DE10005585A1 - Regelungseinrichtung zur Begrenzung des Wankens des Aufbaus eines vierrädrigen Kraftfahrzeuges - Google Patents

Regelungseinrichtung zur Begrenzung des Wankens des Aufbaus eines vierrädrigen Kraftfahrzeuges

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Regelungseinrichtung zur Begrenzung des Wankens des Aufbaus eines vierrädrigen Kraftfahrzeuges, wobei das momentane Wankverhalten beschreibende Kenngrößen ermittelt und nötigenfalls Maßnahmen zur Reduzierung des Wankens eingeleitet werden. Dabei wird deas Wankverhalten aus den aktuellen Werten für die Aufbauhöhe im Bereich aller vier Räder unter Berücksichtigung der aktuellen Schwerpunkthöhe des Fahrzeug-Aufbaus bestimmt und in kritischen Zuständen die Fortbewegungsgeschwindigkeit des Kraftfahrzeuges reduziert. Bevorzugt wird aus dem mittels der Werte für die Aufbauhöhe im Bereich aller vier Räder näherungsweise bestimmbaren Wankwinkel die Wankgeschwindigkeit ermittelt, und hieraus unter Berücksichtigung der aktuellen Aufbau-Schwerpunkthöhe über ein entsprechendes Modell oder über eine empirische Funktion oder ein Kennfeld ein kritischer Zustand erkannt. Zur Stabilisierung des Kraftfahrzeuges kann dann die Leistungsabgabe des Fahrzeug-Antriebsaggregates reduziert und/oder das kurvenäußere Vorderrad abgebremst werden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Regelungseinrichtung zur Begrenzung des Wan­ kens des Aufbaus eines vierrädrigen Kraftfahrzeuges, wobei das momenta­ ne Wankverhalten beschreibende Kenngrößen ermittelt und nötigenfalls Maßnahmen zur Reduzierung des Wankens eingeleitet werden. Zum techni­ schen Umfeld wird neben der DE 199 22 154 A1 und der US 4,838,574 ins­ besondere auf die DE 38 21 609 A1 verwiesen.
Aus der letztgenannten Schrift ist eine Regelungseinrichtung zur Wankstabi­ lisierung eines vierrädrigen Kraftfahrzeuges bekannt, wobei zwischen den Radträgern oder Radführungselementen und dem Fahrzeug-Aufbau Stell­ glieder angeordnet sind, die in Abhängigkeit von zumindest einer querdyna­ mischen Bewegungsgröße ein Stabilisatormoment an der Vorderachse und ein Stabilisatormoment an der Hinterachse erzeugen. Dabei werden die je­ weiligen Stabilsatormomente in Abhängigkeit von den gemessenen bzw. er­ mittelten Größen der Gierwinkelgeschwindigkeit, des Wankwinkels und der Wankwinkelgeschwindigkeit erzeugt. Nicht nur für die Erzeugung der Stabili­ satormomente, sondern auch im Hinblick auf die benötigte Sensorik zur Be­ stimmung der genannten Eingangsgrößen ist diese bekannte Regelungsein­ richtung relativ aufwendig.
Wie diese soeben genannten Größen, nämlich die Giergeschwindigkeit, die Querbeschleunigung und die Wankgeschwindigkeit eines Fahrzeug-Aufbaus bzw. einer Fahrzeug-Karosserie mittels mehrerer Sensoren bestimmt werden kann, ist im übrigen bspw. in der eingangs erstgenannten DE 199 22 154 A1 beschrieben. In der eingangs zweitgenannten US 4,838,574 ist ein Fede­ rungssystem für Fahrzeug-Aufbauten beschrieben, bei dem die jeweilige Ausfederungshöhe an sämtlichen 4 Rädern des Kraftfahrzeuges bestimmt wird und die Dämpfungscharakteristik des jeweiligen Dämpfers daraufhin in einer gewünschten Weise verändert bzw. eingestellt wird.
Ausgehend von diesem bekannten Stand der Technik soll mit der vorliegen­ den Erfindung eine erheblich einfachere Regelungseinrichtung aufgezeigt werden, mit Hilfe derer schnell und wirkungsvoll ein unzulässig starkes Wan­ ken des Fahrzeug-Aufbaus, welches im Extremfall bspw. zu einem Fahr­ zeug-Überschlag führen könnte, verhindert werden kann. Ein Bestandteil dieser Aufgabe der Erfindung ist es auch, eine zuverlässige und dabei nicht aufwendige Sensorik zum Erkennen des momentanen Wankverhaltens auf­ zuzeigen.
