DE102008004158B4

DE102008004158B4 - Stabilisierungseinrichtung und Verfahren zum Stabilisieren einer Rückwärtsfahrt

Info

Publication number: DE102008004158B4
Application number: DE200810004158
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz Meitinger; Christoph Kossira; Thomas Barthenheier
Original assignee: Audi AG; Volkswagen AG
Current assignee: Audi AG; Volkswagen AG
Priority date: 2008-01-14
Filing date: 2008-01-14
Publication date: 2011-10-27
Anticipated expiration: 2028-01-15
Also published as: DE102008004158A1

Abstract

Stabilisierungseinrichtung zum Stabilisieren einer Rückwärtsfahrt (14) eines Zugfahrzeugs (10) mit einem Anhänger (12) oder Auflieger, wobei mittels einer Lenkhandhabe ein Lenkwinkel (42) zumindest eines lenkbaren Rades des Zugfahrzeugs (10) vorgebbar ist, und wobei in Abhängigkeit zumindest von dem vorgebbaren Lenkwinkel (42) mittels einer Ansteuereinheit (53) ein Stabilisierungslenkwinkel (52) an einer Hinterachse des Zugfahrzeugs (10) einstellbar ist, wobei eine Kommunikationseinrichtung (56) vorgesehen ist, welche dazu ausgelegt ist, das Einstellen des Stabilisierungslenkwinkels (52) zu kommunizieren, dadurch gekennzeichnet, dass die Kommunikationseinrichtung (56) dazu ausgelegt ist, eine Winkelgröße des mittels der Lenkhandhabe vorzugebenen Lenkwinkels (42) zu kommunizieren, welcher für das Stabilisieren der Rückwärtsfahrt (14) mittels des Einstellens des Stabilisierungslenkwinkels (52) geeignet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Stabilisierungseinrichtung zum Stabilisieren einer Rückwärtsfahrt eines Zugfahrzeugs mit einem Anhänger oder Auflieger, wobei mittels einer Lenkhandhabe ein Lenkwinkel zumindest eines lenkbaren Rades des Zugfahrzeugs vorgebbar ist, und wobei in Abhängigkeit zumindest von dem vorgebbaren Lenkwinkel mittels einer Ansteuereinheit ein Stabilisierungslenkwinkel an einer Hinterachse des Zugfahrzeugs einstellbar ist. Es ist eine Kommunikationseinrichtung vorgesehen, welche dazu ausgelegt ist, das Einstellen des Stabilisierungslenkwinkels zu kommunizieren. Eine solche Stabilisierungseinrichtung ist aus der US 2005/0039972 A1 bekannt. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Stabilisieren einer Rückwärtsfahrt eines Zugfahrzeugs mit einem Anhänger oder Auflieger.
Die US 2005/0039972 A1 beschreibt ein Verfahren zum Stabilisieren eines Anhängers beim rückwärtigen Manövrieren eines Zugfahrzeugs mit an dieses angehängtem Anhänger. Das Drücken eines Knopfes auf dem Armaturenbrett aktiviert eine computergesteuerte Hinterradlenkung. Die computergesteuerte Hinterradlenkung greift in das Fahrmanöver ein, sobald ein Fahrer des Zugfahrzeugs in Schwierigkeiten gerät und ein Ausknicken des Anhängers wahrscheinlich wird. Zum Stabilisieren des Anhängers können die Hinterräder des Zugfahrzeugs um einen Winkel von ±12° eingelenkt werden. In das Fahrmanöver wird eingegriffen, wenn ein Winkel zwischen Deichsel und Zugfahrzeug sich in einem Bereich zwischen dem stabilen Gleichgewichtswinkel und einem berechneten Quasi-Gleichgewichtswinkel befindet, wobei der Quasi-Gleichgewichtswinkel einem Deichselwinkel bei maximalem Lenkeinschlag der Hinterräder des Zugfahrzeugs entspricht. Die computergesteuerte Hinterachslenkung wird jedoch dann nicht eingesetzt, wenn sich der Deichselwinkel ohnehin auf den stabilen Gleichgewichtswinkel hin zubewegt.
Auch die nach dem Anmeldetag der vorliegenden Anmeldung veröffentlichte DE 10 2006 059 082 A1 beschreibt ein Verfahren zum aktiven Einstellen von Lenkwinkeln an einer Hinterachse eines Fahrzeugs, bei welchem auf der Grundlage eines zum Lenken der Vorderräder vorgegebenen Lenkradwinkels ein Anhänger beim Durchfahren von Kurven in Rückwärtsrichtung stabilisiert wird.
Die US 2004/0002800 A1 beschreibt ein Verfahren zum Einstellen eines Lenkwinkels an Hinterrädern eines Fahrzeugs in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs bei einer Vorwärtsfahrt. Bei einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs von weniger als 80 km/h werden die Hinterräder gegensinnig zu dem Lenkwinkel der Vorderräder eingestellt, bei einer Geschwindigkeit von mehr als 80 km/h gleichsinnig. Wenn ein Anhänger an das Fahrzeug angehängt ist, werden an den Hinterrädern in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs geringere gegensinnige bzw. höhere gleichsinnige Winkel eingestellt als bei einer Fahrt ohne Anhänger.
