gaspedal in der Zugmaschine 12 sein kann, ist durch die Steuervorrichtung 22 mit jedem der zweiten Antriebssysteme 26 verbunden.
Das Eingabegerät 20 erzeugt ein Anforderungssignal, welches eine gewünschte Beschleunigungsrate sein kann und von der Steuervorrichtung 22 empfangen wird, die wiederum jedes der zweiten Antriebssysteme 26 so steuert, daß es mit dem Vortrieb des jeweiligen Anhängers 14 beginnt. Um die Stabilität des Wagenzuges 10 jedoch noch zu erhöhen, werden an jedem Anhänger 14 Sensoren 24 verwendet, um den von der Steuervorrichtung 22 geschickten Befehl zu modifizieren. Ein derartiger Sensor kann ein Lastsensor zum Erfassen einer Last zwischen der Zugmaschine 12 und dem Anhänger 14 (oder zwischen Anhängern) sein. Die Last, die der Lastsensor 24 vorzugsweise erfaßt, ist die der Gelenkverbindung zugeordnete Zuglast. Der Lastsensor 24 kann am Aufsattel oder entlang der Zugstange des Sattelaufliegers 16 bzw. an jedem anderen geeigneten Ort angeordnet sein. Das Erfassen und Aufrechterhalten einer Zuglast zwischen den Einheiten verhindert, daß eine Einheit eine andere Einheit überholt und den Wagenzug 10 einknicken läßt.
Der Lastsensor 24 erzeugt ein Lastsignal. Die elektronische Steuervorrichtung 22 ist zum Koordinieren der verschiedenen Sensoren und Eingaben mit dem Eingabegerät 20 und dem Lastsensor 24 elektrisch verbunden. Die Steuervorrichtung 22 steuert die zweiten Antriebssysteme 26 in Abhängigkeit des Lastsignals vom Lastsensor 24 und des Anforderungssignals vom Eingabegerät 20 so, daß der Anhänger auf kontrollierte Art und Weise relativ zur Zugmaschine angetrieben wird. Um dies zu erreichen, betätigt die Steuervorrichtung 22 jedes der zweiten Antriebssysteme 26, beispielsweise durch das Aufgeben einer sich vermindernden Leistung oder durch das Befehlen einer zusätzlichen Antriebskraft, um die gewünschte Zuglast und Beschleunigungsrate aufrechtzuerhalten. Die Steuervorrichtung 22 kann auch befehlen, daß durch ein Bremssystem eine Bremskraft aufgebracht wird.
Über den Einbau eines Lastsensor hinausgehend kann die vorliegende Erfindung auch einen Gewichtssensor verwenden. Zum Erfassen des Gewichts des Anhängers und Erzeugen eines Gewichtssignals kann sich der Gewichtssensor am Anhänger 14 befinden. Der Gewichtssensor ist mit der Steuervorrichtung 22 elektrisch verbunden, wobei die Steuervorrichtung das zweite Antriebssystem 26 in Abhängigkeit von dem Gewichtssignal steuert. Auf diese Weise kann auf der Grundlage des Beladungszustandes des Anhängers 14 die Leistungsabgabe des zweiten Antriebssystems 26 genauer eingestellt werden.
Mit Bezug auf die Fig. 2A und 2B, kann sich das Antriebssystem 26 in einem entfernbaren Sattelauflieger 16 befinden. Der Sattelauflieger 16 umfaßt einen Rahmenaufbau mit einem Aufsattel 28 zum Tragen des Anhängers 14 und eine Zugstange zur Verbindung mit einer anderen Einheit des Wagenzuges. Der Lastsensor 24 ist dem Rahmenaufbau zugeordnet, um eine Zuglast in dem Rahmenaufbau zu erfassen. Das Antriebssystem 26 hat eine Antriebseinheit 30 wie z. B. einen Elektromotor, und kann auch ein Getriebe 34, ein Differential 36 sowie eine Antriebsachse 38 zum Antreiben der Antriebsräder 40 umfassen. Die Steuervorrichtung 22 bzw. ein Teil von ihr, kann sich am Sattelauflieger 16 befinden.
