DE102006049541B4 - Method and device for determining a trailer support load - Google Patents
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Abstract
Verfahren zur Ermittlung einer Anhängerstützlast (G), welche durch eine an einem Fahrzeug (1) angehängte Anhängelast auf das Fahrzeug ausgeübt wird, umfassend die Schritte:- Bestimmen einer unbelasteten Fahrzeuglage bevor die Anhängelast an das Fahrzeug (1) gekoppelt wird,- Ankoppeln der Anhängelast, welche eine Anhängerstützlast (G) auf das Fahrzeug (1) ausübt, an das Fahrzeug (1),- Bestimmen einer belasteten Fahrzeuglage nachdem die Anhängelast an das Fahrzeug (1) gekoppelt wurde,- Bestimmen einer Fahrzeuglagenänderung aus der unbelasteten Fahrzeuglage und der belasteten Fahrzeuglage, und- Bestimmen der von der Anhängelast auf das Fahrzeug (1) ausgeübten Anhängerstützlast (G) aus der Fahrzeuglagenänderung.Method for determining a trailer support load (G) which is exerted on the vehicle by a trailer load attached to a vehicle (1), comprising the steps: - determining an unloaded vehicle position before the trailer load is coupled to the vehicle (1), - coupling the vehicle Towing load, which a trailer support load (G) on the vehicle (1) exerts on the vehicle (1), - Determining a loaded vehicle position after the trailer load to the vehicle (1) has been coupled, - Determining a vehicle attitude change from the unloaded vehicle position and loaded vehicle position, and- Determining the trailer load imposed by the trailer load on the vehicle (1) (G) from the vehicle attitude change.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren und Vorrichtungen zum Ermitteln einer Anhängerstützlast, welche durch eine an einem Fahrzeug angehängte Anhängelast auf das Fahrzeug ausgeübt wird.The present invention relates to methods and apparatus for determining trailer support load exerted on the vehicle by a trailer load attached to a vehicle.
Eine Anhängerstützlast, welche durch Anhängen eines Anhängers an ein Fahrzeug auf das Fahrzeug ausgeübt wird, ist ein sicherheitsrelevanter Parameter und beeinflusst das Fahrverhalten des Fahrzeugs. Die Anhängerstützlast, welche beispielsweise auf einen Kugelkopf einer Anhängerkupplung durch einen angehängten Anhänger ausgeübt wird, ist bauartbedingt begrenzt und sollte daher im Betrieb nicht überschritten werden. Für einen Benutzer des Fahrzeugs ist jedoch die Einhaltung der zulässigen Anhängerstützlast schwierig sicherzustellen. In Abhängigkeit von der Verteilung der Beladung kann unter Umständen die zulässige Anhängerstützlast sehr schnell überschritten werden. Bei einer Überschreitung der zulässigen Anhängerstützlast kann das Fahrverhalten des Fahrzeugs erheblich negativ beeinflusst werden oder es besteht sogar die Gefahr, dass die Aufhängung der Anhängerkupplung bricht.A trailer support load exerted on the vehicle by attaching a trailer to a vehicle is a safety-relevant parameter and influences the driving behavior of the vehicle. The trailer support load, which is exerted for example on a ball head of a trailer hitch by an attached trailer, is limited by design and should therefore not be exceeded during operation. For a user of the vehicle, however, compliance with the permissible trailer support load is difficult to ensure. Depending on the distribution of the load under certain circumstances, the permissible trailer support load can be exceeded very quickly. Exceeding the permissible trailer support load, the driving behavior of the vehicle can be significantly adversely affected or there is even a risk that the suspension of the trailer hitch breaks.
Ferner kann die Arbeitsweise elektronischer Hilfsmittel zur Verbesserung des Fahrverhaltens des Fahrzeugs, wie zum Beispiel ein Bremsassistent oder ein elektronisches Stabilitätsprogramm, durch die zusätzliche Anhängerstützlast in seiner Arbeitsweise negativ beeinflusst werden.Furthermore, the operation of electronic aids to improve the driving behavior of the vehicle, such as a brake assist or an electronic stability program, can be adversely affected in its operation by the additional trailer support load.
