CN104828082A - 用于防止可转向的机动车倾翻的方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于防止可转向的机动车（100）倾翻的方法（1300），其中该方法（1300）具有确定步骤（1302）和提供步骤（1304）。在确定步骤（1302）中，在使用机动车（100）的转向角（206,212）和速度（216）的条件下确定倾翻判据；在提供步骤（1304）中，当所述倾翻判据代表机动车（100）的倾翻危险时，则提供转向角（206）的修正信号（208）。在此，所述修正信号（208）代表机动车（100）的至少一个可转向的车轮（110）的、比防止倾翻的转向角（206）更小的转向。

Description

用于防止可转向的机动车倾翻的方法和设备

技术领域

本发明涉及一种用于防止后轮转向的机动车倾翻的方法和设备。

背景技术

在机动车、尤其地面运输车辆如叉车中由于机动车上的结构状况可能出现倾翻危险，如果机动车由机动车司机控制到窄的弯道（曲线）中时。

EP 814051 B1描述了一种用于地面运输车辆运行的方法和一种地面运输车辆。

发明内容

本发明的目的是，实现一种用于防止可转向的机动车倾翻的改进的方法和改进的设备。

这个目的通过按照主权利要求所述的用于防止可转向的机动车倾翻的方法和设备得以实现。

所设想的方案基于这种认识，当机动车太快地通过窄弯行驶时，它可能倾翻。在曲线行驶时可以通过加大机动车的曲线半径减小作用于机动车的离心加速度。通过减速又可以减小曲线半径（弯道半径）。

有利地使曲线半径这样加大，使机动车司机几乎不感觉修正干预。因为曲线半径立刻又减小，通过认识到倾翻危险，机动车可以几乎不有损机动车灵活性地围绕曲线运动。尽管高度灵活性也可以在几乎各种状况下保证机动车安全性。

建议一种用于防止可转向的机动车倾翻的方法，其中该方法具有下面的步骤：

在使用机动车的转向角和速度的条件下确定倾翻判据（倾翻标准）；并且

当所述倾翻判据代表机动车的倾翻危险时，提供用于转向角的修正信号，其中所述修正信号代表机动车的至少一个可转向的车轮的比防止倾翻的转向角更小的转向（偏转）。

所述机动车可以是叉车或者后轮转向的机动车。如果机动车具有两个转向的车轮，则两个车轮铰接，用于防止倾翻。如果机动车具有只一个转向的后轮，则相应地这个机动车铰接一个转向的车轮。

如果机动车上的倾翻转矩大于机动车的稳定转矩时，则机动车可能倾翻。换言之，倾翻力乘以其倾翻杠杆臂不允许大于稳定力乘以其稳定杠杆臂，用于保证稳定性。在此所述杠杆臂涉及一公共的旋转点或者一公共的旋转轴线。所述倾翻转矩或者倾翻力直接取决于机动车的实际速度和机动车的实际曲线半径。机动车的曲线半径又取决于机动车的一个或多个可转向车轮的角位。关于转向角不仅可以理解为角位的理论值，而且可以理解为角位的实际值。如果使用理论值，则它在这里设想的方法描述受控过程。如果使用实际值，则在这里设想的方法描述调节的过程。倾翻判据是预言，机动车是否可能倾翻。在此可以考虑向着更小的倾翻危险的误差范围，用于加大防止倾翻的安全性。如果存在倾翻危险，则通过修正信号干预机动车的转向，用于避开倾翻危险。

还可以提供用于降低机动车速度的制动信号，如果所述倾翻判据代表机动车的倾翻危险时。通过降低速度降低机动车上的离心加速度，因为离心加速度直接与机动车在曲线中的速度相关。在更低速度时机动车可以不倾翻地行驶更窄的弧线。

所述方法可以具有修正信号与转向角组合的步骤，用于得到修正的转向角。所述修正的转向角可以提供用于机动车转向。所述修正信号可以与转向角在一混合器中组合。所述修正信号可以加大或减小传递到机动车转向上的转向角。通过所述组合可以直接传递转向角到机动车转向上。然后只在倾翻危险时进行修正。

为了确定倾翻判据，还可以使用机动车的横摆率（横摆角速度，驶偏率）。横摆率代表，机动车以何种速度围绕机动车的竖轴旋转。机动车围绕其竖轴旋转得越快，作用于机动车上的离心加速度越大。横摆率越大，倾翻危险越大。

为了确定倾翻判据，作为转向角可以使用机动车的转向角输入。所述转向角输入可以由机动车的方向盘或者控制舵轮读入。在机动车事实上反应之前，通过读入机动车输入设备上的转向角可以降低倾翻危险。

