CN114007927B - 用于稳定牵引车-挂车组合的方法和设备以及控制器 - Google Patents

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Abstract

提出了一种用于稳定牵引车‑挂车组合的方法，该牵引车‑挂车组合包括牵引车和挂车，其中，牵引车具有前桥转向系和后桥转向系。方法的特征在于，在转弯制动时，在牵引车的后桥的车轮处设定与在前桥处的车轮同向的转向回转，以便稳定牵引车‑挂车组合。

Description

用于稳定牵引车-挂车组合的方法和设备以及控制器
技术领域
本发明涉及用于稳定牵引车-挂车组合的方法以及设备、以及用于实施方法的控制器。
背景技术
牵引车-挂车组合包括牵引车，牵引车呈传统的两车桥的机动车的形式并且具有牵引联挂部，该牵引联挂部固定在机动车处，其中，挂车通过其联挂部与牵引联挂部耦联。在牵引联挂部的端部设置有球，并且挂车的联挂部可转动并且可摆动地包围该球。在直线行驶时，牵引车和挂车具有共同的纵向轴线。在转弯时，挂车的联挂部围绕牵引车的牵引联挂部的球的竖向轴线转动，从而牵引车和挂车的纵向轴线彼此呈现一个角度，还被称为偏角(Knickwinkel)。
在牵引车-挂车组合行驶时，已知在弯道上的制动可能是有问题的。在此，在不利的装载和道路条件下，除了牵引车的质量之外，可出现牵引车的尾部被要减速的挂车质量推向弯道的外侧。例如，如果负载主要布置在侧部区域中并且不是大致均匀地分布在挂车表面上，存在不利的装载。此外，尤其尾部重或侧部重的装载在这里特别不利。这对未制动的或仅仅惯性制动的挂车有特殊影响。在稳定的转弯时，建立了围绕通过重心的车辆竖向轴线的力矩平衡。在制动时，在前桥处的车桥载荷增加，而在后桥处的车桥载荷减小。在制动力明显低于抱死极限时，在后桥处的侧向力首先减小，并且在前桥处的侧向力增加。在紧握方向盘时，车辆趋于拐入弯道。轨道半径变小，并且试图建立新的平衡状态。这通过提高偏航率(即，横摆角速度，Giergeschwindigkeit)和侧滑角来实现。在极端情况下，没有新的平衡，车辆开始摆动或者甚至打滑。
由文献DE 10 2010 033 558 A1已知一种用于制动挂车的系统，其中，这里借助于为挂车的车桥的一部分的附加的电机实现对挂车的车桥的车轮的制动作用。本出版物的部分公开内容是对现有技术的进一步公开，其中，借助于在挂车的车桥处的附加的制动干预或通过在挂车的车桥处的驱动系统来改善弯道制动时的行驶。所有介绍的系统都有一个共同点，即在挂车上需要额外的装置。换句话说，这些方法不能用于传统挂车。
发明内容
本发明的目的是稳定牵引车-挂车组合的制动的转弯。
该目的通过用于稳定牵引车-挂车组合的方法以及设备来实现。还提出了一种用于实施方法的控制器。根据本发明来实现该目的。在下文中相应给出了本发明的有利的改进方案。根据本发明的第一方面，提供了一种用于稳定牵引车-挂车组合的方法。牵引车-挂车组合包括牵引车，即具有布置在牵引车的尾部的牵引联挂部的机动车。牵引车-挂车组合还具有挂车，其通过布置在挂车的前端的联挂部与牵引车的牵引联挂部铰接连接。牵引联挂部和挂车联挂部具有共同的转动点，其位于牵引联挂部的球的竖向轴线上。
本发明的特征在于，在转弯制动时，在牵引车的后桥的车轮处设定与前桥的车轮同向的转向回转(Lenkeinschlag)，以便稳定牵引车-挂车组合。如果牵引车减速，则产生制动效果。这可由驾驶员通过操纵在牵引车处的制动器来触发。同样可考虑其他的减速方案，例如，放开油门踏板或在电驱动器的情况下通过再生制动。显然，挂车的质量在此同样减速。在转弯时，在牵引车和挂车之间存在偏角，或者还被称为组合角(Gespannwinkel)。因此，挂车的惯性通过共同的转动点作用于牵引车。在此，挂车的惯性用作作用于牵引联挂部的力，并且引起围绕牵引车的竖向轴线的力矩。该力矩引起或增加牵引车的横摆力矩。因此，这破坏了牵引车-挂车组合的转弯的稳定性。这可导致摇晃或摇摆，或在最坏的情况下导致打滑和牵引车-挂车组合的脱离。尤其在挂车未制动时，即，如果挂车没有惯性制动器或主动制动装置，这可导致牵引车-挂车组合的不受控的行驶状态。没有经验的驾驶员很容易在这种情况下不知所措。这尤其在恶劣的道路条件下会产生影响，例如潮湿的车道或结冰的车道，或者如果车辆车轮上的摩擦系数不同。后者例如可是这样的情况：车辆或挂车的左轮仍然在道路上行驶，但右轮行驶在未铺砌的车道上，例如路肩。