Die
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Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Anhängerstützlast, welche durch eine an einem Fahrzeug angehängte Anhängelast auf das Fahrzeug ausgeübt wird, zu ermitteln, um diese einem Benutzer des Fahrzeugs mitzuteilen und somit ein Überschreiten der zulässigen Anhängerstützlast zu vermeiden, oder um beispielsweise die ermittelte Anhängerstützlast einem Fahrerassistenzsystem, wie zum Beispiel einem Bremsassistenten oder einem elektronischen Stabilitätsprogramm, zuzuführen, damit dieses Assistenzsystem die Anhängerstützlast bei der Arbeitsweise des Systems berücksichtigt.Therefore, it is an object of the present invention, a trailer support load, which is applied by a vehicle-mounted trailer load on the vehicle to determine this to a user of the vehicle and thus to avoid exceeding the permissible trailer support load, or, for example, the determined To supply trailer support load to a driver assistance system, such as a brake assist or an electronic stability program, for this assistance system to take into account the trailer support load in the operation of the system.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 und Anspruch 7, einer Vorrichtung zum Bestimmen einer Anhängerstützlast gemäß Anspruch 9 und einem Fahrzeug gemäß Anspruch 13 gelöst. Die abhängigen Ansprüche definieren bevorzugte und vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung.This object is achieved by a method according to
Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zur Ermittlung einer Anhängerstützlast, welche durch eine an einem Fahrzeug angehängte Anhängelast auf das Fahrzeug ausgeübt wird, bereit. Bei dem Verfahren wird eine unbelastete Fahrzeuglage bestimmt, bevor die Anhängelast an das Fahrzeug gekoppelt wird. Danach wird die Anhängelast, welche eine Anhängerstützlast auf das Fahrzeug ausübt, an das Fahrzeug angekoppelt. Dann wird eine belastete Fahrzeuglage bestimmt. Aus der unbelasteten Fahrzeuglage und der belasteten Fahrzeuglage wird eine Fahrzeuglagenänderung bestimmt. Schließlich wird aus der Fahrzeuglagenänderung die Anhängerstützlast, welche von der Anhängelast auf das Fahrzeug ausgeübt wird, bestimmt.The present invention provides a method of determining a trailer support load imposed on the vehicle by a trailer load attached to a vehicle. In the method, an unloaded vehicle position is determined before the towing load is coupled to the vehicle. Thereafter, the trailer load, which exerts a trailer support load on the vehicle, coupled to the vehicle. Then a loaded vehicle situation is determined. From the unloaded vehicle position and the loaded vehicle position a vehicle position change is determined. Finally, from the vehicle attitude change, the trailer support load exerted on the vehicle by the trailer load is determined.
Ein Bestimmen der aktuellen Anhängerstützlast, welche durch eine Anhängelast auf das Fahrzeug ausgeübt wird, ermöglicht einem Benutzer des Fahrzeugs sicherzustellen, dass eine höchstzulässige Anhängerstützlast nicht überschritten wird. Ferner kann die bestimmte Anhängerstützlast bei der Arbeitsweise von Fahrerassistenzsystemen zur Verbesserung der Arbeitsweise dieser Systeme bei einer angehängten Anhängelast verwendet werden. Dies verbessert das Fahrverhalten des Fahrzeugs und erhöht somit die Fahrsicherheit des Fahrzeugs.Determining the current trailer support load, which by a trailer load on the Vehicle is exercised, allows a user of the vehicle to ensure that a maximum trailer support load is not exceeded. Further, the particular trailer support load may be used in the operation of driver assistance systems to improve the operation of these systems with an attached trailer load. This improves the driving behavior of the vehicle and thus increases the driving safety of the vehicle.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird die unbelastete Fahrzeuglage und die belastete Fahrzeuglage durch Messen mindestens eines Federweges einer Achse des Fahrzeugs bestimmt. Alternativ können die Federwege an der Vorderachse des Fahrzeugs und an der Hinterachse des Fahrzeugs zum Bestimmen der unbelasteten und belasteten Fahrzeuglage gemessen werden, oder die Federwege an jedem Rad des Fahrzeugs zum Bestimmen der unbelasteten und belasteten Fahrzeuglage gemessen werden.According to a preferred embodiment, the unloaded vehicle position and the loaded vehicle position is determined by measuring at least one spring travel of an axle of the vehicle. Alternatively, the spring travel can be measured on the front axle of the vehicle and on the rear axle of the vehicle for determining the unloaded and loaded vehicle position, or the spring travel can be measured on each wheel of the vehicle for determining the unloaded and loaded vehicle position.