Die WO 2005/014371 A1 betrifft ein Verfahren zum Unterstützen eines Fahrers beim Einparken. Während des Fahrmanövers mit angehängtem Anhänger wird dem Fahrer angezeigt, welche Stellung des Lenkrads zum Lenken der Vorderräder einzustellen ist, damit ein aktuell erfasster Knickwinkel zwischen dem Zugfahrzeug und dem Anhänger einem Sollknickwinkel entspricht. Weicht der aktuelle Knickwinkel vom Sollknickwinkel ab, so werden zunächst korrigierende Lenkeingriffe vorgenommen. Ist der aktuelle Knickwinkel so groß, dass keine korrigierenden Lenkeingriffe mehr vorgenommen werden können, wird das Zugfahrzeug abgebremst. Der Fahrer muss dann das Einparkmanöver abbrechen und neu beginnen.
Die DE 101 54 612 A1 beschreibt eine Stabilisierungseinrichtung zum Stabilisieren einer Rückwärtsfahrt eines Zugfahrzeugs mit einem Anhänger. In Abhängigkeit von einem Deichselwinkel zwischen einer Längsachse des Zugfahrzeugs und einer Längsachse des Anhängers kann hierbei eine elektronische Ansteuereinheit einen Lenkeinschlag lenkbarer Räder des Zugfahrzeugs einstellen. Ein von einem Fahrer mittels einer Lenkhandhabe an den lenkbaren Rädern vorgegebener Lenkwinkel kann so korrigiert werden. Hierbei wird bevorzugt eine Steer-by-wire-Lenkung eingesetzt. Der Deichselwinkel wird mittels Abstandsensoren am Zugfahrzeug bestimmt, welche üblicherweise einen Einparkvorgang eines Kraftfahrzeugs unterstützende Signale liefern. Mittels der Ansteuereinheit wird also an den lenkbaren Rädern des Zugfahrzeugs ein Stabilisierungslenkwinkel eingestellt, welcher dem mittels der Lenkhandhabe vorgegebenen Lenkwinkel gleichgerichtet oder gegensinnig sein kann.
Als nachteilig bei einer derartigen Stabilisierungseinrichtung ist der Umstand anzusehen, dass eine Steer-by-wire-Lenkung besonders hohe Anforderungen an eine Ausfallsicherheit der Lenkung stellen muss.
Wird der Stabilisierungslenkwinkel an dem lenkbaren Rad mittels einer Überlagerungseinheit einer Servolenkung eingestellt, so müssen sich beim Einstellen des Stabilisierungswinkels ergebene Drehmomente über die Lenkhandhabe und somit über den Fahrer abgestützt werden. Dies beeinträchtigt den Fahrkomfort für den Fahrer der Zugfahrzeugs.
Es sei auf die DE 10 2008 004 159 A1 , welche denselben Anmeldetag aufweist wie die vorliegende Patentanmeidung, verwiesen. Die DE 10 2008 004 159 A1 beschreibt ein Verfahren zum Unterstützen eines Fahrers beim Manövrieren eines Zugfahrzeugs für einen Anhänger oder Auflieger. Hierbei wird an der Hinterachse des Zugfahrzeugs ein Unterstützungslenkwinkel gegensinnig zu einem mittels einer Lenkhandhabe an einem lenkbaren Vorderrad des Zugfahrzeugs vorgegebenen Lenkwinkel eingestellt. Dadurch beansprucht das Zugfahrzeug insbesondere beim Manövrieren des Anhängers oder Aufliegers bei einer Rückwärtsfahrt besonders wenig seitlichen Manövrierraum.
Des Weiteren beschreibt die DE 10 2008 004 160 A1 , welche denselben Anmeldetag aufweist, wie die vorliegende Patentanmeldung, ein Verfahren zum Unterstützen eines Fahrers beim Manövrieren eines Zugfahrzeugs für einen Anhänger oder einen Auflieger, bei welchem mittels einer Auswahleinrichtung ein an der Hinterachse des Zugfahrzeugs eingestellter Zusatzlenkwinkel wahlweise als Stabilisierungslenkwinkel oder als Unterstützungslenkwinkel eingestellt wird. Für eine weitergehende Offenbarung sei hier auf die DE 10 2008 004 160 A1 verwiesen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Stabilisierungseinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche ein besonders komfortables und sicherheitstechnisch einfaches Rückwärtsfahren des Zugfahrzeugs mit dem Anhänger oder Auflieger ermöglicht.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Stabilisierungseinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch ein Verfahren zum Stabilisieren einer Rückwärtsfahrt eines Zugfahrzeugs mit einem Anhänger oder Auflieger mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
Bei der erfindungsgemäßen Stabilisierungseinrichtung zum Stabilisieren einer Rückwärtsfahrt eines Zugfahrzeugs mit einem Anhänger oder Auflieger, wobei mittels einer Lenkhandhabe ein Lenkwinkel zumindest eines lenkbaren Rades des Zugfahrzeugs vorgebbar ist, und wobei in Abhängigkeit zumindest von dem vorgebbaren Lenkwinkel mittels einer Ansteuereinheit ein Stabilisierungslenkwinkel einstellbar ist, ist vorgesehen, dass die Ansteuereinheit dazu ausgelegt ist, den Stabilisierungslenkwinkel an einer Hinterachse des Zugfahrzeugs einzustellen.
