CH663935A5 - Knickschutzsteuereinrichtung. - Google Patents

Description

BESCHREIBUNG Die Erfindung betrifft eine Knickschutzsteuereinrichtung für willkürlich lenkbare Gelenkfahrzeuge, insbesondere Gelenkbusse, bestehend aus einem lenkbaren Vorderwagen und mindestens einem damit über Gelenk verbundenen Nachläuferwagen, mit einer rechnergesteuerten, sowohl entgegen einer Vergrösserung als auch entgegen einer Verkleinerung des Knickwinkels einsatzfahigen Gelenksperre, deren Rechner entweder in Abhängigkeit vom Lenkwinkel und der zurückgelegten Wegstrecke einen Sollwert und/oder Sollwertbereich des sich bei weitgehend schlupffreier Fahrt einstellenden Knickwinkels berechnet und die Gelenksperre zu einer Sperrung in einer zunehmenden Abweichung zwischen Istwert und Sollwert und/oder Sollwertbereich des Knickwinkels entgegengerichtetem Sinne ansteuert oder in Abhängigkeit vom Lenkwinkel einen sich bei weitgehend schlupffreier Fahrt einstellenden — im wesentlichen reiner Kreisfahrt entsprechenden — Maximalwert des Knickwinkels berechnet und die Gelenksperre derart ansteuert, dass einem Einknik-ken über diesen maximalen Knickwinkel hinaus entgegengewirkt wird.

Eine Knickschutzsteuerung entsprechend der ersten oben angegebenen Alternative wird in der nicht vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldung P 32 30 617.2 beschrieben. Diese Anordnung hat den Vorteil, dass die Abweichungen zwischen Istwert und Sollwert des Knickwinkels in der Regel in relativ engen Grenzen gehalten werden können, da durch entsprechende Steuerung der Gelenksperre lediglich solche Knickwinkeländerungen zugelassen werden, die zu einer Annäherung von Istwert und Sollwert führen. Wenn jedoch der Fahrer die Lenkung zu stark einschlägt, so dass im Hinblick auf die jeweils gefahrene Geschwindigkeit überhöhte Lenkwinkel gegeben sind, die eine schlupffreie Fahrt nicht mehr zulassen, so wird die rechnergesteuerte Gelenksperre den Istwert des Knickwinkels an einen Sollwert anzunähern suchen, welcher den bereits kritisch gewordenen Fahrzustand noch gefährlicher macht. Der Rechner errechnet nämlich bei zunehmendem Lenkwinkel einen anwachsenden Sollwert des Knickwinkels, so dass letztendlich eine unangemessen starke Knickung zugelassen wird.

Eine Anordnung gemäss der zweiten eingangs angegebenen Alternative ist aus der DE-AS 24 20 203 bekannt. Bei einer derartigen Anordnung wird der von der Steuerung zugelassene Knickwinkel lediglich auf einen Wert begrenzt, wie er bei im wesentlichen schlupffreier reiner Kreisfahrt vorliegen würde. Auch hier lässt jedoch der Rechner wiederum eine unter Umständen viel zu weitgehende Knickung des Fahrzeuges zu, wenn die Lenkung unter Berücksichtigung der Geschwindigkeit zu stark eingeschlagen wird und dementsprechend eine weitgehend schlupffreie Fahrt nicht mehr gegeben sein kann.

Dieses Problem wurde bisher nicht erkannt. Auch die weiteren, im folgenden angeführten Druckschriften geben keinerlei Hinweise auf dieses Problem bzw. dessen Lösung.

Der DE-OS 29 35 437 ist lediglich zu entnehmen, dass bei glatter Fahrbahn das Überschreiten eines gewissen, vom gewählten Lenkwinkel bestimmten Knickwinkels zwischen Vorderwagen und Nachläufer verhindert und Schleuderbewegungen sowie auch Pendelbewegungen des Nachläuferwagens in jedem Fahrzustand auf ein erträgliches Mass gedämpft werden sollen.

In der DE-OS 30 04 409 wird eine geschwindigkeitsabhängige Dämpfung der Knickwinkeländerungen vorgeschlagen, so dass zwar die Knickwinkeländerungsgeschwindigkei-ten gesenkt werden, ohne jedoch den maximalen Wert des Knickwinkels unmittelbar zu beeinflussen.

Deshalb ist es Aufgabe der Erfindung, eine Knickschutzsteuereinrichtung zu schaffen, die die Beherrschbarkeit eines Gelenkfahrzeuges auch dann verbessert, wenn der Fahrer die Lenkung, etwa infolge einer Panikreaktion, unangemessen stark einschlägt.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass der Rechner geschwindigkeitsabhängige Knickwinkel-Grenzwerte errechnet und vorgibt, welche sich bei im wesentlichen schlupffreier Fahrt maximal einstellen können, und die Gelenksperre derart ansteuert, dass einer Überschreitung des Knickwinkel-Grenzwertes entgegengewirkt wird.

