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Technisches Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung
zum Erfassen der Schwankung eines Fahrzeugs. Die vorliegende Erfindung
bezieht sich ebenso auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verringern
der Schwankung eines Fahrzeugs.
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Hintergrund der Erfindung
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Es
können
Fälle auftreten,
in denen ein Fahrzeug zu schwanken beginnt. Ein derartiges Schwanken
kann zu einer Vielfalt von Schwierigkeiten führen, die vorzugsweise vermieden
werden sollen. Zum Beispiel kann ein Anhänger an der Hinterseite eines Fahrzeugs
angebracht werden, um beispielsweise unter Verwendung einer Kupplungskonfiguration
vom Typ Kugel und Aufnehmer, einer Kupplungsaufhängungszusatzausstattung oder
dergleichen gezogen zu werden. Wird der Anhänger instabil, dann schwingt
er lateral mit einer Frequenz und Amplitude, die von dem Reibungskoeffizienten
der Straßenoberfläche und
der Masse des Anhängers
einschließlich irgendeiner
durch den Anhänger
beförderten
Nutzlast abhängen.
Sodann wird eine laterale Schwingungskraft durch die Rangierkupplung
zu dem Zugfahrzeug übertragen.
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Somit
liegt ein Bedarf vor, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erfassen
der Schwankung eines Fahrzeugs und zum geeigneten Verringern der Schwankung
des Fahrzeugs, falls das Fahrzeug ein Schwanken durchmacht, bereit
zu stellen.
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Kurzfassung der Erfindung
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Gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung umfasst ein Verfahren zum Steuern eines Fahrzeugs
ein Bestimmen, ob ein Fahrzeug ein Schwanken durchmacht, und falls
das Fahrzeug das Schwanken durchmacht, ein Verringern eines Drehmoments
einer Maschine des Fahrzeugs und/oder ein Anlegen von unabhängigen Bremskräften an
jedes Rad des Fahrzeugs.
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Gemäß einer
weiteren Ausgestaltung umfasst ein Fahrzeug eine Maschine; eine
Vielzahl von Rädern;
ein Bremssystem, das zu einem Anlegen von unabhängigen Bremskräften an
jedes Rad konfiguriert ist; und eine Steuereinrichtung, die zu einem Steuern
der Maschine und des Bremssystems konfiguriert ist, wobei die Steuereinrichtung
konfiguriert ist, zu bestimmen, ob das Fahrzeug schwankt; und falls
das Fahrzeug ein Schwanken durchmacht, das Drehmoment der Maschine
zu verringern und/oder unabhängige
Bremskräfte
an jedes Rad anzulegen.
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Dem
gemäß werden
das Verfahren und die Vorrichtung zum Erfassen der Schwankung des Fahrzeugs
und zum geeigneten Verringern der Schwankung des Fahrzeugs, falls
das Fahrzeug das Schwanken durchmacht, erreicht.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Verschiedene
Ausführungsbeispiele
des Verfahrens und der Vorrichtung, die hier offenbart sind, werden
nachstehend in Bezug auf die unten kurz beschriebenen Zeichnungen
beschrieben, in denen gleiche Elemente und Merkmale durch gleiche Bezugszeichen
ausgewiesen sind. Es zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung eines Beispiels eines Fahrzeugs, das mit
der oder dem hier beschriebenen Schwankungserfassungs- und Verringerungsvorrichtung
oder -system ausgestattet ist,
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2 schematisch
ein Ausführungsbeispiel des
Systems oder der Vorrichtung zum Verringern der Schwankung eines
Zugfahrzeugs und eines Anhängers,
wie hier offenbart,
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3 eine
schematische Darstellung eines Beispiels eines hier offenbarten
Fahrzeugschwankungs-/Schwingungserfassungsvorgangs,
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4 schematisch
einen Fahrzeugschwankungs-/Schwingungserfassungsvorgang,
der einen Teil des in 3 gezeigten Fahrzeugschwankungs-/Schwingungserfassungsvorgangs
bildet,
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5 schematisch
eine Fahrzeugschwankungs-/Schwingungs-Eingabe/Ausgabesteuerlogik, die einen
Teil des Fahrzeugschwankungs-/Schwingungserfassungsvorgangs gemäß 4 bildet,
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6 schematisch
einen Fahrzeugschwankungs-/Schwingungserfassungs-
und Verringerungsvorgang, der einen Teil des in 3 gezeigten
Fahrzeugschwankungs-/Schwingungserfassungsvorgangs
bildet, und
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7 schematisch
Bremskräfte
auf ein Zugfahrzeug.