在确定步骤中作为转向角使用车轮的角位，用于确定倾翻判据。所述转向角可以由机动车轮上的角度传感器读入。同样所述转向角可以由机动车的转向驱动装置的位置读入。通过读入机动车转向轮上的转向角可以对机动车上的实际状况作出反应。由此可以避免通过在这里设想的方法的误干预。

为了确定倾翻判据，可以使用机动车的倾翻特征曲线。倾翻特征曲线可以描绘（代表）在在给定速度时最大可能的转向角之间的关系。所述倾翻特征曲线可以事先确定。可以从存储器中读出倾翻特征曲线。可以快速且方便地读出倾翻特征曲线。

为了确定倾翻判据，可以使用机动车的侧面的机动车倾斜度。如果机动车处于倾斜的地面上，其重心已经侧向位移。由此使杠杆臂比在机动车处于平面的地面上时更短，通过该杠杆臂，机动车的重力使机动车稳定。如果机动车在倾斜的地面上还附加地行驶曲线，则微小的离心加速度足以使机动车倾翻。因此在倾斜的地面上可以比在平面的地面上更强烈地修正转向角。同样在倾斜的地面上可以比在平面的地面上更显著地降低速度。

为了确定倾翻判据，可以使用机动车在至少一个空间方向上的加速度。通过机动车上的加速度传感器可以直接在机动车上获得加速度。通过考虑在多个轴中的加速度可以特别可靠地识别机动车倾翻。

利用测得的围绕机动车纵轴的回转率（旋转率）同样可以识别倾翻。倾斜角可以通过回转率的积分确定并且必要时通过加速度支持。通过考虑围绕机动车纵轴和横轴的回转率可以特别可靠地识别机动车在侧面上或者向前或向后的倾翻。

此外设想一个用于防止可转向的机动车倾翻的设备，其中，所述设备具有下面的特征:

在使用机动车的转向角和速度的条件下用于确定倾翻判据的装置；和

用于提供用于转向角的修正信号的装置，它设计成，当所述修正判据代表用于机动车的倾翻危险时，提供修正信号，其中所述修正信号代表至少一个可转向的机动车车轮的比转向角更小的转向。

按照一实施例所述设备具有用于提供速度的修正信号的装置，它设计成，当倾翻判据代表机动车的倾翻危险时，提供修正信号，其中所述修正信号描绘（代表）比机动车的实际行驶速度更低的速度。

附图说明

下面借助于附图示例地详细解释本发明。附图示出：

图1  机动车示意图，具有按照本发明实施例的用于防止机动车倾翻的设备；

图2  按照本发明实施例的用于防止可转向的机动车倾翻的方法的调节回路的方框图；

图3  按照本发明实施例的用于防止可转向的机动车倾翻的方法的多维调节回路的方框图；

图4  机动车行驶机构在曲线行驶期间的示意图；

图5  机动车的转向的车轮和未转向的车轮的示意图；

图6  机动车在曲线行驶时的不同轨迹的曲线图；

图7  在曲线行驶时不同转向角变化的曲线图；

图8  在曲线行驶时不同车轮接触力变化的曲线图；

图9  在曲线行驶时机动车速度变化的曲线图；

图10  在曲线行驶时机动车的不同点的轨迹的图；

图11  在曲线行驶时离心力变化的曲线图；

图12  按照本发明实施例的机动车的倾翻特征曲线的图；

图13  按照本发明实施例的防止可转向的机动车倾翻的方法流程图。

相同或近似的部件在下面的附图中配有相同或近似的附图标记。此外附图、其说明以及权利要求含有大量的特征组合。在此对于专业人员显然的是，可以单独地考虑这些特征或者将它们组成其它在这里未详细描述的组合。

具体实施方式

图1示出机动车100示意图，具有按照本发明实施例的用于防止机动车100倾翻的设备102。机动车100在这里是地面运输车辆100或者叉车100。设备102具有用于确定的装置104和用于提供的装置106。机动车100具有两个不转向的前轮108和转向的后轮110。在这里前轮108与驱动马达112耦联。后轮110可以通过转向驱动装置114转向。转向驱动装置114通过转向信号控制，它代表用于后轮110转向角的理论值。转向信号由转向信号传感器116提供给机动车100的方向盘。驱动马达112提供速度信号，它代表机动车100的速度。用于确定的装置104与转向信号传感器116和驱动马达112连接。用于确定的装置104设计成，在使用机动车100的转向角和速度的条件下确定倾翻判据。用于提供的装置106设计成，当倾翻判据代表机动车100倾翻危险时，提供对于转向角的修正信号。修正信号设计成，修正转向信号。通过修正信号修正对于后轮更小转向的转向信号。修正信号在设置在转向信号传感器与转向驱动装置之间的混合器118里面与转向信号混合。如果机动车100通过司机的转向输入进入倾翻临界的行驶状态，则在转向信号中代表的转向输入通过修正信号修正并且使机动车100转向到比由司机给定的更大的曲线半径上。由此使机动车100保持在稳定的行驶状态。