Der Erfindung liegt also der allgemeine Gedanke zugrunde, den Knickwinkel innerhalb geschwindigkeitsabhängiger

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Grenzwerte zu halten, und zwar unabhängig davon, welcher lenkwinkel- und wegstreckenabhängiger Sollwert bzw. welcher lenkwinkelabhängige Maximalwert des Knickwinkels vom Rechner ohne Rücksicht darauf errechnet wird, ob bei dem jeweiligen Lenkwinkel und der jeweils vorliegenden Geschwindigkeit überhaupt noch ein im wesentlichen schlupffreier Fahrzustand gegeben sein kann. Durch die Erfindung wird also erreicht, dass der Knickwinkel gegebenenfalls auch dann nicht weiter ansteigen kann, wenn die Lenkung bei bereits übermässig starkem Schlupf noch weiter eingeschlagen wird.

Unabhängig von der Art der Steuerung der Gelenksperre ist die Anordnung von rechnergesteuerten Dämpferaggregaten zur geschwindigkeitsabhängigen, bei Geschwindigkeitszunahme verstärkten Dämpfung von Knickwinkeländerungen zweckmässig. Dabei kann gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen sein, dass die Dämpfung bei instationär stabiler Yorwärtsfahrt — dabei handelt es sich um eine im wesentlichen schlupffreie Kurvenfahrt mit sich ändernden Lenk- und/oder Knickwinkeln — um so geringer ist, je grösser die Differenz zwischen dem Istwert des Knickwinkels und dem maximalen Wert ist. Auf diese Weise wird erreicht, dass sich das Knickgelenk ohne Zwang in die jeweils richtige Richtung verstellen kann. Dies ist insbesondere bei Stadtfahrten von Bedeutung, wenn das Fahrzeug beispielsweise an Strassenkreuzungen abbiegen und dabei Kurven mit sehr kleinem Radius durchfahren soll.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand bevorzugter, in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele erläutert. Dabei zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht eines zwischen Vorderwagen und Nachläuferwagen angeordneten Gelenkes mit Teleskopaggregaten, welche einen Teil einer Gelenksperre bilden,

Fig. 2 eine Draufsicht auf das in Fig. 1 dargestellte Gelenk im ungeknickten Zustand,

Fig. 3 eine entsprechende Draufsicht im geknickten Zustand des Gelenkes,

Fig. 4 einen elektrischen und hydraulischen Schaltplan der Gelenksperre,

Fig. 5 einen entsprechenden Schaltplan einer besonders bevorzugten Ausführungsform,

Fig. 6 ein Diagramm, welches die bei im wesentlichen schlupffreier Fahrt erreichbaren Knickwinkel in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit und unterschiedlichen erreichbaren Querbeschleunigungen zeigt,

Fig. 7 ein Diagramm, welches den Maximalwert sowie den Grenzwert des Knickwinkels in Abhängigkeit vom Lenkwinkel und/oder von der Fahrgeschwindigkeit wiedergibt, und

Fig. 8 ein Flussdiagramm des Rechners der erfindungsge-mässen Knickwinkelsteuerung.

Gemäss den Figuren 1 bis 3 ist zwischen einem Vorderwagen 1 und einem Nachläuferwagen 2 ein mit dem Vorderwagen 1 fest verbundener Drehteller 3 angeordnet, auf dem ein Querträger 4 um die Hochachse des Drehtellers 3 schwenkbar gelagert ist. Seitlich am Querträger 4 sind mittels scharnierartiger Gelenke 5, deren Gelenkachse mit der Querachse des Querträgers 4 übereinstimmt, Abstützarme 7 angelenkt, welche fest mit dem Rahmen des Nachläuferwagens 2 verbunden sind und dessen in Fahrtrichtung weisendes Ende abstützen.

Zwei Kolben-Zylinder-Aggregate 8 und 9 sind einerseits mit radialem Abstand von der Hochachse des Drehtellers 4 einander unmittelbar benachbart an einem Rahmenteil des Vorderwagens 1 beidseitig seiner Längsachse angelenkt und andererseits mit relativ grossem Abstand voneinander auf der dem Nachläuferwagen 2 zugewandten Seite einer die Hoch- und Querachse des Querträgers 4 enthaltenden Ebene

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gelenkig mit dem Querträger 4 verbunden, so dass die Kolben-Zylinder-Aggregate 8, 9 einen zum Nachläuferwagen 2 hin geöffneten spitzen Winkel bilden. Dabei sind die Kol-ben-Zylinder-Aggregate mit zur Ebene des Drehtellers 3 parallelen Achsen angeordnet, d.h. die Aggregate 8 und 9 können auf den Querträger 4 keinerlei Kräfte mit zur Ebene des Drehtellers 3 senkrechter Komponente ausüben.

Die Kolben-Zylinder-Aggregate 8 und 9 bilden einen Teil einer weiter unten erläuterten Gelenksperre für das durch Drehteller 3 und Querträger 4 zwischen Vorderwagen 1 und Nachläuferwagen 2 gebildete Gelenk.

Der äusserst erreichbare Knickwinkel dieses Gelenkes kann durch nur in Fig. 2 dargestellte elastische Puffer 10 begrenzt sein, die am Drehteller 3 oder an denselben tragenden Rahmenteilen angeordnet sind und mit nicht dargestellten Anschlägen am Querträger 4 zusammenwirken.