Alternativ kann statt des angetriebenen Sattelaufliegers 16 ein angetriebenes Aufhängungsmodul 18 verwendet werden. Unter Bezug auf die Fig. 3A und 3B, ist der hintere Teil des Anhängers 14 durch das hintere Aufhängungsmodul 18 getragen. Genauer gesagt, ein Rahmenaufbau trägt den hinteren Teil des Anhängers 14, und das Antriebssystem 26 ist von dem Rahmenaufbau getragen. Die Steuervorrichtung 22, bzw. ein Teil von ihr, kann sich am Aufhängungsmodul 18 befinden.
Die Erfindung wurde in veranschaulichender Weise beschrieben, und es ist klar, daß die verwendete Terminologie eher beschreibender Natur sein soll und nicht so sehr als einschränkend gesehen wird. Im Hinblick auf die oben genannten Lehren sind viele Modifikationen und Abänderungen der vorliegenden Erfindung möglich. Somit sollte klar sein, daß innerhalb des Umfangs der beigefügten Ansprüche die Erfindung auch auf andere Art als im einzelnen beschrieben ausgeführt werden kann.

Claims (20)

1. Verteiltes Antriebssystem für einen aus mehreren Einheiten bestehenden Sattelschlepper-Wagenzug, wobei das System umfaßt:
eine Zugmaschine mit einem ersten Antriebssystem für den Antrieb der Zugmaschine;
einen Anhänger, der an der Zugmaschine an einer Gelenkverbindung befestigt ist, wobei der Anhänger ein zweites Antriebssystem hat, um hauptsächlich ihn anzutreiben;
einen Lastsensor zum Erfassen einer Last zwischen der Zugmaschine und dem Anhänger, der der Gelenkverbindung zugeordnet ist und ein Lastsignal erzeugt;
ein Eingabegerät zum Erzeugen eines Anforderungssignals zum Betätigen des zweiten Antriebssystems; und
eine elektronische Steuervorrichtung, die mit dem Eingabegerät und dem Lastsensor elektrisch verbunden ist, wobei die Steuervorrichtung das zweite Antriebssystem in Abhängigkeit vom Lastsignal und vom Anforderungssignal steuert.
2. Verteiltes System nach Anspruch 1, bei dem das zweite Antriebssystem einen Verbrennungsmotor umfaßt.
3. Verteiltes System nach Anspruch 1, bei dem das zweite Antriebssystem einen hydrostatischen Antrieb umfaßt.
4. Verteiltes System nach Anspruch 1, bei dem das zweite Antriebssystem einen Elektromotor umfaßt.
5. Verteiltes System nach Anspruch 1, bei dem der Anhänger darüber hinaus ein hinteres Aufhängungsmodul umfaßt und das zweite Antriebssystem von dem hinteren Aufhängungsmodul getragen ist.
6. Verteiltes System nach Anspruch 1, bei dem der Anhänger darüber hinaus einen abnehmbaren Sattelauflieger umfaßt und das zweite Antriebssystem von dem abnehmbaren Sattelauflieger getragen ist.
7. Verteiltes System nach Anspruch 1, bei dem die Gelenkverbindung ein Aufsattel ist und der Lastsensor an dem Aufsattel angeordnet ist.
8. Verteiltes System nach Anspruch 1, bei dem der Anhänger eine Zugstange umfaßt und der Lastsensor entlang der Zugstange angeordnet ist.
9. Verteiltes System nach Anspruch 1, bei dem das Eingabegerät ein Gaspedal ist.
10. Verteiltes System nach Anspruch 1, bei dem die Steuervorrichtung ein einzelnes Steuermodul ist.
11. Verteiltes System nach Anspruch 10, bei dem sich die Steuervorrichtung an der Zugmaschine befindet.
12. Verteiltes System nach Anspruch 1, bei dem die Steuervorrichtung elektronische Hardware ist.
13. Verteiltes System nach Anspruch 1, bei dem die Steuervorrichtung eine Software ist.
14. Verteiltes System nach Anspruch 1, darüber hinaus mit einem an dem Anhänger befindlichen Gewichtssensor, um das Gewicht des Anhängers zu erfassen und ein Gewichtssignal zu erzeugen, wobei der Gewichtssensor mit der Steuervorrichtung elektrisch verbunden ist und die Steuervorrichtung das zweite Antriebssystem in Abhängigkeit von dem Gewichtssignal steuert.