Die Lösung dieser Aufgabe ist dadurch gekennzeichnet, daß das Wankver­ halten aus den aktuellen Werten für die Aufbauhöhe im Bereich aller vier Räder unter Berücksichtigung der aktuellen Schwerpunkthöhe des Fahr­ zeug-Aufbaus bestimmt wird und daß in kritischen Zuständen die Fortbewe­ gungsgeschwindigkeit des Kraftfahrzeuges reduziert wird. Vorteilhafte Wei­ terbildungen sind Inhalt der Unteransprüche.
Die vorliegende Erfindung greift somit auf heute bereits oftmals insbesonde­ re am Fahrzeug-Fahrwerk vorhandene, durchaus übliche sog. Höhen­ standssensoren zurück, mit Hilfe derer an der Radaufhängung jedes einzelnen der vier Fzg.-Räder (im weiteren wird der Begriff "Fahrzeug" mit "Fzg." abgekürzt) die Ausfederhöhe des jeweiligen Rades gegenüber einer sog. Fzg.-Nulllage festgestellt werden kann. Diese Fzg.-Nulllage entspricht einem gleichmäßigen üblichen Beladungszustand des in der Ebene stillstehenden Fahrzeuges, d. h. daß hierbei der Aufbau gegenüber dem Fzg.-Fahrwerk in keiner Richtung geneigt ist. Dabei befindet sich auch der Schwerpunkt des Fzg.-Aufbaus in einer sog. Schwerpunkt-Nulllage, d. h. die gegenüber dem Boden bzw. Untergrund, auf dem das Fahrzeug steht, gemessene Schwer­ punkthöhe des Fzg.-Aufbaus ist diese Schwerpunkt-Nulllage.
Erfindungsgemäß wird nun bei sich bewegendem Fahrzeug aus der jeweils aktuellen Aufbauhöhe an den vier Rädern das momentane Wankverhalten des Fahrzeugs ermittelt. Die jeweils aktuelle Aufbauhöhe an den vier Rädern kann mittels dort vorhandener Höhenstandssensoren in Form der jeweiligen Ausfederhöhe für jedes Rad einzeln auf einfache Weise bestimmt werden. Ein elektronisches Steuergerät kann demzufolge die folgenden vier Ein­ gangsgrößen erhalten, nämlich Hvl als Ausfederhöhe des linkes Vorderrades relativ zur Fzg.-Nulllage, Hvr als Ausfederhöhe des rechten Vorderrades rela­ tiv zur Fzg.-Nulllage, Hhl als Ausfederhöhe des linkes Hinterrades relativ zur Fzg.-Nulllage, sowie Hhr als Ausfederhöhe des rechten Hinterrades relativ zur Fzg.-Nulllage.
Mittels dieser Werte für die Aufbauhöhe im Bereich aller vier Räder kann dann näherungsweise der aktuelle Wankwinkel des Fzg.Aufbaus bestimmt werden, woraus durch zeitliche Differenzierung die aktuelle Wankgeschwin­ digkeit erhalten werden kann. Hieraus kann dann unter Berücksichtigung der aktuellen Aufbau-Schwerpunkthöhe über ein entsprechendes Modell oder über eine empirische Funktion oder ein Kennfeld erkannt werden, ob ein kri­ tischer Zustand, in welchem der Fzg.-Aufbau ein unzulässig starkes bzw. gefährliches Wankverhalten zeigt, vorliegt oder nicht. Bejahendenfalls wer­ den dann Maßnahmen zur Reduzierung des Wankens eingeleitet.
Wie soeben erwähnt, gibt die aktuelle Schwerpunkthöhe des Fzg.-Aufbaus (gemessen gegenüber dem Boden) zusammen mit den Ausfederhöhen aller Räder ein realitätsnahes Bild über das momentane Wankverhalten wieder und läßt insbesondere auch Rückschlüsse darüber zu, ob es sich um einen kritischen oder unkritischen Fahrzustand handelt. Dabei kann die aktuelle Aufbau-Schwerpunkthöhe (S) nach folgender Gleichung bestimmt werden: S = S0 + ½ . max[(Hvl + Hhr); (Hvr + Hhl)], wobei S0 die Aufbau- Schwerpunkthöhe in Fzg.-Nulllage ist.