Gemäss Fig. 4 besitzen die hier nur schematisch dargestellten Kolben-Zylinder-Aggregate 8 und 9 jeweils zwei Kammern 8', 8", 9' und 9", welche auf einander gegenüberliegenden Seiten des jeweiligen Kolbens angeordnet sind, d.h. die Kolben-Zylinder-Aggregate 8 und 9 sind doppeltwirkend ausgebildet.

Die genannten Kammern 8', 8", 9' und 9" sind mittels Leitungen 11 und 12 in der dargestellten Weise über Kreuz verbunden. Zwischen diese beiden Leitungen 11 und 12 ist eine Absperr- und Verbindungsschaltung 13 geschaltet, welche — wie weiter unten erläutert wird — einen Austausch von Fluid, vorzugsweise Hydraulikmedium, zwischen den Leitungen 11 und 12 sowie den damit verbundenen Kammern 8' bis 9" zuzulassen bzw. zu unterbinden gestattet. Bei zugelassenem Austausch bewegt sich dabei der Kolben des einen der Aggregate 8 und 9 zwangsläufig entgegen der Bewegungsrichtung des Kolbens des anderen Aggregates 8 oder 9.

Die Absperr- und Verbindungsschaltung 13 besitzt einen mit der Leitung 12 verbundenen Anschluss A sowie einen mit der Leitung 11 verbundenen Anschluss B. Von den Anschlüssen A und B führen Eingangsleitungen 14 bzw. 15, in denen jeweils ein Rückschlagventil 16 zur Verhinderung eines Rückschlages in Richtung der Anschlüsse A und B angeordnet ist, zur Eingangsseite eines elektrisch betätigbaren Absperr- und Steuerorganes 17, welches in seiner dargestellten (nicht erregten) Mittellage beide Eingangsleitungen 14 und 15 mit einer Ausgangsleitung 18 verbindet. In seiner nach rechts verschobenen Endlage verbindet das Absperrund Steuerorgan 17 nur noch die Eingangsleitung 14 mit der Ausgangsleitung 18, während die Eingangsleitung 15 abgesperrt wird. In entsprechender Weise wird in der linken Endlage des Absperr- und Steuerorganes 17 die Eingangsleitung 15 unter gleichzeitiger Sperrung der Eingangsleitung 14 mit der Ausgangsleitung 18 verbunden.

Die Ausgangsleitung 18 führt zu einer elektrisch steuerbaren hydraulischen Drosselvorrichtung 19, hinter der sich die Ausgangsleitung 18 in die Leitungszweige 20 und 21 aufgabelt, welche unter Zwischenschaltung von Rückschlagventilen 22, die in Richtung der Drosselvorrichtung 19 sperren, mit den Anschlüssen A und B verbunden sind. Zwischen den Rückschlagventilen 22 und der Drosselvorrichtung 19 ist ein unter Überdruck stehender Speicher 23 angeschlossen, welcher Fluid bzw. Hydraulikmedium aufnehmen bzw. nachführen kann.

Zur Verhinderung eines zerstörerischen Überdruckes sind die Eingangsleitungen 14 und 15 jeweils zwischen der Eingangsseite des Absperr- und Steuerorgans 17 und den Rückschlagventilen 16 mit einem Überdruckschutzventil 24 verbunden.

Sowohl das Absperr- und Steuerorgan 17 als auch die Drosselvorrichtung 19 werden mittels eines Rechners 25 ge3

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steuert, welcher eingangsseitig mit einem Istwertaufnehmer 26 für den Lenkwinkel der gelenkten Räder des Vorderwagens 1. einem Istwertaufnehmer 27 für den Knickwinkel des Gelenkes 3 4 zwischen Vorderwagen 1 und Nachläuferwagen 2 sowie einem als Istwertaufnehmer für die Fahrgeschwindigkeit dienenden Tachometer 28 verbunden ist.

Dieser Rechner verstellt bei zunehmenden Geschwindigkeiten die Drosselvorrichtung 19 über eine Steuerleitung 29 im Sinne einer verstärkten Drosselung, bzw. bei abnehmenden Geschwindigkeiten im Sinne einer Abschwächung der Drosselwirkung.

In Abhängigkeit von den Signalen der Istwertaufnehmer 26 und 27 für die Lenk- und Knickwinkel sowie gegebenenfalls zusätzlich in Abhängigkeit auch von der Geschwindigkeit verstellt der Rechner 25 das Absperr- und Steuerorgan 17 über eine Steuerleitung 30 nach rechts bzw. über eine Steuerleitung 31 nach links. Wird keine der Steuerleitungen

30 und 31 erregt, nimmt das Absperr- und Steuerorgan 17 die in Fig. 4 dargestellte Lage ein.