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Ausführliche Beschreibung
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1 zeigt
schematisch eine Gesamtstruktur eines Fahrzeugs 101, das
die hier offenbarte Fahrzeugschwankungserfassungs- und Verringerungsvorrichtung
umfasst. Die hier offenbarte Fahrzeugschwankungserfassungs- und Verringerungsvorrichtung
findet in Verbindung mit einem einen Anhänger ziehenden Fahrzeug eine
nützliche
Anwendung, da der Anhänger
selbst schwanken und somit eine Schwankung in das den Anhänger ziehende Fahrzeug
induzieren kann. Somit wird nachstehend ein Ausführungsbeispiel der Fahrzeugschwankungserfassungs-
und Verringerungsvorrichtung beschrieben, wie sie in einem einen
Anhänger
ziehenden Fahrzeug verwendet wird. Die hier offenbarte Fahrzeugschwankungserfassungs-
und Verringerungsvorrichtung ist jedoch nicht in dieser Hinsicht
eingeschränkt,
da sie ebenso bei der Erfassung und Verringerung einer Fahrzeugschwankung
anwendbar ist, die von anderen schwankungsinduzierenden Einflüssen als
einem Anhänger
herrührt.
Es können
zum Beispiel Fälle
von unerwünschtem
Fahrzeugschwanken oder -Schwingen auftreten, wenn ein Fahrzeug ein
anderes Fahrzeug zieht, wie im Falle eines Fahrzeugs, wie eines
Tiefladers mit einem vergleichsweise langen Achsstand, oder mittels
anderer schwankungsinduzierender Einflüsse auf ein Fahrzeug.
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Eine
elektronische Steuereinheit ECU1 für ein Bremssystem, eine elektronische
Steuereinheit ECU2 für
ein Maschinensystem und eine Fahrzeugschwankungserfassungs-/Verringerungssteuereinheit
ECU3 sind miteinander durch einen Kommunikationsbus derart verbunden,
dass die Informationen für
jede Steuereinheit von den anderen Steuereinheiten zugeführt werden
können.
Ein Lenkwinkelsensor SA erfasst einen Lenkwinkel δsw eines
Lenkrads SW, ein Längsbeschleunigungssensor
GX erfasst eine Fahrzeuglängsbeschleunigung
Gx, ein Lateralbeschleunigungssensor GY erfasst eine Fahrzeuglateralbeschleunigung
Gy, und ein Gierratensensor YR erfasst eine Gierrate Yr des Fahrzeugs.
Raddrehzahlsensoren WSfr WSfl, WSrr, WSrl sind jeweils für jedes
Rad WHfr, WHfl, WHrr, WHrl vorgesehen. Diese Raddrehzahlsensoren
sind über
den Kommunikationsbus elektrisch mit jeder elektronischen Steuereinheit
ECU1 bis ECU3 verbunden, um die Sensorsignale zuzuführen. Ein
Bremsstellglied BRK wird entweder als Antwort auf eine Bremspedalbedienung oder
durch die Bremssystem-ECU1 unabhängig
von der Bremspedalbedienung betätigt.
Das Bremsstellglied BRK steuert im Allgemeinen die an jedes Rad angelegte
Bremskraft entweder als Antwort auf ein Drücken des Bremspedals oder unabhängig von
der Bremspedalbedienung als Antwort auf ein Signal von der Bremssystem-ECU1.
Ein Drucksensor PS ist in dem Bremsstellglied BRK zum Erfassen eines
Bedienbetrags des Bremspedals BP durch den Fahrer des Fahrzeugs
vorgesehen, um seinen erfassten Druck Pmc der Bremssystem-ECU1 zuzuführen. Die Bremskraftsteuerung
für die
Fahrzeugschwankungsverringerung kann selbst in einem Fall durchgeführt werden,
in dem der Fahrer des Fahrzeugs das Bremspedal BP nicht bedient
(d. h. unabhängig
von der Bremspedalbetätigung-/Bedienung).