在这里设想的方案以限制司机干预为基础，用于保证地面运输车辆100的倾翻稳定的运行。换言之，设想一个用于叉车100的防倾翻系统。

叉车100作为辅助器械在企业内部的输运业内目前非常广泛地扩大应用。但是因为它一方面由于窄的轮距和高的重心位置是非常倾翻不稳定的，另一方面经常由未培训的人员驾驶，倾翻事故以与其扩大应用一样的程度增加。由于这个原因，设想用于提高叉车倾翻稳定性的安全性系统。

图2示出按照本发明实施例的用于防止可转向的机动车100倾翻的方法的调节回路200的方框图。用于防止倾翻的设备102代表调节回路200的调节器202。调节器202可以称为防倾翻系统202。设备100基本对应于图1的设备。机动车100代表调节回路200的调节对象204。转向角预定（值）206代表调节回路200的控制参数206。设备100输出修正信号208作为调整参数208。转向角预定值206与修正信号208在混合器118中混合成修正的转向角预定（值）210。修正的转向角预定值210是用于机动车100或调节对象204的输入参数210。在机动车100上检测可转向的车轮的转向角212并且送回到调节器202。同样检测围绕机动车100的竖轴的横摆（摇摆）率214或回转率214并且送回到调节器202。此外检测机动车100的速度216并且送回到调节器202。

在一实施例中设备100或调节器202提供用于机动车的制动信号218作为另一调整参数218，用于降低机动车100在倾翻危险时的速度216。

在图2中示出防倾翻系统102的结构的实施例。防倾翻系统102具有横摆率214、车轮转向角212和速度216作为输入参数。在此横摆率214是围绕机动车100竖轴的回转率并且可以利用传感器测量。车轮转向角212在内燃机叉车100中通过传感器检测，在电动叉车100中可以通过计算电马达参数获得车轮转向角。速度216可以通过计算或通过利用传感器测量提供。防倾翻系统102具有用于降低速度218的可能性和转向干预208作为调整参数。在此降低速度218通过由马达和/或变速器和/或制动干预组成的机动车100驱动链实现。可以通过纯电动的、机电的（例如叠加转向器）或者电液的叠加转向器或者司机输入的操作（例如在线控转向器中）实现转向干预208。根据变型方案，可以以电的发生或者已经在致动器的控制器中执行或者机械地补偿司机的转向信号206。

具有微计算机的机动车的附加控制器202通过在这里所述的算法编程。必需的信号：速度216、横摆率214和转向角212在这个控制器202中以适合的形式通过相应的接口供使用。由此利用所述的算法识别倾翻危险的操纵并且在减速218和转向操作208的意义上计算最有利的防倾翻干预，转向操作通过适合的接口传递到所使用的致动器上。在此在算法中使用的倾翻界限K能够作为执行参数任意地在界限“最大安全性”与“最大行驶灵活性”之间调整。

图3示出按照本发明实施例的用于防止可转向的机动车100倾翻的方法的多维调节回路200的方框图。调节回路200基本对应于图2中的调节回路。附加地对于速度218在这里检测在所有空间方向或者围绕机动车100的所有竖轴的加速度300并且送回到调节器202。此外检测在所有空间方向或者围绕机动车100的所有竖轴的回转率214并且送回到调节器202。

在图3中示出适用于倾斜平面的防倾翻系统102的结构。代替如同在图2中的围绕竖轴的横摆率，在这里使用在所有三个空间方向上的横摆率214和加速度300，用于计算防倾翻干预。防倾翻系统102具有在所有三个空间方向上的横摆率214、在所有三个空间方向上的加速度300、车轮转向角212和速度216作为输入参数。作为控制参数，防倾翻系统102如同图2一样具有减速218和转向干预208。

通过测量速度v和横摆率d（ψ）/dt能够借助于等式（9）得到对于临界倾翻的推测，通过对于浮动角β假设最坏情况，在这种情况下速度方向垂直于摇摆三角形（β=γ），并且对于浮动角率d（β）/dt使用由行驶的行驶操纵实际得到的最大值或者经验值。在此如果稳定界限K=1或者对于附加的安全性超过小于1的值，则利用所示的模型通过适合的优化方法这样多地改变转向角和速度，直到低于倾翻界限。为此循环地模拟模型并且通过合适的规范（准则）函数这样多地改变干预参数，直到一方面低于倾翻界限，同时只最小地改变实际的司机愿望。

作为扩展方案，在识别倾翻临界的操纵时等式（9）不仅能够用于实际的时刻计算，而且借助于模型对于确定的提前的时间跨度、所谓的预测跨度预测未来。由此可以更早地识别倾翻临界的状况，由此使这个附加的赢得时间也很少明显地干预司机预定（值）。此外由此与前轮转向的机动车相比考虑后轮转向的机动车的特殊横向动态特征。图10和11利用机动车的曲线行驶示例地表明两种主要现象。