In der dargestellten Lage des Absperr- und Steuerorganes 17 ermöglicht also der Rechner 25 eine je nach vorgenommener Einstellung der Drosselvorrichtung 19 gegen unterschiedlichen Widerstand erfolgende gegenläufige Bewegung der Kolben der Kolben-Zylinder-Aggregate 8 und 9, d.h. der Nachläuferwagen 2 kann in beiden Richtungen gegenüber dem Vorderwagen 1 einknicken. Wird nun die Steuerleitung 30 erregt, so verschiebt sich das Absperr- und Steuerorgan 17 nach rechts, so dass der Nachläuferwagen 2 gegenüber dem Vorderwagen 1 nur noch in einer Richtung einknicken kann, da der Kolben des Kolben-Zylinder-Aggregates 8 nur noch in seinen Zylinder unter gleichzeitiger Ausschiebung des dem Kolben-Zylinder-Aggregat 9 zugeordneten Kolbens eingeschoben werden kann. Umgekehrt kann der Kolben des Kolben-Zylinder-Aggregates 9 unter gleichzeitiger Ausschiebung des Kolbens des Kolben-Zylinder-Aggregates 8 nur noch eingeschoben werden, wenn der Rechner 25 die Steuerleitung 31 erregt und damit das Absperr- und Steuerorgan 17 in seine linke Endlage bringt. Bei Erregung der Steuerleitung 30 kann also der Nachläuferwagen 2 gegenüber dem Vorderwagen 1 beispielsweise nach rechts einknicken, während bei Erregung der Steuerleitung

31 nur ein Einknicken nach links möglich ist, in der jeweils anderen Richtung ist das Gelenk 3/4 zwischen Vorderwagen 1 und Nachläuferwagen 2 gesperrt. In beiden Fällen erfolgt das Einknicken in der jeweils zugelassenen Richtung gegen einen von der Drosselvorrichtung 19 jeweils vorgegebenen Widerstand.

Der Rechner 25 besitzt eine Fehlererkennungslogik, welche die Steuerleitungen 30 und 31 bei Auftreten eines Fehlers stromlos setzt und damit das Absperr- und Steuerorgan 17 in dessen Mittellage bringt. Gleichzeitig wird eine Kontroll-Lampe 32 über eine Steuerleitung 33 eingeschaltet. Entsprechendes gilt, wenn bei Druckabfall im Hydraulik- bzw. Fluidsystem ein Druckfühler 34 anspricht und die Kontroll-Lampe 32 über eine Steuerleitung 35 einschaltet und gleichzeitig ein entsprechendes Signal über eine Eingangsleitung 36 an den Rechner 25 gibt.

Die in Fig. 5 dargestellte Anordnung unterscheidet sich von derjenigen nach Fig. 4 im wesentlichen lediglich dadurch. dass die nach Fig. 4 vorgesehene Kombination von Absperr- und Steuerorgan 17 sowie Drosselvorrichtung 19 durch ein Steuerorgan 37 ersetzt ist, welches vom Rechner 25 über eine zugeordnete Steuerleitung 38 stufenlos zwischen einem Zustand maximaler Öffnung und einem Zustand vollständiger Sperrung verstellbar ist.

Im vollständig abgesperrten Zustand des Steuerorganes 37 werden die Kolben der Kolben-Zylinder-Aggrega te 8 und 9 unbeweglich festgehalten, während sie sich gegenläufig zueinander gegen einen mehr oder weniger starken Widerstand bewegen können, wenn das Steuerorgan 37 eine mehr oder weniger geöffnete Stellung einnimmt. Im letzteren Fall wird also ein Einknicken des Nachläuferwagens 2 nach rechts oder links gegenüber dem Vorderwagen unter mehr oder weniger starker Dämpfung der Knickbewegung ermöglicht. Im ersteren Zustand ist das Gelenk 3/4 zwischen Vorderwagen 1 und Nachläuferwagen 2 gesperrt. Parallel zu den Eingangsleitungen 14 und 15 ist gemäss Fig. 5 eine By-pass-Leitung 39 angeordnet, deren Leitungszweige normalerweise mittels eines Sperrorganes 40 voneinander abgetrennt sind. Bei Auftreten eines Fehlers kann jedoch der Rechner 25 dieses Sperrorgan 40 über eine nicht dargestellte Steuerleitung derart verschieben, dass die By-pass-Leitung 39 geöffnet und gleichzeitig mit dem Speicher 23 verbunden ist. Damit werden die Kolben der Kolben-Zylinder-Aggregate 8 und 9 unabhängig von der Stellung des Steuerorganes 37 frei beweglich.

Sowohl bei einer Anordnung gemäss Fig. 4 als auch bei einer Anordnung gemäss Fig. 5 kann also der Rechner 25 durch entsprechende Steuerung des Absperr- und Steuerorgans 17 sowie der Drosselvorrichtung 19 bzw. des Steuerorgans 37 eine mehr oder weniger starke Einknickbewegung des Nachläuferwagens 2 zulassen oder unterbinden.