综上所述，该目的由此实现：在牵引车-挂车组合转弯制动的情况下，使牵引车在后桥处执行与前桥同向的转向回转或至少不执行反向的转向回转。因此，在低的速度范围中尤其同样执行同向的转向回转，后桥转向系通常在该低的速度范围内执行反向的转向回转。因此，具体而言，在例如低于50km/h的低速时，反向地进行转向，以使车辆更加灵活(车辆变得更加机动)。不同于例如在左转行驶的转弯动作中仅可最大程度地操纵前桥转向系，如果使后车轮最大程度地反向地转向，可通过后桥转向系执行最小的转弯动作。换句话说，由此使车辆的转弯半径最小化。
然而，反向的转向回转导致增加车辆的横摆力矩。这又在转弯制动时导致牵引车-挂车组合的行驶的进一步的不稳定，尤其在未制动或惯性制动的挂车的情况下。然而，在后桥处的同向的转向回转的情况下，减小了车辆的横摆力矩，并且因此稳定了牵引车-挂车组合。这是因为，在后桥和前桥处同向转向运动时，牵引车的瞬时旋转中心相应在后桥之后。这具有的积极结果是，产生或保持了稳定的效果。
在此，方法可如此来设计，即，在市售的无制动的挂车与优选实施为线控转向系的后桥转向系的控制部耦联时，向后桥转向系发出挂车运行的信号。因此可与当前速度无关地、即即使在缓慢行驶时也在后桥处设置同向的转向。为了在极慢行驶时仍然最大限度地实现最小的转弯半径，替代地，牵引车的驾驶员可例如在驾驶舱中在最小转弯半径和制动转弯的操作模式之间进行选择。
牵引车的后桥转向系优选地实施为线控转向系。换句话说，在转向手柄、即通过驾驶员操纵前桥转向系的车辆的方向盘之间没有机械连接。后桥转向系引起改变在后桥处的车轮转向角。这种改变取决于在前桥处设定的车轮转向角以及其他参数，例如车辆加速度、车辆速度和车辆的现有偏航率以及其他参数。
在优选的实施方式中，在组合运行期间至少间歇地监测牵引车的横摆力矩，以便在识别到牵引车-挂车组合不稳定时对后桥执行至少一个与前桥同向的转向回转。当前的车辆通常配备有所谓的ESP。这是一个所谓的电子稳定程序，其尤其借助于合适的传感机构探测车辆围绕其竖向轴线的偏航率。因此可确定在牵引车处的偏航率或横摆力矩。如果偏航率或横摆力矩在转弯制动时增加，则显然牵引车-挂车组合的转弯的不稳定即将发生或已经发生。在这种情况下，可通过合适的控制器在同向的转向回转的意义上在后桥处设定所需的车轮转向角。
优选地，通过评估存在于车辆中的加速度传感器和/或通过用于识别牵引车和/或挂车的至少一个车轮的制动过程的器件确定制动的转弯。合适的加速度传感器例如存在于控制器中，诸如ESP控制器。同样可将这种传感器安装在车辆的底盘中。提到的用于识别制动过程的器件例如可为在踏板处的传感器，从而可感测车辆驾驶员的意图或实际制动。此外，传感器可存在于制动执行器处。在合适的控制器中可储存牵引车在制动时的特性。在挂车运行中，通过与挂车耦联向控制器表明存在组合运行。挂车的惯性引起制动的转弯的改变。如上所述，这也取决于挂车的装载状态。很明显，在挂车运行中，即，在耦联挂车的情况下，存在与牵引车的正常状态不同的加速度，并且其可被感测到。
前面已经提到，在缓慢行驶时，尤其在对于转弯动作来说非常缓慢的行驶时，要使转弯半径最小化。然而，为了实施该方法，即，为了稳定牵引车-挂车组合，后部不应反向地转向。为了即使在后桥处同向转向回转时也实现减小转弯半径，在转弯制动时根据当前速度增大在前桥处的车轮转向角，尤其使之增加到最大，以减小转弯半径。因此，在前桥和后桥处总是存在同向的转向回转。为了与车辆驾驶员操纵转向盘无关地实现这种情况，例如可在前桥处使用所谓的叠加转向系。在叠加转向系中，在转向传动机构处布置有附加的执行器。附加的执行器可改变驾驶员通过转向手柄设定的车轮转向角。在这种情况下有利地通过叠加转向系提高在前桥处的车轮转向角，从而最大程度地减小转弯半径。根据在后桥处的转向回转以稳定牵引车-挂车组合，还可如此改变在后桥处的转向回转，即，虽然总是存在在前桥和后桥处的同向的转向回转，仍然使转弯半径进一步最小化。因此，稳定效果仍然存在。