图4示出机动车行驶机构400在曲线行驶期间的示意图。机动车在这里具有两个转向的车轮110和两个非转向的车轮108。非转向车轮108如同在图1中的机动车一样非弹性地与机动车耦联。转向的车轮110通过刚性的摆动轴402相互连接。摆动轴402通过摆动万向节404与机动车连接。由此也在地面不平时使所有四个车轮接触地面。地面在非转向车轮108部位的倾斜位置直接传递到机动车上。在每个非转向车轮108与摆动万向节404之间分别标出机动车的倾翻轴线406。只要竖立的机动车的重心408位于通过倾翻轴线406与非转向的车轮108之间的连接线撑开的三角形上面，则机动车安全地竖立。一旦重心408位于三角形外部，则机动车开始通过一个倾翻轴线406或者连接线倾翻。如果机动车行驶曲线，则惯性力和/或离心力作用于机动车上。在简化地观察时力作用于重心408上。在最严重的情况下力垂直于其中一个倾翻轴线406，因为此时重心408与连接线406之间的距离最小。由此最不利的杠杆比起作用，因为杠杆长度对于稳定的机动车重力在这种情况下最短。如果惯性力和/或离心力与其作用点到倾翻轴线406的距离的乘积大于重力与重心408与倾翻轴线406的距离的乘积，则机动车开始倾翻。

对于稳定力矩M_Stand杠杆臂l_hsinγ有效并且由下式给出：

，其中 （6）。

基于离心加速度，倾翻转矩M_Kipp1通过垂直于标准三角形的力按照数值不仅对于左旋而且对于右旋都有效：

  （7）。

由叉车质量惯性得到另一倾翻转矩分量M_Kipp2:

 （8）。

因此最终适用于倾翻转矩与稳定力矩的比例K：

    （9）。

如果现在利用这个模型检查转向角与速度之间的关系，通过对于不同的速度模拟具有或没有倒转的转向角跃变并且这样多地改变转向角，直到准确地调整所需的转矩比例K=1，由此对于倾翻界限得到清晰的特征曲线。图12示出倾翻界限的变化。

图5示出机动车的转向的车轮110和未转向的车轮108的示意图。两个车轮108,110基本对应于在图4中底盘的一侧。示出在曲线行驶期间的两个车轮108,110。非转向的车轮108在这种情况下是前轮108。转向的车轮110在这里是后轮110并且已经转向。所属的机动车在这里因此是后轮转向的。在后轮转向的机动车中，当曲线行驶时，尾部驶离。在曲线行驶期间机动车围绕瞬时中心（基点）500旋转，瞬时中心500位于两个在这里未示出的辅助线的相交点上。第一辅助线穿过前轮108的支承点并且垂直于前轮108的瞬时运动方向。第二辅助线穿过后轮110的支承点并且垂直于后轮110的瞬时运动方向。机动车的所有点垂直于其它同样通过瞬时中心500延伸的辅助线运动。因此机动车的重心408也垂直于在这里标出的辅助线502运动。通过机动车围绕瞬时中心500旋转在重心408上离心加速度垂直于其运动方向起作用，即在辅助线502方向上。两个在这里所示的车轮108,110作为真实车轮示出。因此车轮108,110由于离心加速度侧向揉搓，由此车轮108,110围绕角度α倾斜于通过行走机构（底盘）给定的角度滚动。瞬时中心500通过实际的运动方向定义。

后轮转向的地面运输车辆的主要行驶运动学可以借助于单轨迹模型如图5所示相当好地描述，由该模型得到三个动力学等式（1）至（3）。

   （1）

    （2）

   （3）。

在此没有涉及细节，但是利用系统参数能够相当好地描述倾翻特性。由横摆率d（ψ）/dt与浮动角率d（β）/dt的和得到以半径r围绕瞬时中心500的离心加速度a_ZF。

，其中， 和    （4）

  （5）。

由离心加速度得到围绕摆动轴的倾翻转矩。地面运输车辆的后轴通常通过摆动万向节安置在车身上，以便可以补偿道路不平性。因此两个前轮108和摆动万向节形成静力三角形，由此仅仅在前轮108上的接触力可以抵制叉车倾翻。利用图4能够确定有效作用的倾翻力和倾翻转矩和稳定力矩。