Im einfachsten Falle bestimmt der Rechner den lenkwin-kelabhängigen Maximalwert des Knickwinkels, welcher sich bei schlupffreier bzw. -armer Fahrweise bei jeweils konstantem Lenkeinschlag einstellt. In Fig. 7 gibt die Kurve M die Abhängigkeit dieses Maximalwertes vom Lenkeinschlag wieder. Solange die Wertepaare aus Istwert des Knickwinkels und Istwert des Lenkwinkels innerhalb einer streifenartigen Umgebung M' der Kurve M liegen, lässt die Steuerung 25 eine beliebige gegenläufige Bewegung der Kolben der Kol-ben-Zylinder-Aggregate 8 und 9 zu, wobei lediglich bei zunehmender Geschwindigkeit die Drosselvorrichtung 19 bzw. das Steuerorgan 37 in Richtung einer zunehmenden Drosselwirkung verstellt wird. Damit wird ein mehr oder weniger starkes Einknicken des Nachläuferwagens 2 zu beiden Seiten ermöglicht. Wenn die Wertepaare aus Istwert des Lenkwinkels und Istwert des Knickwinkels ausserhalb der Umgebung M' liegen, wird durch Verstellung des Absperr- und Steuerorganes 17 nach rechts oder links bzw. durch Absperren bzw. Öffnen des Steuerorganes 37 nur noch eine solche Bewegung der Kolben der Kolben-Zylinder-Aggregate 8 und 9 zugelassen, bei der der Nachläuferwagen 2 ausschliesslich in eine Richtung einknicken kann, bei der sich die Wertepaare von Lenkwinkel und Knickwinkel der Umgebung M' annähern.

Aufgrund begrenzter Bodenhaftung kann ein Fahrzeug in Querrichtung nur begrenzt beschleunigt werden, d.h. enge Kurven können nur mit geringer Geschwindigkeit durchfahren werden, während bei Kurven mit grossen Radien höhere Geschwindigkeiten möglich sind. Dies ist gleichbedeutend damit, dass der Istwert des Knickwinkels bei im wesentlichen schlupffreier Fahrt unterhalb von geschwindigkeitsabhängigen Grenzwerten liegen muss. Dies ist in Fig. 6 für unterschiedliche erreichbare Querbeschleunigungen dargestellt. Dies kann der Rechner 25 in der Weise berücksichtigen, das er — vgl. wiederum Fig. 7 — je nach Geschwindigkeit ein nach rechts oder links gerichtetes Einknicken des Nachläuferwagens 2 nur dann zulässt, wenn die Wertepaare aus Istwert des Lenkwinkels und Istwert des Knickwinkels je nach Geschwindigkeit innerhalb streifenförmiger Zonen Ni, Ni bzw. N3 liegen, wobei der zunehmende Index der zunehmenden Geschwindigkeit entspricht. Liegen die Wertepaare der Istwerte ausserhalb dieser Zonen, so lässt der Rechner durch entsprechende Steuerung der Absperr- und Verbindungsschaltungen 13 (vgl. Fig. 4 und 5) nur solche Knickbewegun4

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gen zu, bei denen sich die Wertepaare an die genannten Zonen N] bis N3 annähern. Auch wenn die Lenkung im Falle der Zone N2 mehr als ca. 20° nach rechts oder links eingeschlagen wird, sucht also der Rechner 25 mittels der Ab-sperr- und Verbindungsschaltungen 13 den Nachläuferwagen 2 einem Knickwinkel anzunähern, welcher in der Nähe der Grenzwerte K2 liegt. Entsprechendes gilt für die Grenzwerte Ki bzw. K3, wenn das Fahrzeug mit einer den Zonen Ni bzw. N3 zugeordneten Geschwindigkeit fährt.

In besonders bevorzugter Weise bestimmt der Rechner 25 aus der zeitlichen Änderung des Lenkwinkels sowie der Fahrgeschwindigkeit bzw. der Fahrgeschwindigkeitsänderung einen Sollwert des Knickwinkels, welcher sich je nach zurückgelegter Strecke und Lenkwinkeländerung einstellen müsste, wobei die Absperr- und Verbindungsschaltungen 13 derart betätigt werden, dass der Nachläuferwagen 2 sich an den jeweiligen Sollwert des Knickwinkels annähert.

Fig. 8 zeigt ein Flussdiagramm des Rechners einer Knickschutzsteuerung mit den Merkmalen der Ansprüche 1 (zweite Alternative) bis 5.

Der Rechner ist eingangsseitig mit Sensoren verbunden, welche Signale für die Geschwindigkeit V des Fahrzeuges, den Lenkwinkel LW, die Knickwinkeländerungsgeschwin-digkeit KV und den Istwert K ist des Knickwinkels erzeugen und dem Rechner zuleiten.

Zunächst wird festgestellt, ob die Geschwindigkeit V des Fahrzeuges grösser als Null ist oder nicht.

Im Falle J(=Ja) liegt die Geschwindigkeit oberhalb von Null, d.h. das Fahrzeug fahrt vorwärts. Liegt die Geschwindigkeit nicht oberhalb von Null, so liegt der Fall N(=Nein) vor, die Geschwindigkeit hat also ein negatives Vorzeichen, d.h. das Fahrzeug fährt rückwärts.

Zunächst wird der Fall der Vorwärtsfahrt betrachtet.

Gemäss Pos. 1 des Flussdiagrammes wird dabei der

Dämpfungswiderstand bzw. der Dämpferdruck P g für eine Grunddämpfung der Knickbewegungen des Knickgelenkes gemäss einer Funktion F(V) eingestellt, die beispielsweise durch ein Kennfeld vorgegeben sein kann. Dabei ist F(V) eine Funktion der Geschwindigkeit V des Fahrzeuges und derart, beispielsweise durch ein Kennfeld vorgegeben, dass die Dämpfung mit zunehmender Geschwindigkeit V verstärkt wird.