Da der an der Hinterachse des Zugfahrzeugs eingestellte Stabilisierungslenkwinkel besonders direkt auf den angehängten Anhänger oder Auflieger wirkt, ist ein besonders komfortables, einfaches und durch einen Fahrer des Zugfahrzeugs leicht beherrschbares Rückwärtsfahren des Zugfahrzeugs ermöglicht.
Beim rückwärtigen Einlenken des Zugfahrzeugs in eine Kurve muss an mittels der Lenkhandhabe lenkbaren Vorderrädern des Zugfahrzeugs nicht ein gegensinnig zum Drehsinn der Kurve ausgerichteter Lenkwinkel eingestellt werden, um den Anhänger oder Auflieger in die Kurve einzulenken. Darüber hinaus muss der Fahrer keine Drehmomente an der Lenkhandhabe abstützen, welche bei einem Stabilisieren mittels einer Überlagerungslenkung anstelle einer Hinterachslenkung aus dem Einstellen des Stabilisierungslenkwinkels mittels einer Überlagerungseinheit an den lenkbaren Vorderrädern des Zugfahrzeugs resultieren.
Darüber hinaus ist das Einstellen des Stabilisierungslenkwinkels an der Hinterachse des Zugfahrzeugs mit einem vergleichsweise geringen sicherheitstechnischen Aufwand umsetzbar. Der für ein ausfallsicheres Auslegen einer Steer-by-wire-Lenkung notwendige Aufwand kann entfallen.
Des Weiteren wird durch das vergleichsweise direkte Wirken des an der Hinterachse des Zugfahrzeugs eingestellten Stabilisierungslenkwinkels auf die Bewegung des Anhängers von dem Zugfahrzeug ein besonders geringer seitlicher Manövrierraum beansprucht.
Bei der Erfindung ist eine Kommunikationseinrichtung vorgesehen, welche dazu ausgelegt ist, das Einstellen des Stabilisierungslenkwinkels zu kommunizieren. Die Kommunikationseinrichtung kann eine geeignete Mensch-Maschine-Schnittstelle (HMI, Human-Machine-Interface) sein, welche einen Bildschirm, einen Touchscreen, eine Taste, einen Schalter und/oder eine Sprachausgabeeinrichtung aufweisen kann.
So kann dem Fahrer kommuniziert werden, dass an der Hinterachse des Zugfahrzeugs ein Stabilisierungslenkwinkel eingestellt wird und/oder dass der maximal einstellbare Stabilisierungswinkel nicht ausreicht, die Differenz zwischen dem tatsächlich vorliegenden Deichselwinkel und einem korrespondierenden Deichselwinkel auf den Wert Null zu verringern. Der korrespondierende Deichselwinkel ist der Winkel zwischen einer Längsachse des Anhängers oder Aufliegers und einer Längsachse des Zugfahrzeugs, welcher sich bei einer Vorwärtsfahrt mit konstantem Lenkwinkel des zumindest einen lenkbaren Rades einstellt. Ebenso kann dem Fahrer kommuniziert werden, welche Größe der eingestellte Stabilisierungslenkwinkel aufweist und/oder wie weit der tatsächlich vorliegende Deichselwinkel von dem korrespondierenden Deichselwinkel abweicht.
Erfindungsgemäß ist die Kommunikationseinrichtung dazu ausgelegt, insbesondere mit optischen, akustischen und/oder haptischen Mitteln, eine Winkelgröße des mittels der Lenkhandhabe vorzugebenen, für das Stabilisieren der Rückwärtsfahrt mittels des Einstellens des Stabilisierungslenkwinkels geeigneten Lenkwinkels zu kommunizieren. Dadurch kann dem Fahrer kommuniziert werden, welchen Lenkwinkel er mittels der Lenkhandhabe an den Vorderrädern des Zugfahrzeugs vorgeben müsste, um ein Einstellen des Stabilisierungslenkwinkels zu ermöglichen, welches die Rückwärtsfahrt auf der Kreisbahn mit konstantem Radius oder auf der geradlinigen Trajektorie ermöglicht. Beim Rückwärtsfahren auf der Kreisbahn mit dem konstanten Radius und beim Rückwärtsfahren auf der geradlinigen Trajektorie befindet sich der Anhänger in einem instabilen Gleichgewicht.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist eine Berechnungseinrichtung vorgesehen, welche dazu ausgelegt ist, in Abhängigkeit von dem mittels der Lenkhandhabe vorgebbaren Lenkwinkel des zumindest einen lenkbaren Rades des Zugfahrzeugs den korrespondierenden Deichselwinkel zwischen einer Längsachse des Anhängers oder Aufliegers und einer Längsachse des Zugfahrzeugs zu berechnen, welcher sich bei einer Vorwärtsfahrt mit konstantem Lenkwinkel des zumindest einen lenkbaren Rades einstellt.