图6示出机动车在曲线行驶时的不同轨迹600,602,604,606的曲线图。轨迹600,602,604,606在曲线图中标出。曲线图在横坐标上具有距离X，单位米(m)。在纵坐标上同样标出距离Y，单位米(m)。所有轨迹600,602,604,606通过直线的路段开始，它平行于横坐标一直延伸到25m的X值。在25m时开始曲线行驶。在此第一轨迹600描绘（代表）恒定的20°车轮转向角。第二轨迹602描绘恒定的16°车轮转向角。第三轨迹604描绘在16°与20°之间变化的车轮转向角，如同它可以通过用于防止机动车倾翻的设备按照在这里设想的方案调整。第四轨迹606描绘在16°与20°之间变化的车轮转向角，其中机动车按照在这里设想的方案在开始曲线行驶时附加地制动。在此第四轨迹606最少地不同于第一轨迹600。其它轨迹602,604或多或少地不同于第一轨迹600。第二轨迹602描述比第一轨迹600更宽的圆弧。第三轨迹604首先跟随第二轨迹602，但是然后由于20°车轮转向角变得比第一轨迹602更窄。由此机动车最终行驶更窄的圆弧。

图7示出在曲线行驶时不同转向角变化700,702,704,706的曲线图。变化700,702,704,706在曲线图中标出。在曲线图的横坐标上标出时间T，单位秒(s)。在曲线图的纵坐标上标出车轮角(δ_Lenk,δ_Rad)，单位度。第一变化700描绘20°车轮转向角并且与图6中的第一轨迹对应。第二变化702描绘16°转向角并且与图6中的第二轨迹对应。第三变化704描绘按照在这里设想的方案在16°至20°之间变化的车轮转向角并且与图6中的第三轨迹对应。第四变化706描绘按照在这里设想的方案在16°与20°之间变化的车轮转向角并且与图6的第四轨迹对应。变化700,702,704,706都以0°角开始。在5秒时第一变化700陡斜地上升到20°。在小于半秒以内达到20°。第二变化702以更扁平的斜度在小于半秒以内上升到16°。第三变化704以与第二变化702相同的扁平斜度在小于半秒以内上升到16°并且从那里以更加扁平的斜度在半秒以内上升到20°。第四变化706对应于第三变化704，当变化700,702,704,706已经达到其最终角度时，变化700,702,704,706在这个角度上保持恒定。

图8示出在机动车曲线行驶时不同车轮接触力变化800,802,804,806的曲线图。变化800,802,804,806在曲线图中标出。在曲线图的横坐标上标出时间T，单位秒。时间T对应于在图7中标出的时间。在曲线图的纵坐标上标出车轮接触力F，单位千牛顿(kN)。在此车轮接触力分别以曲线内部的机动车轮标出。如同在图7中一样，第一变化800描绘在20°转向角时的曲线行驶。第二变化802描绘在16°转向角时的曲线行驶。第三变化804描绘按照在这里设想的方案在16°至20°的变化的转向角时的曲线行驶。第四变化806同样描绘按照在这里设想的方案在16°至20°的变化的转向角时的曲线行驶，其中在这里机动车被附加地制动。

紧接着进入转向在所有变化800,802,804,806中车轮接触力迅速降低。在未制动地以20°车轮转向角进入转向800时车轮接触力一直降低到0kN。即，曲线内部的车轮抬起。然后曲线内部的车轮多次接触地面，其中车轮接触力短时间地再提高，但是然后又降低到零。在未制动地以16°车轮转向角进入转向802时车轮接触力略微更慢地降低并且在约1kN时保持恒定。即，曲线内部的车轮不抬起。在未制动地开始以16°并接着继续以20°进入转向时车轮接触力同样比在未制动地以20°进入转向800时更慢地降低。但是在这里车轮接触力同样降低到0kN。即，在这里曲线内部的车轮也抬起。在按照在这里设想的方案制动地进入转向806时车轮接触力基本降低到4kN并且在那里保持微小的车轮接触力变化。即，在这里曲线内部的车轮不抬起。

图9示出在曲线行驶时机动车速度的变化900,902,904,906的曲线图。变化900,902,904,906在曲线图中标出。在曲线图横坐标上标出时间T，单位秒(s)。在曲线图纵坐标上标出速度(v)，单位每秒米(m/s)。在横坐标上的时间对应于在图7,8和9中的时间。第一变化900描绘以20°车轮转向角进入转向。第二变化902描绘以16°车轮转向角进入转向。第三变化904描绘以在16°至20°之间变化的车轮转向角进入转向。第四变化906描绘按照在这里设想的方案以在16°至20°之间变化的车轮转向角进入转向，具有附加的减速。变化900,902,904,906一起延伸到开始进入转向。在接近每秒5米的速度时开始进入转向。在以20°车轮转向角进入转向900时速度首先保持恒定。由于显著进入转向的机动车后轮机动车以约每秒半米略微制动。在以16°车轮转向角进入转向902时速度还保持恒定并且不降低。在未制动地以在16°至20°之间变化的车轮转向角进入转向时机动车速度首先保持恒定，并且通过陡斜地进入转向的后轮接着同样略微以每秒半米减小。在以在16°至20°之间变化的车轮转向角制动地进入转向906时速度直接在进入转向以后通过受控的机动车制动以约1.5m/s（米/秒）降低。接着速度重新以约每秒半米提高，然后在约4m/s时保持恒定。

