DE102008003206A1

DE102008003206A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Berechnen der Achslast nicht lastsensierter Achsen eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102008003206A1
Application number: DE200810003206
Authority: DE
Inventors: Holger Barlsen; Christian Schrader; Axel Stender; Norbert Witte; Markus Wolf
Original assignee: Wabco GmbH
Current assignee: ZF CV Systems Hannover GmbH
Priority date: 2008-01-04
Filing date: 2008-01-04
Publication date: 2009-07-09

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Berechnen der Achslast nicht lastsensierter Achsen eines Fahrzeugs, bei dem/der die Achslast der nicht lastsensierten Achse auf der Basis einer Funktion f(µ) berechnet wird, die die Abhängigkeit des Längsreibwertes µ der Räder einer nicht lastsensierten Achse vom Längsschlupfwert S beschreibt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Berechnen der Achslast nicht lastsensierter Achsen eines Fahrzeugs.
Elektronische Fahrstabilitätsprogramme von Nutzfahrzeugen benötigen als Eingangsgrößen die Achslast, insbesondere die der Hinterachse. Die Achslasten werden über Achslastsensoren gemessen, beispielsweise durch einen Luftfederbalg-Drucksensor zur Messung des Federbalgdruckes bei einer Luftfederung oder durch einen Wegsensor zur Messung des Einfederweges einer Stahlfederung.
Alternativ können die Achslasten auch indirekt aus anderen Größen bestimmt bzw. abgeschätzt werden. So ist aus der DE 197 07 210 B4 ein Bremssystemen mit einem 4S/3M-System für Deichselanhänger bekannt, in dem der Differenzschlupf zwischen den Achsen berechnet wird und in Abhängigkeit davon eine zunächst angenommene Last inkrementiert bzw. dekrementiert wird. Die veränderte Last hat eine Neuverteilung des Bremsdruckes an den Achsen zur Folge. Dies wiederum hat Einfluss auf den Differenzschlupf. Der Abgleich wird beendet, wenn der Differenzschlupf einen vorgegebenen Wert unterschreitet. Dieses bekannte Verfahren ist nur für Fahrzeuge mit getrennten Bremsdruckkreisen für die lastsensierte und nicht lastsensierte Achse geeignet.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art dahingehend auszubilden, dass die Last nicht lastsensierter Achsen mit hinreichender Genauigkeit ermittelt werden kann.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale der Patentansprüche 1 und 9 gelöst.
Vorteilhafte und zweckmäßige Ausgestaltungen der Lösung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die Erfindung soll anhand eines in der beigefügten Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden, in der der grafische Verlauf einer Funktion f(μ) = S dargestellt ist, die die Grundlage der Erfindung bildet und die den Zusammenhang zwischen dem Längsreibwert μ und dem Längssschlupf S an einem Rad beschreibt.
Beim Aufbau einer Bremskraft stellt sich an den Reifen ein Schlupf ein. Dieser lässt sich als Funktion des Reibwertes μ zwischen Reifen und Fahrbahn darstellen. Dies ist in der beigefügten Abbildung dargestellt. Die Abhängigkeit dieser Größen ist im unteren Bereich der Funktion f(μ) = S nahezu linear. Eine Ausgleichsgerade G weist in diesem Abschnitt eine gute Näherung der Kurve auf. Die Achslast ist umgekehrt proportional zum Reibwert. Die Differenz des Schlupfes zweier Achsen ist somit in dem angenäherten Bereich der Kurve eine Kenngröße für die Lastverteilung. Die Last der nicht lastsensierten Achse wird hierbei während der Fahrt bei geeigneten Bremsungen berechnet. Eine geeignete Bremsung ist wie folgt definiert: 1,2 bar ≤ Bremsdruck ≤ 3,5 bar, Kurvenradius ≥ 60 m, Fahrzeuggeschwindigkeit ≥ 20 km/h.
Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, dass aus der gemessenen Schlupfdifferenz bei Bremsungen die Achslast der Achse ohne Achslastsensor berechnet wird. Dazu wird eine durchschnittliche μ-Schlupf-Kurve mit der Steigung μ₀/S₀ angenommen. Die Abbremsung μ bzw. der Reibwert μ entspricht dem Quotienten Bremsdruck/Normalkraft der jeweiligen Achse. Die unbekannte Achslast kann errechnet werden. Hierfür ergibt sich aus der in der Zeichnung dargestellten Grafik folgender mathematischer Zusammenhang:
Aus den physikalischen Zusammenhängen
mit

v₀:: Fahrzeuggeschwindigkeit
v_i:: mittlere Radgeschwindigkeit an Achse i
S_i:: Schlupf an Achse i
F_B:: Bremskraft an Achse i (berechnet aus dem Bremsdruck)
F_Ni:: Normalkraft an Achse i
M_Ni:: Last an Achse i
g:: Erdbeschleunigung
Achse 1:: lastsensierte Achse
Achse 2:: nicht lastsensierte Achse