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Das
Fahrzeug 101 beinhaltet eine Maschine 10, die
Informationen zu der elektronischen Steuereinheit ECU2 des Maschinensystems übertragen und
Befehle von der elektronischen Steuereinheit ECU2 des Maschinensystems
empfangen kann. Die Maschine kann irgendeine Brennkraftmaschine,
ein Elektromotor oder ein hybrides Brennkraftmaschinen-/Elektromotorensystem
sein.
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Wie
in 1 gezeigt, stellt jeder Raddrehzahlsensor ein
Signal Vwfr, Vwfl, Vwrr, Vwrl mit zu einer Drehzahl eines jeden
Rades proportionalen Impulsen bereit, d. h. ein Raddrehzahlsignal
wird der elektronischen Steuereinheit ECU1 des Bremssystems zugeführt, wobei
eine Fahrzeuggeschwindigkeit in der Längsrichtung des Fahrzeugs auf
der Grundlage der von den Raddrehzahlsensoren zugeführten Raddrehzahlsignale
berechnet wird. Der Bedienbetrag eines (nicht gezeigten) Beschleunigungspedals wird
durch einen Beschleunigungspedalsensor AP erfasst und durch den
Kommunikationsbus der elektronischen Steuereinheit ECU2 des Maschinensystems,
der elektronischen Steuereinheit ECU1 des Bremssystems und der elektronischen
Steuereinheit ECU3 für
die Fahrzeugschwankungserfassung/-Verringerung wie vorstehend beschrieben
zugeführt.
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Unter
Bezugnahme auf 2 werden die Fahrzeuggeschwindigkeit,
die Fahrzeuggierrate, der Lenkwinkel und die Lateral- sowie Längsbeschleunigung
in die elektronische Steuereinheit ECU3 für die Fahrzeugschwankungserfassung/-verringerung eingegeben.
Die elektronische Steuereinheit ECU3 für die Fahrzeugschwankungserfassung/-verringerung gibt
eine Maschinendrehmomentanforderung an die Maschinensystem-ECU2
und eine Bremsanforderung an die Bremssystem-ECU1 aus. Wie nachstehend
ausführlich
beschrieben, können
ein Erfassen und ein Verringern der Schwankung des Fahrzeugs unter
Verwendung der Fahrzeuggeschwindigkeit, der Fahrzeuggierrate, der
Fahrzeuglängsbeschleunigung,
der Fahrzeuglateralbeschleunigung und des Lenkradwinkels als Eingaben
in die elektronische Steuereinheit ECU3 für die Fahrzeugschwankungserfassung-/Verringerung
durchgeführt
werden. Es ist festzuhalten, dass es womöglich nicht nötig ist,
alle derartigen Eingaben zu verwenden, falls beispielsweise ein
Fahrzeug nicht mit einem Längsbeschleunigungssensor
GX, einem Lateralbeschleunigungssensor GY, und/oder ähnlichem
ausgestattet ist.
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Unter
Bezugnahme auf 3 beginnt ein Fahrzeugschwankungserfassungs-
und Verringerungsvorgang bei S110, in dem die Fahrzeuggeschwindigkeit,
die Fahrzeuggierrate, der Lenkradwinkel, die Fahrzeuglängsbeschleunigung
und die Fahrzeuglateralbeschleunigung als Eingaben in die ECU3 eingegeben
werden. Der Vorgang geht dann zu S120 über, in dem die Eingaben gefiltert
werden.
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Als
nächstes
wird bei S130 die Fahrerlenkabsicht auf der Grundlage der Eingabe
von dem Lenkwinkelsensor SA bestimmt. Hierbei wird die Richtung
der Fahrerlenkbedienung bestimmt, beispielsweise ob der Fahrer beabsichtigt,
in Richtung des Schwankens zu lenken. Der Vorgang geht dann zu S140 über, in
dem eine Fahrzeugschwankungs-/Fahrzeugschwingungserfassung
durchgeführt
wird. Die Fahrzeugschwingungs- oder Schwankungserfassung wird nachstehend
unter Bezugnahme auf 4 ausführlicher beschrieben.