Gemäss Pos. 2 des Flussdiagramms wird die vorangehend angegebene Grunddämpfung P g um einen Verstärkungsfaktor VST erhöht, welcher seinerseits eine Funktion F(KV) der Knickwinkeländerungsgeschwindigkeit KV ist, wobei der Verstärkungsfaktor VST mit zunehmender Knick-winkeländerungsgeschwindigkeit KV zunimmt.

Gemäss Pos. 3 des Flussdiagrammes bestimmt der Rechner einen Maximalwert K st des Knickwinkels als Funktion F(LW) des Lenkwinkels LW. Dieser Maximalwert K st des Knickwinkels würde sich bei im wesentlichen schlupffreier Kreisfahrt bei dem jeweiligen Lenkwinkel LW einstellen.

Nunmehr wird gemäss Pos. 4 des Flussdiagramms überprüft, ob der Maximalwert K st des Knickwinkels grösser als ein von der jeweiligen Fahrgeschwindigkeit V abhängiger Knickwinkel-Grenzwert K max(V) ist. Die geschwindigkeitsabhängigen Grenzwerte entsprechen prinzipiell einem Wert des Knickwinkels, bei dem bei der jeweiligen Geschwindigkeit V noch ein im wesentlichen schlupffreier Fahrzustand vorliegen kann. Diese Grenzwerte, die wiederum in Form eines Kennfeldes gespeichert sein können, entsprechen den Grenzwerten Ki, K> und K3 in Fig. 7.

Falls der Maximalwert K st grösser als der geschwindigkeitsabhängige Knickwinkel-Grenzwert K max(V) ist,

wird nachfolgend der Wert des Maximalwertes K st auf den Wert des geschwindigkeitsabhängigen Knickwinkel-Grenzwertes K max(V) begrenzt, d.h. anstelle des zuvor

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berechneten Maximalwertes K st wird der geschwindigkeitsabhängige Knickwinkel-Grenzwert K max(V) verwendet.

Nunmehr wird gemäss Pos. 5 des Flussdiagrammes die Knickwinkelabweichung K diff, d.h. die Differenz zwischen dem Maximalwert K st (bzw. dem stattdessen verwendeten Knickwinkel-Grenzwert) und dem Istwert K ist des Knickwinkels bestimmt.

Danach wird geprüft, ob der Absolutwert der Knickwinkelabweichung K diff kleiner als eine zulässige Knickwinkeltoleranz KT ist.

Falls diese Bedingung erfüllt ist, liegt ein sogenannter stationärer Fahrzustand vor, welcher innerhalb gewisser Toleranzen einer im wesentlichen schlupffreien Kreisfahrt mit konstantem Lenkwinkel LW bzw. mit einem sich nur geringfügig ändernden Lenkwinkel LW nahekommt. In diesem Falle werden Bewegungen des Knickgelenkes lediglich gedämpft, wobei sich die Stärke der Dämpfung P aus dem Produkt der geschwindigkeitsabhängigen Grunddämpfung

P g(V) sowie dem von der Knickwinkeländerungsge-

schwindigkeit KV abhängigen Verstärkungsfaktor VST(KV) errechnet, wie sich aus Pos. 6 des Flussdiagrammes ergibt.

Falls der Absolutwert der Knickwinkelabweichung

K diff die Knickwinkeltoleranz KT überschreitet, liegt ein instationärer Fahrzustand vor. In diesem Falle wird gemäss Pos. 7 des Flussdiagrammes zunächst geprüft, ob der Absolutwert der Knickwinkeländerungsgeschwindigkeit KV kleiner ist als ein Schwellwert Eps, oder ob der Quotient aus

Knickwinkelabweichung K diff und Knickwinkelände-

rungsgeschwindigkeit KV oberhalb von Null liegt (d.h. ob dieser Wert grösser oder kleiner als Null ist). Das Vorzeichen dieses Quotienten ist aufgrund entsprechender Festlegung der Vorzeichen von Knickwinkelabweichung und Knickwinkeländerungsgeschwindigkeit positiv, wenn sich der Knickwinkel in richtiger Richtung ändert.

Falls die in Pos. 7 des Flussdiagrammes angegebenen Bedingungen vorliegen, liegt ein instationär stabiler Fahrzustand vor, d.h. das Fahrzeug durchfahrt in normaler Weise eine Kurve, wobei sich Lenkwinkel und/oder Knickwinkel ändern.

In diesem Falle wird gemäss Pos. 8 des Flussdiagrammes lediglich eine Dämpfung von Bewegungen des Knickgelenkes vorgenommen, wobei die Stärke der Dämpfung P sich aus dem Produkt einer von der Fahrgeschwindigkeit V und der Knickwinkelabweichung K diff abhängigen Funktion f(V, K diff) und dem von der Knickwinkeländerungsge-

schwindigkeit KV abhängigen Verstärkungsfaktor VST(KV)

ergibt. Dabei ist die Funktion f(V, K diff) in der Weise von der Knickwinkelabweichung K diff abhängig, dass die

Dämpfung P bei zunehmender Knickwinkelabweichung

K diff abnimmt. Damit wird sichergestellt, dass sich das

Fahrzeug bei normaler Kurvenfahrt und insbesondere bei sehr engen Kurven, wie sie im Stadtverkehr durchfahren werden müssen, mehr oder weniger zwangsfrei knicken kann; einer im Verlauf einer Fahrt notwendigen Knickung wird also erfindungsgemäss ein besonders niedriger Dämpfungswiderstand entgegengesetzt.