Ein Messen eines Federwegs stellt ein einfaches und kostengünstiges Mittel zur Bestimmung der Fahrzeuglage bereit. Ferner können derartige Mittel zum Messen eines Federwegs bereits im Rahmen einer Leuchtweitenregulierung für das Fahrzeug in dem Fahrzeug vorhanden sein. Somit ist eine kostengünstige Anwendung des Verfahrens zur Ermittlung einer Anhängerstützlast in einem Fahrzeug möglich.Measuring a spring travel provides a simple and inexpensive means of determining vehicle attitude. Furthermore, such means for measuring a spring travel may already be present in the vehicle as part of a headlight range adjustment for the vehicle. Thus, a cost-effective application of the method for determining a trailer support load in a vehicle is possible.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann ein Nickwinkel einer Längsneigung des Fahrzeugs gemessen werden, um die belastete Fahrzeuglage und die unbelastete Fahrzeuglage zu bestimmen. Mittel zur Bestimmung des Nickwinkels des Fahrzeugs können wiederum bereits im Rahmen einer Leuchtweitenregulierung oder eines Fahrerassistenzsystems in dem Fahrzeug installiert sein, wodurch die Kosten zur Realisierung des Verfahrens zur Ermittlung einer Anhängerstützlast gering gehalten werden können.According to a further preferred embodiment, a pitch angle of a longitudinal inclination of the vehicle can be measured in order to determine the loaded vehicle position and the unloaded vehicle position. In turn, means for determining the pitch angle of the vehicle may already be installed in the vehicle within the scope of headlamp leveling or a driver assistance system, whereby the costs for implementing the method for determining a trailer support load may be kept low.
Bei der Verwendung des Federwegs bzw. des Nickwinkels zur Bestimmung der belasteten und unbelasteten Fahrzeuglage können kalibrierte Stützlastkennlinien des Federwegs bzw. des Nickwinkels verwendet werden, um eine Reibung in den Achsen des Fahrzeug zu berücksichtigen.When using the spring travel or the pitch angle to determine the loaded and unloaded vehicle position calibrated support load characteristics of the spring travel or the pitch angle can be used to take into account a friction in the axles of the vehicle.
Durch die Verwendung der kalibrierten Kennlinien können bei der Ermittlung der Anhängerstützlast verfälschende Einflüsse, welche durch die Reibung in den Achsen des Fahrzeugs hervorgerufen werden, eliminiert werden und somit die Genauigkeit der Bestimmung der von der Anhängelast auf das Fahrzeug ausgeübten Anhängerstützlast verbessert werden.By using the calibrated characteristics, in determining the trailer support load, distorting influences caused by the friction in the axles of the vehicle can be eliminated and thus the accuracy of determining the trailer support load applied to the vehicle by the trailer load can be improved.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird die von der Anhängelast auf das Fahrzeug ausgeübte Anhängerstützlast in einer Armaturentafel des Fahrzeugs angezeigt.According to a preferred embodiment, the trailer support load exerted on the vehicle by the trailer load is displayed in a dashboard of the vehicle.
Indem die bestimmte Anhängerstützlast in der Armaturentafel angezeigt wird, wird dem Benutzer des Fahrzeugs die Möglichkeit gegeben, ein Überschreiten der maximal zulässigen Anhängerstützlast zu erkennen und somit einen Betrieb des Fahrzeugs mit überschrittener höchstzulässiger Anhängerstützlast zu vermeiden und somit die Verkehrssicherheit des Fahrzeugs sicherzustellen.By the particular trailer support load is displayed in the instrument panel, the user of the vehicle is given the opportunity to detect exceeding the maximum permissible trailer support load and thus to avoid operation of the vehicle with exceeded maximum trailer support load and thus to ensure the safety of the vehicle.