₀

Mit Hilfe der Fahrzeuggeschwindigkeit und Gleichung 2 kann die Last der nicht lastsensierten Achse wie folgt berechnet werden
Der Quotient
ist eine Konstante und wird experimentell ermittelt. Dies kann mit einer gemessenen Referenz der Fahrzeuggeschwindigkeit ν_0,Ref nach
oder/und durch Bestimmung der Last M_Achse2,Ref der nicht lastsensierten Achse nach
Die Funktion f(μ) = S beschreibt den Zusammenhang zwischen dem Längsreibwert μ, der dem Quotienten Bremskraft/Normalkraft der jeweiligen Achse entspricht, und dem Längsschlupf S. Wie aus der Grafik der Zeichnung hervorgeht, ist der Kurvenverlauf für Längsschlupfwerte bis S₀ linear. Folglich ist die Steigung S₀/μ₀ bzw. μ₀/S₀, die expe rimentell ermittelt wird, konstant, wie dies schon oben erwähnt ist. Diese Konstante wird bei der Berechnung der Achslast als vorgegebene Eingangsgröße zu Grunde gelegt.
Die erfindungsgemäße Aufgabenlösung ermöglicht die Lastberechnung einer nicht lastsensierten Achse in Fahrzeugen dadurch, dass gleiche Abbremsungen bzw. Bremskräfte an zwei oder mehreren Achsen erzeugt werden. Durch die Erfindung können Bremsenkomponenten eingespart werden. Es ist nur ein Lastsensor erforderlich. Trotzdem kann gewährleistet werden, dass das Fahrzeug lastgerecht eingebremst wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 19707210 B4 [0003]

Claims

Verfahren zum Berechnen der Achslast nicht lastsensierter Achsen eines Fahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, dass die Achslast der nicht lastsensierten Achse auf der Basis einer Funktion f(μ) berechnet wird, die die Abhängigkeit des Längsreibwertes μ eines Rades einer nicht lastsensierten Achse vom Längsschlupfwert S beschreibt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Achslast im Bereich der Funktion f(μ) berechnet wird, in dem die Funktion f(μ) angenähert linear ist, wobei die Steigung μ₀/S₀ der Funktion vorgegeben ist.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Verlauf der Funktion f(μ) für Werte des Längsschlupfes kleiner als So genommen wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Längsschlupf S als Differenzschlupf zwischen den Rädern einer lastsensierten Achse und den Rädern einer nicht lastsensierten Achse bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Last der nicht lastsensierten Achse während der Fahrt bei geeigneten Bremsungen ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine geeignete Bremsung wie folgt definiert ist: 1,2 bar ≤ Bremsdruck ≤ 3,5 bar, Kurvenradius ≥ 60 m, Fahrzeuggeschwindigkeit ≥ 20 km/h.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Achslast der nicht lastsensierten Achse anhand der
berechnet wird, wobei M_Achse2 die Last an der nicht lastsensierten Achse, M_Achse1 die Last an der lastsensierten Achse, ν₀ die Fahrzeuggeschwindigkeit, ν_Achse1 die mittlere Geschwindigkeit der Räder an der lastsensierten Achse und ν_Achse2 die mittlere Geschwindigkeit der Räder an der nicht lastsensierten Achse bedeuten.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die angenähert konstante Steigung μ₀/S₀ der Funktion f(μ) experimentell ermitttelt wird.
Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Recheneinrichtung aufweist, die derart ausgebildet ist, dass sie die Achslast der nicht lastsensierten Achse auf der Basis einer Funktion f(μ) berechnet, die die Abhängigkeit des Längsreibwertes μ eines Rades einer nicht lastsensierten Achse vom Längsschlupf S beschreibt.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinheit derart ausgebildet ist, dass sie die Achslast der nicht lastsensierten Achse in einem Bereich der Funktion f(μ) berechnet, in dem die Funktion f(μ) angenähert linear verläuft, wobei die Steigung μ₀/S₀ der Funktion in diesem Bereich vorgegeben ist.
Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass sie Sensoren zur direkten oder indirekten Messung der Radgeschwindigkeiten und/oder der an dem Rad wirkenden Kräfte oder Momente aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinheit die Last der nicht lastsensierten Achse während der Fahrt bei geeigneten Bremsungen berechnet.
Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine geeignete Bremsung definiert ist durch: 1,2 bar ≤ Bremsdruck ≤ 3.5 bar, Kurvenradius ≥ 60 m, Fahrzeuggeschwindigkeit ≥ 20 km/h.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinheit die Achslast der nicht lastsensierten Achse anhand der
berechnet, wobei M_Achse2 die Last an der nicht lastsensierten Achse, M_Achse1 die Last an der lastsensierten Achse, ν₀ die Fahrzeuggeschwindigkeit, ν_Achse1 die mittlere Geschwindigkeit der Räder an der lastsensierten Achse und ν_Achse2 die mittlere Geschwindigkeit der Räder an der nicht lastsensierten Achse bedeuten.