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Der
Vorgang in 3 geht dann zu S150 über, in
dem in diesem beschriebenen Ausführungsbeispiel,
das ein einen Anhänger
ziehendes Fahrzeug mit einschließt, ein Fahrzeugschwankungs-/Schwingungs-Eingabe/Ausgabesteuerlogikvorgang
durchgeführt
wird. Der Eingabe/Ausgabesteuerlogikvorgang wird nachstehend unter
Bezugnahme auf 6 ausführlicher beschrieben. Nach S150
geht der Vorgang zu S160 über,
in dem die Brems- und Maschinendrehmomentsteuerung durchgeführt wird,
wonach der Vorgang zu S110 zu dem Eingeben von Signalen zurückkehrt.
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4 zeigt
die Fahrzeugschwankungs- oder Schwingungserfassung gemäß S140 in 3.
Wie in 4 gezeigt, beginnt die Vorgangsroutine bei S210 mit
den gefilterten Eingaben. Die gefilterten Eingaben beinhalten hierbei
die Gierrate Yr von dem Gierratensensor YR, die Fahrzeuglateralbeschleunigung oder
Gierrate Gy von dem Lateralbeschleunigungssensor GY und die Gierratenabweichung.
Die Gierratenabweichung oder Änderung
in der Gierrate bezieht sich auf die Differenz zwischen der Gierrate vom
Lenken (eine bekannte Funktion der Fahrzeuggeschwindigkeit, der
Achslänge
und der Lenkung) und der durch den Gierratensensor YR bestimmten Istgierrate.
In der Praxis wird die gezeigte Routine für jede der gefilterten Eingaben
ausgeführt.
Bei S220 wird die gefilterte Eingabe geprüft, um die Maximal- und Minimalspitzenwerte
zu bestimmen. Wie nachstehend ausführlicher beschrieben, werden
die Maximal- und Minimalwerte verwendet, um eine Schwingungsamplitude
zu bestimmen, die dann mit einem Schwellenwert (N2) verglichen wird.
Die Minimal- und Maximalspitzenwerte für den Zyklus können in
einem Speicher der ECU3 gespeichert werden. Der Vorgang geht dann
zu S230 über,
in dem ein Schwingungszeitgeber inkrementiert wird. Das System beinhaltet
vorzugsweise einen Schwingungszeitgeber für jede der drei gefilterten
Eingaben, und bei S230 wird der Schwingungszeitgeber für die jeweilige
gefilterte Eingabe inkrementiert. In dem offenbarten Ausführungsbeispiel
startet der Schwingungszeitgeber, wenn das Fahrzeug angelassen wird.
Der Schwingungszeitgeber wird gelöscht, wenn, wie nachstehend
beschrieben, Bedingung #1 oder Bedingung #2 erfüllt ist.
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Als
nächstes
wird bei S240 bestimmt, ob Bedingung #1 wahr ist. Das heißt, wie
in dem oberen linken Abschnitt gemäß 4 gezeigt,
wird Bedingung #1 als wahr bestimmt (S240: JA), wenn allen vier
der aufgeführten
Bedingungen genügt
wird. Die vier aufgeführten
Bedingungen sind: 1) die gefilterte Eingabe ist größer als
ein Gierschwellenwert (d. h. die gefilterte Eingabe überschreitet
den Gierschwellenwert); 2) die Schwingungsamplitude ist größer als
ein kalibrierbarer Schwellenwert; 3) die Fahrerlenkeingabe erfolgt
nicht nach links; und 4) die vorige (unmittelbar vorangehende) Schwingungsrichtung
des Anhängers
erfolgt nicht nach links.
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Der
Gierschwellenwert, gegen den die jeweiligen gefilterten Eingaben
gemessen werden, kann variieren und wird vorzugsweise auf einen
Wert gesetzt, der angibt, dass sich die Schwingung oder das Gieren
auf einem Niveau befindet, das eine weitere Betrachtung vom Standpunkt
des Bestimmens garantiert, ob eine Schwankungsverringerung durch
aktive Steuerung erforderlich sein kann. In dem offenbarten Ausführungsbeispiel
wird der Gierschwellenwert N1 für
jede der gefilterten Eingaben auf +5° gesetzt (wobei in dem offenbarten
Ausführungsbeispiel eine
Schwingung oder Schwankung nach links durch einen positiven Winkel
ausgedrückt
wird, und eine Schwingung oder Schwankung nach rechts durch einen
negativen Winkel ausgedrückt
wird).