Die vorliegende Erfindung stellt ferner eine Vorrichtung zum Bestimmen einer Anhängerstützlast, welche durch eine an einem Fahrzeug angehängte Anhängelast auf das Fahrzeug ausgeübt wird, bereit, welche mindestens einen Messwertaufnehmer und eine Recheneinheit umfasst. Der mindestens eine Messaufnehmer ist zur Bestimmung einer Fahrzeuglage des Fahrzeugs ausgestaltet. Die Recheneinheit ist mit dem mindestens einen Messaufnehmer verbunden und zur Durchführung eines der zuvor erläuterten Verfahren ausgestaltet.The present invention further provides an apparatus for determining a trailer support load exerted on the vehicle by a trailer load attached to a vehicle, comprising at least one transducer and a computing unit. The at least one sensor is designed to determine a vehicle position of the vehicle. The arithmetic unit is connected to the at least one sensor and designed to carry out one of the previously explained methods.
Die Vorrichtung kann ferner eine Benutzerführung aufweisen, welche den Benutzer zur Durchführung der zuvor beschriebenen Verfahren anleitet.The device may further include a user guide that guides the user to perform the methods described above.
Durch eine derartige Vorrichtung wird eine korrekte Durchführung der zuvor beschriebenen Verfahren sichergestellt und somit die auf das Fahrzeug einwirkende Anhängerstützlast zuverlässig bestimmt.By such a device, a correct implementation of the method described above is ensured and thus reliably determines the vehicle acting on the trailer trailer load.
Die Vorrichtung kann ferner mit einer Anzeigeeinheit des Fahrzeugs verbunden sein, um sowohl die Benutzerführung als auch die bestimmte Anhängerstützlast auf der Anzeigeeinheit darzustellen.The device may further be connected to a display unit of the vehicle to display both the user guidance and the determined trailer support load on the display unit.
Der mindestens eine Messwertaufnehmer der Vorrichtung kann einen Federwegsensor oder einen Nickwinkelsensor umfassen.The at least one transducer of the device may comprise a spring travel sensor or a pitch angle sensor.
Durch diese Flexibilität der verwendeten Sensorarten zur Bestimmung der Anhängerstützlast ist eine kostengünstige Realisierung des Verfahrens und der Vorrichtung in einem Fahrzeug möglich, indem auf Sensoren zurückgegriffen werden kann, welche beispielsweise bereits für eine Leuchtweitenregulierung oder ein Fahrerassistenzsystem vorhanden sein können.This flexibility of the types of sensors used to determine the trailer support load is a cost-effective implementation of the method and apparatus in a vehicle possible by recourse to sensors, which may already be present, for example, for headlight range control or a driver assistance system.
Die Erfindung stellt ferner ein Fahrzeug bereit, welches mit einer Vorrichtung zum Bestimmen einer Anhängerstützlast wie zuvor beschrieben ausgestaltet ist. Ein derartig ausgestaltetes Fahrzeug weist eine deutlich verbesserte Verkehrssicherheit auf, indem unbeabsichtigtes Überschreiten der zulässigen Anhängerstützlast vermieden werden kann und Fahrerassistenzsysteme des Fahrzeugs ihre Arbeitsweise unter Berücksichtigung der bestimmten Anhängerstützlast anpassen können.The invention further provides a vehicle configured with an apparatus for determining trailer support load as previously described. Such a ausgestaltetes vehicle has a significantly improved traffic safety by unintentional exceeding of the permissible trailer support load can be avoided and driver assistance systems of the vehicle can adjust their operation, taking into account the specific trailer support load.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele beschrieben.
-
1 zeigt ein Fahrzeug, welches mit einer Vorrichtung zum Bestimmen einer Anhängerstützlast ausgestattet ist; -
2 zeigt ein vereinfachtes Fahrzeugmodell ohne eine angehängte Anhängerstützlast; -
3 zeigt ein vereinfachtes Fahrzeugmodell mit einer angehängten Anhängerstützlast; -
4 zeigt ein vereinfachtes Fahrzeugnickmodell ohne angehängte Anhängerstützlast; -
5 zeigt ein vereinfachtes Fahrzeugnickmodell mit einer angehängten Anhängerstützlast.