Beim Einstellen des korrespondierenden Deichselwinkels befindet sich der Anhänger beim Rückwärtsfahren des Zugfahrzeugs mit dem Anhänger in einem instabilen Gleichgewicht bei welchem es zu keinem Ausbrechen des Anhängers, also zu keinem Abweichen von einer durch die Rückwärtsfahrt des Anhängers beschriebenen Kreisbahn mit konstantem Radius oder einer geradlinigen Trajektorie kommt.
Bei der Vorwärtsfahrt des Zugfahrzeugs mit einem an den Vorderrädern vorgegebenen Lenkwinkel des Zugfahrzeugs stellt sich der korrespondierende Deichselwinkel als konstanter Deichselwinkel automatisch ein, sofern die Vorwärtsfahrt ausreichend lange erfolgt. Der an den Vorderrädern des Zugfahrzeugs mittels der Lenkhandhabe vorgegebene Lenkwinkel und der korrespondierende, bei der Vorwärtsfahrt konstante Deichselwinkel beschreiben einen stabilen Gleichgewichtszustand für die Vorwärtsfahrt.
Genau dieser mit dem vorgegebenen Lenkwinkel korrespondierende Deichselwinkel ermöglicht auch bei der Rückwärtsfahrt ein Spurhalten des Anhängers auf einer konstanten Kreisbahn, wobei jedoch bei der Rückwärtsfahrt ein instabiles Gleichgewicht herrscht. Dieser korrespondierende Deichselwinkel wird mittels der Berechnungseinheit berechnet, so dass für den einzustellenden Stabilisierungslenkwinkel eine Bezugsgröße gegeben ist. Selbstverständlich kann der korrespondierende Deichselwinkel auch mittels einer Kennlinie und/oder mittels eines Kennlinienfelds bestimmt werden.
Der korrespondierende Deichselwinkel ist abhängig von geometrischen Größen des Zugfahrzeugs und des Anhängers oder Aufliegers sowie von dem vorgegebenen Lenkwinkel.
Des Weiteren ist es von Vorteil, wenn eine, insbesondere eine Messeinrichtung und/oder eine Modellierungseinheit umfassende, Ermittlungseinheit vorgesehen ist, welche dazu ausgelegt ist, einen tatsächlich vorliegenden Deichselwinkel zu ermitteln. Zum Ermitteln des tatsächlich vorliegenden Deichselwinkels können als Messeinrichtung bereits am Zugfahrzeug vorhandene Sensoren genutzt werden, etwa ein Abstandssensor zum Unterstützen eines Einparkvorgangs, ein Bildsensor, eine Kamera oder dergleichen.
Alternativ ist es vorstellbar, den tatsächlich vorliegenden Deichselwinkel mittels der Modellierungseinheit zu bestimmen. Hierbei kann aus einer anhängerspezifischen Geometrie sowie durch Heranziehen geometrischer Größen des Zugfahrzeugs, welche etwa einen Abstand von der Hinterachse zu einem Kugelkopf einer Anhängerkupplung und einen Radstand umfassen, der tatsächlich vorliegende Deichselwinkel mathematisch bestimmt werden. Selbstverständlich ist hierbei zudem als Eingangsgröße der mittels der Lenkhandhabe an den Vorderrädern des Zugfahrzeugs eingestellte Lenkwinkel zu berücksichtigen. Aufgrund des instabilen Verhaltens des Anhängers ist ein durch die Modellierungseinheit zu nutzendes Modell sehr exakt zu bilden. Durch Bestimmen des tatsächlich vorliegenden Deichselwinkels kann ermittelt werden, ob bei der tatsächlich vorliegenden Deichselwinkel bei der Rückwärtsfahrt konstant bleiben wird, das heißt ob er dem korrespondierenden Deichselwinkel entspricht.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist weiterhin eine Regelungseinrichtung vorgesehen, welche dazu ausgelegt ist, den Stabilisierungslenkwinkel zu ermitteln, bei dessen Einstellen mittels der Ansteuereinheit eine Differenz zwischen dem tatsächlich vorliegenden Deichselwinkel und dem korrespondierenden Deichselwinkel, insbesondere auf einen Wert Null, verringerbar ist. Dadurch ist es ermöglicht, durch Einstellen des Stabilisierungslenkwinkels den tatsächlich vorliegenden Deichselwinkel dem korrespondierenden Deichselwinkel anzunähern, so dass beim Übereinstimmen des tatsächlich vorliegenden Deichselwinkels mit dem korrespondierenden Deichselwinkel auf ein weiteres Einstellen des Stabilisierungslenkwinkels verzichtet werden kann.