建议一种系统，它这样控制司机的转向和速度预定（值），使得在该预定（值）的最小的变化下达到获得最大的安全性。对于辅助系统的测量参数或输入参数是后轮的速度、横摆率和车轮转向角。附加地可以在计算调整干预时考虑机动车倾斜（度），它以良好地近似对应于道路倾斜（度），道路倾斜又分别能够由在所有三个空间方向上的横摆率和加速度确定。尽管容易相信，司机受到干预转向装置的系统的监管并且叉车在与司机给定的不同方向上行驶，但相反地是这样的，即保护司机免受临界的和危险的干预。由于叉车的液压转向司机没有在方向盘上得到任何复位扭矩形式的行驶动力学的反馈，如例如从机动车开始习惯机械地连续的转向柱那样，由此司机在临界状况中尽管感觉到作用于其上的加速度，但是可以不改变地轻松转向。

因此在干预的第一瞬间系统强制机动车短时间地在比由司机给定的曲线半径更大的半径上。通过附加地干预速度，它根据结构由于驱动链或机械制动器的动力学不能像转向一样迅速地改变，叉车被略微制动。但是在这个减速过程中又能够撤回执行司机转向预定，由此最终可以进入转向到初始道路。只有通过这两个干预的组合才能够行驶窄的、由司机初始期望的曲线半径，它在不干预系统时必将导致机动车倾翻。为了表明这一点，图6至9示出倾翻临界的操纵结果，它通过后轮转向的机动车模型模拟。图6示出行驶的轨迹。线600是初始的司机愿望，如他可以在图7中的车轮转向角变化和图9中的速度变化得到的。在此图8也表明，曲线内部的车轮在此完全卸载并且总是又短时间地放置（“粘滑效应”），因此这也涉及非常倾翻临界的操纵。如果转向角在这个操纵中限制在16°，如同在曲线602中或者首先短时间限制，接着减速地释放初始的20°转向角，如同在曲线604中那样，因此尽管操纵不是倾翻临界的，但是不保持初始期望的司机轨迹600。只有当附加地还降低速度时，机动车几乎可以行驶初始期望的轨迹，如同曲线606所示的那样。在这里设想的方案是明显更加倾翻安全的，因为曲线内部的前轮在整个操纵期间具有保留的剩余接触力，如同图8中的曲线变化806所示的那样。

与已知的系统相比，通过在这里设想的方案可以防止机动车倾翻。速度干预的动态性明显比倾翻过程的动态性更快。可以足够迅速地从机动车获得能量，用于防止倾翻。由此得到几乎绝对的倾翻安全性和明显更好的行驶灵活性，因为可以明显更少限制地实现限速。

图10示出后轮转向的机动车在曲线行驶时不同点的轨迹1000,1002的曲线图。与图6一样，轨迹1000,1002在曲线图中标出，在横坐标上标出距离X，单位米，在纵坐标上标出距离Y，单位米。机动车以大于180°行驶曲线。在此这个第一轨迹1000描述机动车前轴中心点的行程。第二轨迹1002描述机动车重心的行程。因为在后轮转向的机动车中机动车尾部驶离，重心描述比前轴中心点更大的圆弧1002。

图11示出后轮转向的机动车在曲线行驶时离心加速度变化1100的曲线图。变化1100在曲线图中标出，在横坐标上标出时间T，单位秒(s)。在曲线图的纵坐标上标出两个参数。在一侧在曲线图的纵坐标上标出车轮转向角(δ)，单位度，在另一侧在曲线图纵坐标上标出离心加速度a_ZF，单位米每秒方(m/s²)。在此车轮转向角的零点与离心加速度的零点一致。在曲线图中附加地标出车轮转向角的变化1102。转向角的变化1100在零度时开始。在一秒以后车轮转向角在一秒以内上升到30°，然后保持30°三秒，然后在一秒以内重新下降到零度并且接着以零度保持恒定。离心加速度的变化1100与车轮转向角的变化1102对应。开始进入转向时离心加速度在约半秒的时间上具有正的超调。接着离心加速度剧烈下降并且以继续超调达到数值负的2米每秒方。离心加速度略微与车轮转向角的变化1102在时间上错开。在离心加速度在时间错开地上升到0米每秒方之前，在开始转回时离心加速度重新具有负的超调。

进入转向过程从一秒开始。为了执行在图10中所示的曲线行驶，司机首先从一秒至两秒转向到30°车轮转向角1102。尽管如此，离心加速度a_zf1100的数值在结束转向过程以后在两秒时继续上升。在这里可以这样长地选择预测跨度，使在进入振荡过程时产生的、从数值上最大的离心加速度1100包括到倾翻临界的计算里面。