15. Verteiltes System nach Anspruch 1, bei dem die Steuervorrichtung das zweite Antriebssystem in Abhängigkeit von dem Lastsignal ansteuert, indem die Leistung des zweiten Antriebssystems vermindert wird.
16. Verteiltes System nach Anspruch 1, bei dem die Steuervorrichtung das zweite Antriebssystem in Abhängigkeit von dem Lastsignal ansteuert, indem eine Antriebskraft aufgebracht wird.
17. Verteiltes System nach Anspruch 1, das darüber hinaus einen zweiten Anhänger mit einem dritten Antriebssystem umfaßt, um hauptsächlich den zweiten Anhänger anzutreiben, wobei der zweite Anhänger am Anhänger an einer zweiten Gelenkverbindung befestigt ist, mit einem zweiten Lastsensor zum Erfassen einer zweiten Last zwischen dem Anhänger und dem zweiten Anhänger, der der zweiten Gelenkverbindung zugeordnet ist und ein zweites Lastsignal erzeugt, wobei das Anforderungssignal das dritte Antriebssystem betätigt und der zweite Lastsensor mit der Steuervorrichtung elektrisch verbunden ist, und wobei die Steuervorrichtung darüber hinaus das dritte Antriebssystem in Abhängigkeit von dem zweiten Lastsignal und dem Anforderungssignal betätigt.
18. Verteiltes System nach Anspruch 17, das darüber hinaus einen dritten Anhänger mit einem vierten Antriebssystem umfaßt, um hauptsächlich den dritten Anhänger anzutreiben, wobei der dritte Anhänger am zweiten Anhänger an einer dritten Gelenkverbindung befestigt ist, mit einem dritten Lastsensor zum Erfassen einer dritten Last zwischen dem zweiten Anhänger und dem dritten Anhänger, der der dritten Gelenkverbindung zugeordnet ist und ein drittes Lastsignal erzeugt, wobei das Anforderungssignal das vierte Antriebssystem betätigt und der dritte Lastsensor mit der Steuervorrichtung elektrisch verbunden ist, und wobei die Steuervorrichtung darüber hinaus das vierte Antriebssystem in Abhängigkeit von dem dritten Lastsignal und dem Anforderungssignal betätigt.
19. Antriebssystem zur Verwendung mit einer Zugmaschine in einem aus mehreren Einheiten bestehenden Sattelschlepper-Wagenzug, wobei das Antriebs­ system umfaßt:
einen Rahmenaufbau mit einem Aufsattel zum Tragen des Anhängers und einer Zugstange zur Verbindung mit einer anderen Einheit des Wagenzugs;
einen dem Rahmenaufbau zugeordneten Lastsensor zum Erfassen einer Zuglast in dem Rahmenaufbau;
ein Antriebssystem mit einer ein Antriebsrad antreibenden Antriebseinheit; und
eine elektronische Steuervorrichtung, die einen Eingang zum Empfangen von Signalen von einem Eingabegerät und dem Lastsensor hat, wobei die Steuervor­ richtung das Antriebssystem in Abhängigkeit von den Signalen steuert.
20. Antriebssystem zur Verwendung mit einer Zugmaschine in einem aus mehreren Einheiten bestehenden Sattelschlepper-Wagenzug, wobei das Antriebs­ system umfaßt:
einen Rahmenaufbau zum Tragen eines hinteren Teils des Anhängers;
ein Antriebssystem mit einer ein Antriebsrad antreibenden Antriebseinheit; und
eine elektronische Steuervorrichtung, die einen Eingang zum Empfangen von Signalen von einem Eingabegerät und einem Lastsensor hat, wobei die Steuervor­ richtung das Antriebssystem in Abhängigkeit von den Signalen steuert.
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