Ebenso kann durch Verringern der Differenz zwischen dem tatsächlich vorliegenden Deichselwinkel und dem korrespondierenden Deichselwinkel der Anhänger beim Rückwärtsfahren auf einer stabilen Kreisbahn gehalten und so ein weiteres Ausscheren des Anhängers vermieden werden.
Dadurch muss der Fahrer das instabile Gleichgewicht des Anhängers nicht eigenständig, das heißt mittels der Lenkhandhabe einregeln. Durch das Stabilisieren mittels des Einstellens des Stabilisierungslenkwinkels an der Hinterachse des Zugfahrzeugs ist ein Verhalten eines Gespanns aus Zugfahrzeug und Anhänger oder Auflieger an ein Verhalten des Zugfahrzeugs ohne Anhänger oder Auflieger bei der Rückwärtsfahrt angenähert.
Des Weiteren hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn eine Vergleichseinrichtung vorgesehen ist, welche dazu ausgelegt ist, den zum Verringern der Differenz zwischen dem tatsächlich vorliegenden Deichselwinkel und dem korrespondierenden Deichselwinkel ein zustellenden Stabilisierungslenkwinkel mit einem maximal einstellbaren Stabilisierungslenkwinkel zu vergleichen. Dadurch kann festgestellt werden, ob der maximal einstellbare Stabilisierungslenkwinkel ausreicht, den tatsächlich vorliegenden Deichselwinkel mit dem korrespondierenden Deichselwinkel in Übereinstimmung zu bringen.
In vorteilhaftere Weise weist der maximal einstellbare Stabilisierungslenkwinkel einen Betrag von ≤ 35°, bevorzugt von ≤ 10°, noch bevorzugter von ≤ 5° auf. Mit einem maximal einstellbaren Stabilisierungslenkwinkel von 35° wäre bei dem Zugfahrzeug eine Lenkbarkeit der Hinterräder gegeben, welche einer Lenkbarkeit von Vorderrädern bei einem aus dem Serienfahrzeugbau bekannten Personenkraftwagen entspricht. Damit wären sämtliche an einer Vorderachse einstellbare, mittels der Lenkhandhabe vorgebbaren Lenkwinkel durch Einstellen des Stabilisierungslenkwinkels an der Hinterachse des Zugfahrzeugs korrigierbar.
Für Personenkraftwagen des Serienfahrzeugbaus ist jedoch ein maximaler Stabilisierungslenkwinkel von ≤ 10°, insbesondere von ≤ 5°, anzustreben, um den durch die Hinterachse beanspruchten Bauraum zu beschränken. Ansonsten würde ein etwa für einen Kofferraum des Personenkraftwagens zur Verfügung stehendes Volumen unverhältnismäßig stark eingeschränkt.
Zum Stabilisieren der Rückwärtsfahrt des Zugfahrzeugs mit dem Anhänger oder Auflieger ist es ausreichend, an der Hinterachse des Zugfahrzeugs vergleichsweise geringe Stabilisierungslenkwinkel einzustellen, da an der Hinterachse eingestellte Stabilisierungslenkwinkel direkter auf den Anhänger wirken, als an der Vorderachse des Zugfahrzeugs eingestellte Lenkwinkel. Ein im Vergleich zum mittels der Lenkhandhabe an den Vorderrädern des Zugfahrzeugs eingestellten Lenkwinkel geringerer Stabilisierungslenkwinkel, welcher an der Hinterachse des Zugfahrzeugs eingestellt wird, bewirkt ein seitliches Bewegen des Kugelkopfes der Anhängerkupplung um eine Strecke gleicher Länge.
Die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Stabilisierungseinrichtung beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen und Vorteile gelten auch für das erfindungsgemäße Verfahren zum Stabilisieren einer Rückwärtsfahrt eines Zugfahrzeugs mit einem Anhänger oder Auflieger.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnungen, in welchen gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen sind. Dabei zeigen:
1 ein Zugfahrzeug mit einem Anhänger, welches bei einer Rückwärtsfahrt in verschiedenen Positionen entlang einer geschwungenen Trajektorie dargestellt ist;
2 eine stark schematisierte Darstellung des Zugfahrzeugs mit dem Anhänger gemäß 1 bei einer Kurvenfahrt auf einer Kreisbahn mit konstantem Radius; und
3 das Zugfahrzeug mit dem Anhänger gemäß 2, wobei ein tatsächlich vorliegender Deichselwinkel größer ist als ein Deichselwinkel, welcher ein Bewegen des Anhängers auf der Kreisbahn mit konstantem Radius bei der Rückwärtsfahrt des Zugfahrzeugs mit dem Anhänger ermöglicht.