在从曲线转出来时，司机使转向从5秒到6秒再转回到零度。在此从数值上发生横向加速度1100超高。尤其在在界限范围中从曲线行驶中不可预见地探出来或者转出来时这个超高可能导致倾翻。在这里仍然可以这样长地选择预测跨度，使得从数值上最大的离心加速度包括到倾翻临界的计算里面。

上面对于水平平面的观察可以扩展到倾斜的平面、例如通过道路倾斜。因为地面运输车辆一般没有弹性的行驶机构，机动车倾斜以良好的近似对应于道路倾斜。这个倾斜可以实时地且在线地分别由在所有三个方空间向上的加速度和横摆率确定并且在量化倾翻危险或者计算稳定的调整干预时考虑。

图12示出按照本发明实施例的机动车倾翻特征曲线1200的曲线图。倾翻特征曲线1200在曲线图中示出，在横坐标上标出速度v，单位米每秒(m/s)。在曲线图的纵坐标上标出车轮转向角δ，单位度。倾翻特征曲线1200表征在实际的机动车行驶速度时最大可能的车轮转向角，以该转向角正好不存在倾翻危险。如果在那个速度时加入更大的车轮转向角，机动车进入倾翻临界的范围。速度越低，可能的车轮转向角越大。在约2.5米每秒以下不存在对于车轮转向角的限制。

换言之，在倾翻特征曲线1200以下的面积表征不会倾翻的范围，通过在这里设想的转向干预和/或制动干预不会离开这个范围。

为了实现在这里设想的系统，地面运输车辆需要速度传感器和车轮转向角传感器以及相应的致动器（执行机构）。上述的用于倾翻界限的特征曲线1200寄存在控制器里面，它连续地评价并检验两个信号，是否超过一定的倾翻界限1200。如果是这种情况，则利用致动器防止，司机超过边界角度转向并因此地面运输车辆可能倾翻。尽管地面运输车辆由于后轮转向和处于横向的后轮由于纯转向干预已经由系统引起制动，附加地为了限制车辆转向角可以略微制动机动车，由此司机可以更迅速地调整实际所需的转向角。在此使用的特征可以任意地在防倾翻更可靠或者也行驶灵活的意义上调整并且可以自由选择。

对于致动器能够实现不同的变型方案，从纯电子的转向器（线控转向）到电液的转向器直到叠加转向，它组合到转向柱里面。根据变型方案的情况，电地限制或者机械地补偿司机的转向信号。

在一实施例中设想非常简单且成本有利的旁通-解决方案，其中在对于地面运输车辆常见的液压转向器中安装短路路径，它在紧急情况下利用液压阀截止。如果现在在运行期间超过上述的特征曲线并且车轮转向角不应继续增加，则打开阀门并且油体积流在液压转向机组旁边导引。尽管司机再一次继续转向，车轮转向角不继续增加。只有在低于特征曲线1200时这些阀门又关闭并且可以继续增加车轮转向角。但是在这个变型中被迫失去在方向盘与车轮转向角之间的同步，但是它由于在液压转向器中产生的油泄漏流一般地仅仅有条件地给出。

在这个实施例中的系统以特征曲线为基础。即，不考虑在行驶特性中的动态特性。通过设计和参数化特征曲线1200“在速度上的极限转向角”和从属的减速干预可以不同地调整系统。如果例如在设计中定义在倾翻力矩与稳定矩之间的倾翻比K小于1，同时提高减速干预，则得到附加的安全性，通过它可以截取大部分倾翻临界的行驶操纵。

在此建议一种系统，它根据速度限制车轮转向角。尽管容易相信，司机会通过这个系统太剧烈地被限制并且不接受这个限制，但事实上是这样的，根据速度给出最小曲线半径，它们还可以行驶，不会导致地面运输车辆倾翻。而如果司机还行驶更窄的半径，即，还更剧烈地进入转向，则这可能导致地面运输车辆倾翻，即，系统迫使司机在比由他事实上转向的更大的曲线半径上，因为在司机通过干预防止倾翻之前更窄的半径不能行驶并且可能被迫导致倾翻。如果地面运输车辆同时还制动，则可以基本撤回限制并且司机调整其车轮转向角，用于行驶初始由他转向的窄的曲线半径。

由此与已知的系统相比得到明显更动态的行驶灵活性，因为可以明显更少限制地实现限速，同时得到在动态行驶操纵中明显更大的倾翻安全性。

为了检验系统，相应的地面运输车辆或叉车可以配备速度传感器、车轮转向角传感器和方向盘角度传感器。在不同的操纵时可以展示这些传感器的信号。在这里设想的限制或变化在车轮转向角变化中与方向盘角度相比可以简单地检验。