-
1 shows a vehicle which is equipped with a device for determining a trailer support load; -
2 shows a simplified vehicle model without an attached trailer support load; -
3 shows a simplified vehicle model with an attached trailer support load; -
4 shows a simplified vehicle nodding model without attached trailer support load; -
5 shows a simplified vehicle nodding model with an attached trailer support load.
Die Bestimmung einer Anhängerstützlast
Wird nun durch Anhängen einer Anhängelast an die Anhängekupplung
Die Stützkraftänderungen ΔFVL, ΔFVR, ΔFHL und ΔFHR können durch die Änderung des entsprechenden Federwegs der Federn
Somit kann die Recheneinheit
Alternativ kann die Anhängerstützlast
Durch Anhängen einer Anhängelast an die Kupplung
Dabei bezeichnet
Dementsprechend wird eine Änderung des Federwegs an der Vorderachse ΔWV und an der Hinterachse ΔWH unter Verwendung der Steifigkeiten der vorderen Federn CV und der hinteren Federn CH mit Hilfe der folgenden Gleichungen berechnet:
Der durch die Anhängerstützlast
Aus den Gleichungen (13)-(15) ergibt sich dann:
Da bei kleinem Winkel
Somit kann die Recheneinheit
Alternativ kann, wenn nur ein Messwertaufnehmer
Stehen alternativ die Änderungen der einzelnen Federwege des rechten und linken Vorderrads ΔWR bzw. ΔWL oder die einzelnen Federwege des rechten und linken Hinterrads ΔWR bzw. ΔWH über Messwertaufnehmer
Aus diesen Gleichungen und den Gleichungen (11) und (12) ergibt sich die Anhängerstützlast
Somit ist auch in diesem Fall, wenn alternativ nur Messwertaufnehmer zur Bestimmung einer Federwegänderung an einzelnen Rädern von entweder der Vorderachse oder der Hinterachse bereitgestellt sind, eine einfache Möglichkeit, aus den Messwerten und den geometrischen Abmessungen des Fahrzeugs sowie der Steifigkeiten der Federn des Fahrzeugs die Anhängerstützlast
Zusätzlich kann die Recheneinheit
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Fahrzeugvehicle
- 2, 32, 3
- Messwertaufnehmertransducer
- 4, 54, 5
- Radwheel
- 66
- Recheneinheitcomputer unit
- 77
- Bedieneinheitoperating unit
- 88th
- Anhängerkupplungtrailer hitch
- 99
- Feder vorne linksSpring front left
- 1010
- Feder vorne rechtsSpring front right
- 1111
- Feder hinten linksSpring in the back left
- 1212
- Feder hinten rechtsSpring in the back right
- 1313
- Bodenground
- 1414
- Federung vorneSuspension front
- 1515
- Federung hintenRear suspension
- FVL, FVR, FHL, FHR F VL , F VR , F HL , F HR
- Stützkraft der einzelnen FederSupport force of the single spring
- GF G F
- Gewicht des FahrzeugsWeight of the vehicle
- GA G A
- AnhängerstützlastTrailer support load
- SS
- Schwerpunktmain emphasis
- VV
- VorderachseFront
- HH
- Hinterachserear axle
- IV I V
- Abstand Schwerpunkt-VorderachseDistance center of gravity front axle
- IH I H
- Abstand Schwerpunkt-HinterachseDistance center of gravity rear axle
- II
- Abstand Vorderachse-HinterachseDistance front-rear axle
- FV, FH F V , F H
- Stützkraft der Federn vorne und hinten ohne AnhängerSupport force of the springs front and rear without trailer
- FVA, FHA F VA , F HA
- Stützkraft der Federn vorne und hinten mit AnhängerSupport force of the springs front and rear with trailer
- αα
- Nickwinkel des AufbausNick angle of the construction
- IAF I AF
- Abstand Schwerpunkt-AnhängerstützlastDistance center of gravity trailer support load
- IAH I AH
- Abstand Hinterachse-AnhängerstützlastDistance rear axle trailer support load
- IAV I AV
- Abstand Vorderachse-AnhängerstützlastDistance front axle trailer support load
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