1 zeigt ein dem Stand der Technik gemäßes Zugfahrzeug 10 mit einem Anhänger 12. Eine Richtung einer Rückwärtsfahrt 14 eines das Zugfahrzeug 10 und den Anhänger 12 umfassenden Gespanns ist in 1 durch einen Pfeil dargestellt. Der Anhänger 12 wird bei der Rückwärtsfahrt 14 gemäß 1 im Wesentlichen entlang einer geradlinigen Trajektorie 16 bewegt. Hierfür ist es gemäß 1 notwendig, an Vorderrädern 18 des Zugfahrzeugs 10 mittels eines vorliegend nicht gezeigten Lenkrads Lenkwinkel einzustellen, welche ein vergleichsweise großes Abweichen des Zugfahrzeugs 10 von der geradlinigen Trajektorie 16 entlang einer geschwungenen Trajektorie 20 notwendig machen.
Dieses Vorgeben der Lenkwinkel an den Vorderrädern 18 stellt für einen Fahrer des Zugfahrzeugs 10 eine komplizierte und oftmals ungewohnte Regelaufgabe dar. Aus 1 geht hervor, dass zum Stabilisieren der Rückwärtsfahrt 14 des Anhängers 12 Lenkwinkel an den Vorderrädern 18 des Zugfahrzeugs 10 einzustellen sind, welche einer gewünschten Bewegung des Anhängers 12 gegensätzlich sind. Zudem sind oftmals vergleichsweise große Lenkwinkel mittels des Lenkrads den Vorderrädern 18 des Zugfahrzeugs 10 vorzugeben, wodurch ein vergleichsweise großer seitlicher Manövrierraum durch das Zugfahrzeug 10 beansprucht wird.
In 2 sind das Zugfahrzeug 10 und der Anhänger 12 stark schematisiert bei einer Kurvenfahrt auf einer Kreisbahn 22 mit konstantem Radius 24 um einen Drehpunkt 26 dargestellt. Die Kreisbahnen 22, welche jeweils das Zugfahrzeug 10 und der Anhänger 12 beschreiben, sind bezüglich des Drehpunkts 26 konzentrisch.
Bei dem Zugfahrzeug 10 ist ein Radstand 28 einem Abstand zwischen einer die Vorderräder 18 tragenden Vorderachse und einer Hinterräder tragenden Hinterachse gleich. In 2 ist zudem eine Länge eines Abstands 30 zwischen der Hinterachse und einem Kugelkopf 32 eine Anhängerkupplung dargestellt. Von dem Kugelkopf 32 ist eine zwei Räder des Anhängers 12 tragende Querachse des Anhängers 12 mit einem Abstand 34 beabstandet.
Eine Längsachse 36 des Zugfahrzeugs 10 und eine Längsachse 38 des Anhängers 12 schließen gemäß 2 einen Deichselwinkel 40 ein. Beim Bewegen des Anhängers 12 und des Zugfahrzeugs 10 auf den Kreisbahnen 22 mit dem konstanten Radius 24 korrespondiert der Deichselwinkel 40 mit einem Lenkwinkel 42, um welchen die Vorderräder 18 bezüglich der Längsachse 36 des Zugfahrzeugs 10 eingeschlagen sind.
Der in 2 gezeigte, mit dem Lenkwinkel 42 korrespondierende Deichselwinkel 40 ermöglicht ein Rückwärtsfahren des Anhängers 12 auf der Kreisbahn 22 mit dem konstanten Radius 24, wobei der Anhänger 12 sich in einem instabilen Gleichgewicht befindet. In 2 ist zudem eine Ausrichtung des Anhängers 12 dargestellt, bei welcher sich der Anhänger 12 beim Rückwärtsfahren in einem stabilen Gleichgewicht befinden würde. Der mit dem stabilen Gleichgewicht korrespondierende Deichselwinkel 40 würde jedoch in der Praxis zu einer Kollision des Anhängers 12 mit dem Zugfahrzeug 10 führen.
Daher muss für die Rückwärtsfahrt 14 auf der Kreisbahn 22 mit dem konstanten Radius 24 der mit dem Lenkwinkel 42 korrespondierende Deichselwinkel 40 in einem instabilen Gleichgewicht gehalten werden.
Gemäß 3 schließt die Längsachse 38 des Anhängers 12 mit der Längsachse 36 des Zugfahrzeugs 10 einen tatsächlich vorliegenden Deichselwinkel 44 ein, welcher größer ist als der mit dem Lenkwinkel 42 korrespondierender Deichselwinkel 40. Zum Bestimmen des tatsächlich vorliegenden Deichselwinkels 44 weist das Zugfahrzeug 10 eine in 3 schematisch gezeigte Messeinrichtung 46 auf. Die Messeinrichtung 46 kann hierbei Abstandssensoren und/oder eine Kamera umfassen.
Darüber hinaus ist dem Zugfahrzeug 10 eine Berechnungseinheit 48 zugeordnet, mittels welcher der mit dem Lenkwinkel 42 korrespondierende Deichselwinkel 40 berechenbar ist, bei welchem ein Bewegen des Anhängers 12 auf der Kreisbahn 22 mit dem konstanten Radius 24 um den Drehpunkt 26 ermöglicht ist.