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Die
Schwingungsamplitude, die mit dem kalibrierbaren Schwellenwert verglichen
wird, wird durch Betrachten der Schwingungsamplitude der momentanen
Schwingung relativ zu der vorigen Schwingung bestimmt. Beispielsweise
wird beim ersten Mal, bei dem ein Vorliegen einer Schwingung ermittelt
wird, diese Schwingung mit Null verglichen, so dass, falls das Fahrzeug
um 8° nach
links schwankt, die Schwingungsamplitude 8° beträgt. Folgt dem eine Schwingung
nach rechts von 8°,
wird die Schwingungsamplitude zu 16° bestimmt (die momentane Schwingung
von –8° relativ
zu der vorigen Schwingung von +8°).
Die Schwingungsamplitude wird mit einem kalibrierbaren Schwellenwert
verglichen, der auf ein geeignetes Niveau gesetzt werden kann, beispielsweise
abhängig
von den Wünschen und/oder
Anforderungen eines bestimmten Fahrzeugs oder Herstellers. In dem
offenbarten Ausführungsbeispiel
wird ein kalibrierbarer Schwellenwert N2 von 10°/s für jede der gefilterten Eingaben
verwendet.
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Die
Fahrerlenkeingabe kann auf der Grundlage der Ausgabe von dem Lenkwinkelsensor
SA bestimmt werden. Der Grund zum Betrachten der Fahrerlenkeingabe
(d. h. ob die Fahrerlenkeingabe nach links erfolgt) besteht in einem
Feststellen, ob eine erfasste Schwingung eine fahrerinduzierte Schwingung ist
(d. h. ob eine erfasste Schwingung nach links von einer fahrerinduzierten
Lenkeingabe nach links herrührt).
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Die
Bestimmung der Schwingungsrichtung des Fahrzeugs zum Zwecke des
Feststellens, ob die vorige Schwingung nach links erfolgt oder nicht,
kann auf der Grundlage der Ausgaben des Lateralbeschleunigungssensors
GY, des Gierratensensors YR und der Gierratenabweichung bestimmt
werden.
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Wird
bei S240 Bedingung #1 als wahr bestimmt (d. h. allen vier der aufgeführten Bedingungen wird
genügt),
geht die Routine zu S250 über,
in dem die Schwingungsrichtung auf links gesetzt, ein Schwingungszähler bzw.
-zählgeber
geeignet inkrementiert und der Schwingungszeitgeber (der die Dauer
von Schwingungen zeitlich bemisst) gelöscht wird. Das System beinhaltet
vorzugsweise einen Schwingungszählgeber,
der mit jeder der gefilterten Eingaben assoziiert ist (d. h. einen
Gier(Yr)Schwingungszählgeber,
der die Schwingungen zählt,
die mit der gefilterten Gierrate von dem Gierratensensor YR assoziiert
sind, einen Gier(Gy)Schwingungszählgeber,
der die Schwingungen zählt,
die mit der gefilterten Gierrate oder Lateralbeschleunigung von
dem Lateralbeschleunigungssensor GY assoziiert sind, und einen Gierabweichungsschwingungszählgeber, der
die Schwingungen zählt,
die mit der gefilterten Gierratenabweichung assoziiert sind), wobei
der geeignete Schwingungszählgeber
abhängig
von der analysierten gefilterten Eingabe inkrementiert wird. Nach
S250 setzt sich die Routine bei S280 fort.
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Wird
demgegenüber
bei S240 bestimmt, dass Bedingung #1 nicht wahr ist (d. h. zumindest
einer der vier aufgeführten
Bedingungen für
Bedingung #1 wird nicht genügt),
geht der Vorgang zu S260 über,
in dem bestimmt wird, ob Bedingung #2 genügt wird. Das heißt, wie
in dem mittleren linken Abschnitt von 4 gezeigt,
wird Bedingung #2 als wahr bestimmt (S260: JA), wenn allen vier
der aufgeführten Bedingungen
genügt
wird. Die vier aufgeführten
Bedingungen sind: 1) die gefilterte Eingabe ist kleiner als der
Gierschwellenwert (d. h. die gefilterte Eingabe überschreitet den Gierschwellenwert
nicht); 2) die Schwingungsamplitude ist größer als ein kalibrierbarer
Schwellenwert; 3) die Fahrerlenkeingabe erfolgt nicht nach rechts;
und 4) die vorige (unmittelbar vorhergehende) Schwingungsrichtung
des Anhängers erfolgt
nicht nach rechts.