图13示出按照本发明实施例的防止可转向的机动车倾翻的方法1300流程图。该方法1300具有确定步骤1302和提供步骤1304。在确定步骤1302在使用机动车的转向角和速度的条件下确定倾翻判据。在提供步骤1304，如果倾翻判据描述机动车的倾翻危险，则对于转向角提供修正信号。修正信号代表机动车的至少一个可转向车轮的比防止倾翻的转向角更小的转向（偏转）。通过更小的转向与通过转向角给定的曲线半径相比减小机动车的离心加速度。

通过在这里设想的方案防止地面运输车辆、例如叉车倾翻。为此在识别到倾翻危险时限制转向角。如果转向角根据司机愿望位于有限的转向角之上，则还降低速度。对应于减速可以动态地撤回转向角限制，直到达到由司机期望的转向角。由此以明显更好的行驶灵活性，同时得到明显更好的倾翻安全性。

所示的实施例只是示例的选择并且可以相互组合。

附图标记清单

100 机动车，地面运输车辆，叉车

102 用于防止倾翻的设备

104 用于确定的装置

106 用于提供的装置

108 不可转向的车轮

110 转向的车轮

112 驱动马达

114 转向装置

116 转向角传感器

118 混合器

200 调节回路

202 调节器

204 调节对象

206 控制参数

208 修正信号

210 转向角预定

212 转向角

214 横摆率

216 速度

218 制动信号

300 加速度

400 行驶机构

402 摆动轴线

404 摆动万向节

406 倾翻轴线

408 重心

500 瞬时中心（基点）

502 辅助线

600 轨迹20°

602 轨迹16°

604 轨迹16°至20°

606 轨迹16°至20°制动

700 转向角变化20°

702 转向角变化16°

704 转向角变化16°至20°

706 转向角变化16°至20°制动

800车轮接触力变化20°

802 车轮接触力变化16°

804 车轮接触力变化16°至20°

806 车轮接触力变化16°至20°制动

900速度变化20°

902 速度变化16°

904 速度变化16°至20°

906 速度变化16°至20°制动

1000 前轴中心点轨迹

1002 重心轨迹

1200 倾翻特性曲线

1300 用于防止的方法

1302 确定步骤

1304 提供（准备）步骤。

Claims (10)

1.一种用于防止可转向的、尤其后轮转向的机动车（100）倾翻的方法（1300），其中该方法（1300）具有下面的步骤：

在使用机动车（100）的转向角（206,212）和速度（216）的条件下确定（1302）倾翻判据；并且

当所述倾翻判据代表机动车（100）的倾翻危险时，提供转向角（206）的修正信号（208），其中所述修正信号（208）代表机动车（100）的至少一个可转向的车轮（110）的、比防止倾翻的转向角（206）更小的转向。

2. 如权利要求1所述的方法（1300），其中，在提供步骤（1304）中，如果所述倾翻判据代表机动车（100）的倾翻危险，则此外提供用于降低机动车（100）的速度（216）的制动信号（218）。

3. 如上述权利要求中任一项所述的方法（1300），具有修正信号（208）与转向角（206）组合的步骤，用于得到修正的转向角（210），其中，所述修正的转向角（210）被提供用于机动车（100）的转向（114）。

4. 如上述权利要求中任一项所述的方法（1300），其中，在确定步骤（1302）中还使用机动车的横摆率（214），用于确定倾翻判据。

5. 如上述权利要求中任一项所述的方法（1300），其中，在确定步骤（1302）中作为转向角（206）使用机动车的转向角输入（206），用于确定倾翻判据。

6. 如上述权利要求中任一项所述的方法（1300），其中，在确定步骤（1302）中作为转向角（121）使用车轮（110）的角位（212），用于确定倾翻判据。

7. 如上述权利要求中任一项所述的方法（1300），其中，在确定步骤（1302）中使用机动车（100）的倾翻特征曲线（1200），用于确定倾翻判据。

8. 如上述权利要求中任一项所述的方法（1300），其中，在确定步骤（1302）中使用机动车（100）的侧面的机动车倾斜度，用于确定倾翻判据。

9. 如上述权利要求中任一项所述的方法（1300），其中，在确定步骤（1302）中使用机动车（100）在至少一个空间方向上的加速度，用于确定倾翻判据。

10. 一种用于防止可转向的、尤其后轮转向的机动车（100）倾翻的设备（102），其中，所述设备（102）具有下面的特征:

在使用机动车（100）的转向角（206,212）和速度（216）的条件下用于确定倾翻判据的装置（104）；和

用于提供用于转向角（206,212）的修正信号（208）的装置，它设计成，当所述修正判据代表机动车（100）倾翻危险时，提供修正信号（208），其中所述修正信号（208）代表至少一个可转向的机动车（100）车轮（110）的、比转向角（206）更小的转向。