Des Weiteren weist das Zugfahrzeug 10 eine Regelungseinrichtung 50 auf, mittels welcher ein Stabilisierungslenkwinkel 52 ermittelbar ist. Der Stabilisierungslenkwinkel 52 wird hierbei an der Hinterachse des Zugfahrzeugs 10 eingestellt und ist gemäß dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel zu dem an der Vorderachse des Zugfahrzeugs 10 eingestellten Lenkwinkel 42 gegensinnig. Selbstverständlich ist es möglich, den Stabilisierungslenkwinkel 52 an der Hinterachse des Zugfahrzeugs 10 gleichsinnig zu dem Lenkwinkel 42 einzustellen, wenn dies zum Stabilisieren der Rückwärtsfahrt des Anhängers 12 erforderlich ist. Dies wäre beispielsweise der Fall, wenn der tatsächlich vorliegenden Deichselwinkels 44 kleiner ist als der korrespondierende Deichselwinkel 40. Zum Einstellen des Stabilisierungslenkwinkels 52 an der Hinterachse des Zugfahrzeugs 10 ist dem Zugfahrzeug 10 eine Ansteuereinheit 53 zugeordnet.
Durch das Einstellen des gegensinnigen Stabilisierungswinkels 52 ist es möglich, eine Differenz zwischen dem tatsächlich vorliegenden Deichselwinkel 44 und dem mit dem Lenkwinkel 42 korrespondierenden Deichselwinkel 40 zu verringern. Dadurch kann ein Stabilisieren des Anhängers 12 bei der Rückwärtsfahrt 14 erreicht werden.
Für den Fall, dass der tatsächlich vorliegende Deichselwinkel 44 kleiner ist, als der mit dem Lenkwinkel 42 korrespondierende Deichselwinkel 40 wird an der Hinterachse der Stabilisierungslenkwinkel 52 gleichsinnig zu dem Lenkwinkel 42 eingestellt.
Der Stabilisierungslenkwinkel 52 wird an der Hinterachse des Zugfahrzeugs 10 eingestellt, indem Hinterräder des Zugfahrzeugs 10 relativ zu der Längsachse 36 eingeschlagen werden. Durch das Einstellen des Stabilisierungslenkwinkels 52 kann ein stabiler, tatsächlich vorliegender Deichselwinkel 44 eingestellt werden. Ziel ist es jedoch eine Differenz zwischen dem tatsächlich vorliegenden Deichselwinkel 44 und dem korrespondierenden Deichselwinkel 40 auf einen Wert Null zu verringern, so dass auf ein fortwährendes Einstellen des Stabilisierungslenkwinkels 52 verzichtet werden kann.
Dem Zugfahrzeug 10 ist des Weiteren eine Vergleichseinrichtung 54 zugeordnet, mittels welcher ein maximal einstellbarer Stabilisierungswinkel 52 mit dem zum Verringern der Differenz zwischen dem tatsächlich vorliegenden Deichselwinkel 44 und dem korrespondierenden Deichselwinkel 40 einzustellenden Stabilisierungslenkwinkel 52 verglichen wird. Da vorliegend der maximal einstellbare Stabilisierungslenkwinkel 52 einen Betrag von 5° aufweist, kann der maximal einstellbare Stabilisierungslenkwinkel 52 gegebenenfalls nicht ausreichen, den tatsächlich vorliegenden Deichselwinkel 44 mit dem korrespondierenden Deichselwinkels 40 in Übereinstimmung zu bringen.
Selbstverständlich kann es in alternativen Ausführungsformen des Zugfahrzeugs 10 vorgesehen sein, maximal einstellbare Stabilisierungslenkwinkel 52 zuzulassen, deren Betrag einem Betrag des an der Vorderachse einstellbaren Lenkwinkels 42 gleich oder größer ist. Dies würde jedoch bei einem als Personenkraftwagen ausgebildeten Zugfahrzeug 10 etwa ein Platzangebot in einem Kofferraum stark einschränken.
Ist der mittels der Regelungseinrichtung 50 ermittelte Stabilisierungslenkwinkel 52, bei dessen Einstellen die Differenz zwischen dem tatsächlich vorliegenden Deichselwinkel 44 und dem korrespondierenden Deichselwinkel 40 auf den Wert Null verringerbar ist, größer als der maximal einstellbare Stabilisierungslenkwinkel 52, so wird dies mittels einer Kommunikationseinrichtung 56 dem Fahrer des Zugfahrzeugs 10 kommuniziert.
Mittels der Kommunikationseinrichtung 56 kann dem Fahrer zudem etwa durch ein optisches, akustisches und/oder haptisches Signal angezeigt werden, welcher Lenkwinkel 42 an der Vorderachse des Zugfahrzeugs 10 eingestellt werden müsste, um ein Stabilisieren der Rückwärtsfahrt 14 mittels des Einstellens des Stabilisierungslenkwinkels 52 zu ermöglichen.