Falls eine oder beide der unter Pos. 7 des Flussdiagrammes angegebenen Bedingungen nicht erfüllt sind, liegt ein instabiler Fahrzustand vor, d.h. der Nachläuferwagen schleudert zur Kurvenaussenseite bzw. knickt zur Kurveninnenseite hin ein. In diesem Falle wird gemäss Pos. 9 des Flussdiagrammes der Dämpfungswiderstand P auf einen konstruktiv vorgegebenen Maximalwert P max angehoben; dies ist gleichbedeutend damit, dass das Knickgelenk gesperrt ist.

Auch bei instationär stabilen oder bei stationären Fahrzuständen können durch Störeinflüsse, beispielsweise Seitenwind oder stellenweise glatte Fahrbahn, gefährliche Situatio5

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nen auftreten. Diese Situationen werden jedoch beherrscht, da die in diesem Falle plötzlich ansteigende Knickwinkelän-derungsgeschwindigkeit KV gemäss den Pos. 6 und 8 des Flussdiagrammes zu einer starken Erhöhung der berechneten Dämpfungswiderstände P und damit zu einer verstärkten Dämpfung des Knickgelenkes führen. Gegebenenfalls kann dabei der berechnete Dämpfungswiderstand P bis auf den

Maximalwert P max ansteigen, so dass das Knickgelenk kurzzeitig gesperrt wird. Ausserdem kann der berechnete

Dämpfungswiderstand P sogar den Maximalwert P max

überschreiten. In diesem Falle wird jedoch der tatsächlich eingestellte Dämpfungswiderstand auf den Maximalwert P max begrenzt, bei dem bereits eine Sperrung des Knickgelenkes gegeben ist.

Der gesamte beschriebene Ablauf wird zyklisch wiederholt, so dass das Knickgelenk laufend entsprechend den unterschiedlichen Fahrsituationen mehr oder weniger stark gedämpft bzw. gesperrt wird.

Bei Rückwärtsfahrt werden Bewegungen des Knickgelenkes mit einem Dämpfungswiderstand P gemäss einer Funktion F(K, KV) in Abhängigkeit vom Istwert K ist sowie der Knickwinkeländerungsgeschwindigkeit KV gedämpft. Dabei wird die Dämpfung mit zunehmendem Istwert und zunehmender Änderungsgeschwindigkeit des Knickwinkels erhöht.

Gemäss Pos. 11 des Flussdiagrammes wird überprüft, ob der Dämpfungswiderstand P grösser ist als ein vorgegebener Schwellwert P maxi, ob der Absolutwert der Fahrgeschwindigkeit V grösser ist als der Absolutwert eines Geschwindigkeitsschwellwertes V maxi oder ob der Istwert

K ist grösser ist als ein vorgegebener Schwellwert K maxr des Knickwinkels ist. Der letztere Schwellwert wird in der Regel so gewählt, dass nur noch ein vergleichsweise geringer Abstand zum konstruktiv grösstmöglichen Knickwinkel vorliegt.

Falls mindestens eine der in Pos. 11 des Flussdiagrammes angegebenen Bedingungen erfüllt ist, wird ein Impuls I ep abgegeben, welcher beispielsweise durch Beeinflussung der Einspritzpumpe die Drehzahl des Antriebsmotors des Fahrzeuges auf die Leerlaufdrehzahl begrenzt. Das Fahrzeug kann sich also nur noch mit sehr geringer Geschwindigkeit fortbewegen, unabhängig davon, ob der Fahrer das Gaspedal im Sinne einer Geschwindigkeitserhöhung betätigt oder nicht.

Falls keine der in Pos. 11 des Flussdiagrammes angegebenen Bedingungen vorliegt, werden weder ein Impuls I ep für die Einspritzpumpe noch ein Impuls I br für eine Haltestellenbremse des Fahrzeuge«: gegeben. Dies ist gleichbedeutend damit, dass der Fahrer das Fahrzeug willkürlich beschleunigen oder abbremsen kann.

Sodann wird gemäss Pos. 12 des Flussdiagrammes überprüft, ob der berechnete Dämpfungswiderstand P einen zweiten erhöhten Schwellwert P max2 überschreitet oder ob die Fahrgeschwindigkeit V oberhalb eines zweiten erhöhten Schwellwertes V max2 liegt.

Sollte eine dieser Bedingungen erfüllt sein, wird der Impuls I br erzeugt, so dass die Haltestellenbremse des Fahrzeuges zwangsweise betätigt wird und das Fahrzeug anhält.

Im übrigen kann der jeweils berechnete Dämpfungswi-

derstand P wiederum den Maximalwert P max erreichen bzw. überschreiten, so dass das Knickgelenk gesperrt wird.