Die hierin enthaltene max-Funktion, d. h. die Auswahl des maximalen Wertes aus den beiden in der nachfolgenden rechteckigen Klammer enthaltenen Werte ist erforderlich, um auch dann noch realistische Werte zu erhalten, wenn eines der Räder keinen Bodenkontakt mehr hat. In ähnlicher Weise kann im übrigen der Wankwinkel (WW) näherungsweise nach folgender Gleichung bestimmt werden:
WW ≅ 1/b . max[(Hvl - Hvr);(Hhl - Hhr)], wobei b die Spurweite, d. h. der Ab­ stand zwischen linkem und rechtem Fzg.-Rad ist.
Aus dem zeitlich differenzierten Wankwinkel (WW), d. h. der Wankgeschwin­ digkeit, kann dann unter Berücksichtigung der aktuellen Aufbau- Schwerpunkthöhe bspw. über ein Wank-Roll-Modell oder über ein Kennfeld bzw. über eine empirische Funktion erkannt werden, ob das Fahrzeug kurz vor dem Wegkippen ist oder ob sogar ein Überschlag droht. Dabei erfolgt diese Erkennung schnell und auf einfache, sichere Weise.
Je nach Fahrsituation kann dann bei Vorliegen eines kritischen Zustandes eine geeignete Gegenmaßnahme bzw. Maßnahme zur Stabilisierug des Fahrzeuges eingeleitet werden, die grundsätzlich in einer Reduzierung der Fortbewegungsgeschwindigkeit des Kraftfahrzeuges besteht. Dabei kann es ausreichend sein, die Leistungsabgabe des Fzg.-Antriebsaggregates herab­ zusetzen. Zusätzlich oder alternativ kann aber auch das kurvenäußere Vor­ derrad bevorzugt stark abgebremst werden, da hierdurch die Seitenkraft an diesem Rad abgebaut ein Überschlag sicher und einfach unterbunden wer­ den kann. Dabei liegt der Haupteffekt der letztgenannten Maßnahme im Seitenkraftabbau, so daß hierdurch ein weiteres Wanken bis hin zum Über­ schlag vermieden wird, wenngleich diese Maßnahme zusätzlich eine Redu­ zierung der Fortbewegungsgeschwindigkeit des Fahrzeuges zur Folge hat.

Claims (4)

1. Regelungseinrichtung zur Begrenzung des Wankens des Aufbaus eines vierrädrigen Kraftfahrzeuges, wobei das momentane Wankver­ halten beschreibende Kenngrößen ermittelt und nötigenfalls Maß­ nahmen zur Reduzierung des Wankens eingeleitet werden, dadurch gekennzeichnet, daß das Wankverhalten aus den aktuellen Werten für die Aufbauhöhe im Bereich aller vier Räder unter Berück­ sichtigung der aktuellen Schwerpunkthöhe des Fahrzeug-Aufbaus be­ stimmt wird und daß in kritischen Zuständen die Fortbewegungsge­ schwindigkeit des Kraftfahrzeuges reduziert wird.
2. Regelungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem mittels der Werte für die Auf­ bauhöhe im Bereich aller vier Räder näherungsweise bestimmbaren Wankwinkel die Wankgeschwindigkeit ermittelt wird, und hieraus unter Berücksichtigung der aktuellen Aufbau-Schwerpunkthöhe über ein entsprechendes Modell oder über eine empirische Funktion oder ein Kennfeld ein kritischer Zustand erkannt wird.
3. Regelungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die aktuelle Aufbau-Schwerpunkthöhe (S) nach folgender Gleichung bestimmt wird:
S = S0 + ½ . max[(Hvl + Hhr); (Hvr + Hhl)]
und daß der Wankwinkel (WW) näherungsweise nach folgender Glei­ chung bestimmt wird:
WW ≅ 1/b . max[(Hvl - Hvr);(Hhl - Hhr)]
mit
S0 = Aufbau-Schwerpunkthöhe bei Fahrzeug-Nulllage (Fzg.-Nulllage)
Hvl = Ausfederhöhe des linkes Vorderrades relativ zur Fzg.-Nulllage
Hvr = Ausfederhöhe des rechten Vorderrades relativ zur Fzg.-Nulllage
Hhl = Ausfederhöhe des linkes Hinterrades relativ zur Fzg.-Nulllage
Hhr = Ausfederhöhe des rechten Hinterrades relativ zur Fzg.-Nulllage
b = Spurweite, d. h. Abstand zwischen linkem und rechtem Fzg.-Rad
4. Regelungseinrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Stabilisierungsmaßnahme die Lei­ stungsabgabe des Fzg.-Antriebsaggregates reduziert und/oder das kurvenäußere Vorderrad abgebremst wird.
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