Selbstverständlich können in alternativen Ausführungsformen die Messeinrichtung 46, die Berechnungseinheit 48, und/oder die Vergleichseinrichtung 54 dem Anhänger 12 zugeordnet sein.

Claims

Stabilisierungseinrichtung zum Stabilisieren einer Rückwärtsfahrt (14) eines Zugfahrzeugs (10) mit einem Anhänger (12) oder Auflieger, wobei mittels einer Lenkhandhabe ein Lenkwinkel (42) zumindest eines lenkbaren Rades des Zugfahrzeugs (10) vorgebbar ist, und wobei in Abhängigkeit zumindest von dem vorgebbaren Lenkwinkel (42) mittels einer Ansteuereinheit (53) ein Stabilisierungslenkwinkel (52) an einer Hinterachse des Zugfahrzeugs (10) einstellbar ist, wobei eine Kommunikationseinrichtung (56) vorgesehen ist, welche dazu ausgelegt ist, das Einstellen des Stabilisierungslenkwinkels (52) zu kommunizieren, dadurch gekennzeichnet, dass die Kommunikationseinrichtung (56) dazu ausgelegt ist, eine Winkelgröße des mittels der Lenkhandhabe vorzugebenen Lenkwinkels (42) zu kommunizieren, welcher für das Stabilisieren der Rückwärtsfahrt (14) mittels des Einstellens des Stabilisierungslenkwinkels (52) geeignet ist.
Stabilisierungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Berechnungseinheit (48) vorgesehen ist, welche dazu ausgelegt ist, in Abhängigkeit von dem mittels der Lenkhandhabe vorgebbaren Lenkwinkel (42) des zumindest einen lenkbaren Rades des Zugfahrzeugs (10) einen korrespondierenden Deichselwinkel (40) zwischen einer Längsachse (38) des Anhängers (12) oder Aufliegers und einer Längsachse (36) des Zugfahrzeugs (10) zu berechnen, welcher sich bei einer Vorwärtsfahrt mit konstantem Lenkwinkel (20) des zumindest einen lenkbaren Rades einstellt.
Stabilisierungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine, insbesondere eine Messeinrichtung (46) und/oder eine Modellierungseinheit umfassende, Ermittlungseinheit vorgesehen ist, welche dazu ausgelegt ist, einen tatsächlich vorliegenden Deichselwinkel (44) zu ermitteln.
Stabilisierungseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Regelungseinrichtung (50) vorgesehen ist, welche dazu ausgelegt ist, den Stabilisierungslenkwinkel (52) zu ermitteln, bei dessen Einstellen mittels der Ansteuereinheit (53) eine Differenz zwischen dem tatsächlich vorliegenden Deichselwinkel (44) und dem korrespondierenden Deichselwinkel (40), insbesondere auf einen Wert Null, verringerbar ist.
Stabilisierungseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vergleichseinrichtung (54) vorgesehen ist, welche dazu ausgelegt ist, den zum Verringern der Differenz zwischen dem tatsächlich vorliegenden Deichselwinkel (44) und dem korrespondierenden Deichselwinkel (40) einzustellenden Stabilisierungslenkwinkel (52) mit einem maximal einstellbaren Stabilisierungslenkwinkel (52) zu vergleichen.
Stabilisierungseinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der maximal einstellbare Stabilisierungslenkwinkel (52) einen Betrag von ≤ 35°, bevorzugt von ≤ 10°, noch bevorzugter von ≤ 5° aufweist.
Stabilisierungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kommunikationseinrichtung (56) dazu ausgelegt ist, die Winkelgröße des mittels der Lenkhandhabe vorzugebenen, für das Stabilisieren der Rückwärtsfahrt (14) mittels des Einstellens des Stabilisierungslenkwinkels (52) geeigneten Lenkwinkels (42) mit optischen, akustischen und/oder haptischen Mitteln zu kommunizieren.
Verfahren zum Stabilisieren einer Rückwärtsfahrt (14) eines Zugfahrzeugs (10) mit einem Anhänger (12) oder Auflieger, wobei mittels einer Lenkhandhabe ein Lenkwinkel (42) zumindest eines lenkbaren Rades des Zugfahrzeugs (10) vorgegeben wird, und wobei in Abhängigkeit zumindest von dem Lenkwinkel (42) mittels einer Ansteuereinheit (53) ein Stabilisierungslenkwinkel (52) an einer Hinterachse des Zugfahrzeugs (10) eingestellt wird, wobei das Einstellen des Stabilisierungslenkwinkels (52) kommuniziert wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine Winkelgröße des mittels der Lenkhandhabe vorzugebenen Lenkwinkels (42) kommuniziert wird, welcher für das Stabilisieren der Rückwärtsfahrt (14) mittels des Einstellens des Stabilisierungslenkwinkels (52) geeignet ist.