在另一实施例中，在牵引车-挂车组合下坡行驶的情况下，也可使用该方法。因此，这在无制动转弯时同样是可行的。这是因为，在由于斜面而下坡转弯时，由于重力产生挂车的滑动效果。当在水平车道上进行制动的转弯并且挂车未制动或仅仅惯性制动地朝牵引车的方向移动时，这具有相同的效果。因此，该方法的稳定效果的优点同样可用于牵引车-挂车组合的下坡转弯。
在一特别的实施方式中，在识别到停车过程时，中断该方法直到停车结束，从而允许在前桥和后桥处的反向的转向角。在停车过程中，最大的灵活性是有利的。通过反向的转向，在利用在前桥和后桥处的最大可行的转向角和最小或尽可能小的转弯圆的情况下，可更有效地停放车辆。
根据另一方面，本发明涉及一种用于牵引车的控制器，以用于执行根据本发明的方法。在此，控制器可单独地存在，并且仅仅用于稳定机动车中的组合运行。替代地，方法还可在存在于车辆中的控制器、优选ESP控制器上实施。此外，现有的ESP控制器和单独的控制装置可共享部分功能或相互补充以实施该方法。
一个或多个前述控制器可与传感器连接，从而根据由控制器读出的传感器参数可识别出制动的转弯和/或未制动的或制动的下坡行驶。在此，传感器优选借助于车辆总线系统与控制器连接。在此，优选涉及CAN总线系统。传感器优选：构造在牵引车的车轮处，以评估车轮转向角；和/或构造在牵引车中，以评估其速度和/或评估牵引车的横摆力矩和/或评估在牵引车和/或挂车处的制动过程。为了评估挂车的状态，可在牵引车处存在传感器，其识别挂车的摆动运动。这例如可借助于在牵引车的尾部处的光学传感器来实现。此外，可感测联挂部相对于联挂球的运动，尤其借助于无接触地、优选感应地感测。
在另一方面，本发明涉及一种用于稳定牵引车-挂车组合的设备。该设备优选地为牵引车的一部分，并且可用在包括牵引车和挂车的牵引车-挂车组合中，其中，至少牵引车可在其前桥和后桥处转向，并且具有至少一个控制器，如上所述。设备的特征在于，在未制动的转弯和/或下坡行驶时，在牵引车的后桥的车轮处可设定与在前桥处的车轮同向的转向回转，以便稳定牵引车-挂车组合。在此，在后桥处的起稳定作用的转向回转根据由控制器评估的参数如上文所述的那样来进行。
如开头针对方法阐述的那样，本发明尤其应实现可用于传统的未制动的或仅惯性制动的挂车。然而不排除具有主动制动设备或在车轮处的转向系的挂车同样可通过该方法来运行。即使主动制动的或转向的挂车同样可能装载不当，从而可在转弯制动时迅速导致不稳定。还可想到的是，在挂车处的主动执行器例如由于电气缺陷而失效，从而本来可主动运行的挂车在故障情况下表现得如传统的无制动的挂车那样。
优选地，可根据控制器评估的参数设定在后桥处的起稳定作用的同向的转向回转，使得起稳定作用的转向回转考虑了组合的实际存在的行驶状态。
优选地，在前桥以及后桥处的转向系实施为线控转向系。如果如已经提到的那样，必须在前桥处设定比车辆的驾驶员所期望的更大的转向角，在前桥处的相应的控制器可设定更大的所需转向回转。因此，在前桥处可取消叠加转向系，这带来成本优势。通过这种设备可有利地实施牵引车-挂车组合的稳定。
附图说明
下面借助优选的实施方式参考附图说明本发明。
图1示出了牵引车-挂车组合的俯视图。
具体实施方式
唯一的附图示意性地示出了牵引车1以及挂车20的俯视图。牵引车1具有前桥，该前桥具有车轮2和3。还示出了后桥，其具有车轮4和5。在车辆的尾部固定有牵引联挂部8。在牵引联挂部8的端部布置有联挂球9。
挂车20具有挂车车桥，其具有车轮26和27。在挂车的前侧布置有挂车联挂部28。挂车20与牵引车1通过以下方式耦联，即，联挂部28以常规的方式可转动地固定在牵引联挂部8的联挂球9上。绘出的角度α示出了组合角，还被称为偏角。