Durch zyklische Wiederholung des beschriebenen Ablaufes werden also bei der Rückwärtsfahrt die jeweils einzustellenden Dämpfungswerte P sowie gegebenenfalls die Impulse I br und I ep für die Haltestellenbremse bzw. die Motorsteuerung (oder Einspritzpumpe) ausgegeben.

Das dargestellte Flussdiagramm bleibt praktisch unverändert, wenn die erfindungsgemässe Knickschutzsteuerung gemäss der ersten Alternative des Anspruches 1 arbeiten soll. In diesem Falle muss der Rechner lediglich anstelle des vom Lenkwinkel LW abhängigen maximalen Knickwinkels

K st den vom Lenkwinkel LW sowie der zurückgelegten

Fahrstrecke abhängigen Knickwinkel-Sollwert berechnen. Dabei kann die jeweils in einem Zeitintervall zurückgelegte Fahrstrecke aus dem Produkt der Fahrgeschwindigkeit V sowie der Länge des Zeitintervalles berechnet werden. Da jeder Rechner in einem vorgegebenen zeitlichen Takt arbeitet, kann die während eines Taktintervalles zurückgelegte Wegstrecke ohne weiteres durch Multiplikation der Fahrgeschwindigkeit V mit einem Faktor berechnet werden, welcher die gleichbleibende Länge der Taktintervalle wiedergibt. Damit kann der Rechner den Wegstrecken- und lenk-winkelabhängigen Knickwinkel-Sollwert ohne weiteres aus den Eingangssignalen für die Fahrgeschwindigkeit V sowie den Lenkwinkel LW — etwa durch Vergleich mit einem Kennfeld — bestimmen. Im übrigen muss dann im Flussdiagramm der Fig. 8 lediglich anstelle des maximalen Knickwinkels K st der Knickwert-Sollwert eingesetzt werden.

Die Arbeitsweise des Rechners bleibt also grundsätzlich gleich.

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Claims (5)

663 935 PATENTANSPRÜCHE

1. Knickschutzsteuereinrichtung für willkürlich lenkbare Gelenkfahrzeuge, insbesondere Gelenkbusse, bestehend aus einem lenkbaren Vorderwagen und mindestens einem damit über Gelenk verbundenen Nachläuferwagen, mit einer rechnergesteuerten, sowohl entgegen einer Vergrösserung als auch entgegen einer Verkleinerung des Knickwinkels ein-satzfahigen Gelenksperre, deren Rechner entweder in Abhängigkeit vom Lenkwinkel und der zurückgelegten Wegstrecke einen Sollwert und/oder Sollwertbereich des sich bei weitgehend schlupffreier Fahrt einstellenden Knickwinkels berechnet und die Gelenksperre zu einer Sperrung in einer zunehmenden Abweichung zwischen Istwert und Sollwert und/oder Sollwertbereich des Knickwinkels entgegengerichtetem Sinne ansteuert oder in Abhängigkeit vom Lenkwinkel einen sich bei weitgehend schlupffreier Fahrt einstellenden — im wesentlichen reiner Kreisfahrt entsprechenden — maximalen Knickwin-kel berechnet und die Gelenksperre derart ansteuert, dass einem Einknicken über den maximalen Knickwinkel hinaus entgegengewirkt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Rechner (25) geschwindigkeitsabhängige Knickwinkel-

Grenzwerte (Ki, K2, K3, K max) errechnet und vorgibt,

welche sich bei im wesentlichen schlupffreier Fahrt maximal einstellen können, und die Gelenksperre (8, 9,13) derart ansteuert, dass einer Überschreitung des Knickwinkel-Grenzwertes entgegengewirkt wird.

2. Knickschutzsteuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Dämpferanordnung (8, 9, 19 bzw. 37) zur geschwindigkeitsabhängigen, bei Geschwindigkeitszunahme verstärkten Dämpfung von Knickwinkeländerungen angeordnet ist.

3. Knickschutzsteuereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Rechner (25) die zumindest bei Rückwärtsfahrt rechnergesteuerte Dämpfervorrichtung (8, 9, 19 bzw. 37) bei zunehmenden Lenkwinkeln, Lenkwinkelgeschwindigkeiten, Knickwinkeln, Knickwinkelände-rungsgeschwindigkeiten und/oder Rückwärtsgeschwindigkeiten in Richtung einer verstärkten Dämpfung steuert.

4. Knickschutzsteuereinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfung bei instationär stabiler Vorwärtsfahrt um so geringer ist, je grösser die Differenz (K diff) zwischen dem Istwert des Knickwinkels

(K ist) und dem maximalen Wert (Ki, K2, K3, K st) ist

(Pos. 8 in Fig. 8).

5. Knickschutzsteuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Gelenksperre (8, 9, 13) sperrend betätigt wird, wenn die Geschwindigkeit der Knickwinkeländerung (KV) einen Schwellwert (Eps) überschreitet oder wenn die Geschwindigkeit der Knickwinkeländerung (KV) eine die Differenz (K diff) zwischen Istwert (K ist) und maximalem Wert (Ki, K2, K3, K st) ver-

grössernde Richtung aufweist (Pos. 9 in Fig. 8).