牵引车-挂车组合30处于制动的转弯中。为了转弯，在前车轮2和3处向左设定了车轮转向角δv。在后车轮4和5处同向地向左设定了车轮转向角δh。在牵引车处，借助于力FBrems来加速，并且因此开始或实施制动的转弯。由于牵引车1通过制动过程的减速，挂车20朝牵引车的尾部的方向移动，其中，通过表示的力作用于在联挂球处的共同的转动点。因此，提高了牵引车围绕其竖向轴线的横摆力矩MGier。通过在牵引车处示出的在后桥处的同向的转向回转来稳定牵引车-挂车组合30。因此没有出现牵引车或挂车的脱离，而是可保持左转的预期轨迹。
本发明不仅涉及载客汽车，而且同样适用于商用车领域中的牵引车-挂车组合。同样可使用具有多个车桥的挂车。
附图标记列表
1 牵引车
2、3 前桥的车轮
4、5 后桥的车轮
8 牵引联挂部
20 挂车
26、27 挂车车桥的车轮28 挂车联挂部30牵引车-挂车组合MGier牵引车的横摆力矩FBrems牵引车的制动力挂车的惯性力α组合角、偏角δv 前桥的车轮转向角δh 后桥的车轮转向角。

Claims (12)

1.一种用于稳定牵引车-挂车组合(30)的方法，该牵引车-挂车组合包括牵引车(1)和挂车(20)，其中，所述牵引车(1)具有前桥转向系和后桥转向系，其特征在于，在转弯制动时，在所述牵引车(1)的后桥的车轮(4、5)处设定与前桥的车轮(2、3)同向的转向回转，以便稳定所述牵引车-挂车组合(30)，其中，通过评估存在于所述牵引车(1)中的加速度传感器和/或通过用于识别所述牵引车(1)和/或所述挂车(20)的至少一个车轮的制动过程的器件来确定制动的转弯。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在组合运行期间至少间歇地监测所述牵引车(1)的横摆力矩(MGier)，以便在所述牵引车-挂车组合(30)不稳定的情况下在所述后桥处进行至少一个同向的转向回转。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在转弯制动时，根据当前速度增大在所述前桥处的车轮转向角(α)，以减小转弯半径。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，在牵引车-挂车组合(30)下坡行驶的情况下，同样能在无制动转弯时使用所述方法。
5.根据上述权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，在识别到停车过程时，中断所述方法，直至停车结束，使得允许在所述前桥和后桥处的反向的转向角，以便为停车过程设置最大的灵活性。
6.一种用于牵引车(1)的控制器，该控制器用于实施根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，能在用于稳定的单独的控制器上执行所述方法，和/或能至少部分地在存在于车辆中的控制器上执行所述方法。
7.根据权利要求6所述的控制器，其特征在于，所述控制器是ESP控制器。
8.根据权利要求6或7所述的控制器，其特征在于，所述控制器至少与传感器连接，以用于评估
·所述牵引车(1)的车轮的车轮转向角，和/或
·所述牵引车(1)的速度，和/或
·所述挂车的状态，和/或
·所述牵引车(1)的横摆力矩，和/或
·在牵引车(1)和/或挂车(20)处的制动过程，
使得能根据传感器参数识别制动的转弯和/或未制动的或制动的下坡行驶。
9.根据权利要求8所述的控制器，其特征在于，所述控制器借助于车辆总线系统至少与传感器连接。
10.一种用于稳定牵引车-挂车组合(30)的设备，其中，至少所述牵引车(1)能在其前桥和后桥处转向，并且具有至少一个根据权利要求6至9中任一项所述的控制器，其特征在于，在未制动的转弯和/或下坡行驶时，能为在所述牵引车(1)的后桥处的车轮(4、5)设定与在所述前桥处的车轮(2、3)同向的转向回转，以便稳定所述牵引车-挂车组合(30)。
11.根据权利要求10所述的设备，其特征在于，能根据由所述控制器评估的参数在所述后桥处设定起稳定作用的转向回转。
12.根据权利要求11所述的设备，其特征在于，在所述前桥和/或所述后桥处的转向系为线控转向系。
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