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Wieder
kann der Gierschwellenwert variieren, gegen den die gefilterte Eingabe
in Bedingung #2 gemessen wird, und wird vorzugsweise auf einen Wert
gesetzt, der angibt, dass sich die Schwingung oder das Gieren auf
einem Niveau befindet, das eine weitere Betrachtung von dem Standpunkt
des Bestimmens aus garantiert, ob eine Schwankungs- oder Schwingungsverringerung
durch eine aktive Steuerung erforderlich sein kann. In dem offenbarten
Ausführungsbeispiel
wird der Gierschwellenwert N5 für Bedingung
#2 auf –5° gesetzt.
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Ebenso
wird, konsistent mit der vorstehenden Beschreibung von Bedingung
#1, die Schwingungsamplitude, die mit dem kalibrierbaren Schwellenwert
verglichen wird, durch Betrachten der Schwingungsamplitude der momentanen
Schwingung der gefilterten analysierten Eingabe relativ zu der vorigen
Schwingung bestimmt. Die Schwingungsamplitude wird mit einem kalibrierbaren Schwellenwert
verglichen, der auf ein geeignetes Niveau gesetzt werden kann. In
dem offenbarten Ausführungsbeispiel
wird ein kalibrierbarer Schwellenwert N2 von 10°/s für jede der gefilterten Eingaben verwendet.
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Die
Fahrerlenkeingabe in Bedingung #2 kann auf der Grundlage der Ausgabe
von dem Lenkwinkelsensor SA bestimmt werden, um festzustellen, ob
eine erfasste Schwingung eine fahrerinduzierte Schwingung ist (d.
h. falls die erfasste Schwingung nach rechts von einer fahrerinduzierten
Lenkeingabe nach rechts herrührt).
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Ebenso
kann, wie vorstehend hinsichtlich Bedingung #1 beschrieben, die
Bestimmung der Schwingungsrichtung des Fahrzeugs zum Zwecke des
Feststellens, ob die vorige Schwingungsrichtung nach rechts erfolgte
oder nicht, auf der Grundlage der Ausgaben des Lateralbeschleunigungssensors
GY, des Gierratensensors YR und der Gierratenabweichung bestimmt
werden.
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Wird
bei S260 Bedingung #2 als wahr bestimmt (d. h. allen vier der aufgeführten Bedingungen wird
genügt),
geht die Routine zu S270 über,
in dem die Schwingungsrichtung auf rechts gesetzt, der Schwingungszählgeber
geeignet inkrementiert und der Schwingungszeitgeber gelöscht wird.
Die Routine setzt sich dann bei S280 fort.
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Wird
bei S260 bestimmt, dass Bedingung #2 nicht wahr ist (d. h. zumindest
einer der vier aufgeführten
Bedingungen für
Bedingung #2 wird nicht genügt),
geht der Vorgang zu S280 über.
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Bei
S280 wird bestimmt, ob Bedingung #3 wahr ist. Das heißt, wie
in dem unteren linken Abschnitt von 4 aufgeführt, wird
Bedingung #3 als wahr bestimmt, wenn zumindest einer der zwei aufgeführten Bedingungen
genügt
wird. Die zwei aufgeführten
Bedingungen sind: 1) die Fahrzeuggeschwindigkeit ist kleiner als
eine Vorgabe oder zulässige Fahrzeuggeschwindigkeit;
und 2) der Schwingungszeitgeber ist größer als die kalibrierbare Zeitschranke.
Bewegt sich das Fahrzeug mit einer relativ langsamen Geschwindigkeit
fort, stellen womöglich
vorhandene Schwingungen kein ernstes Problem dar. Die Vorgabe oder
zulässige
Fahrzeuggeschwindigkeit kann auf ein gewünschtes Niveau gesetzt werden,
beispielsweise abhängig
von dem gewünschten Schwellenwert
oder einer Empfindlichkeit, bei dem oder der die Schwankung in Betracht
zu ziehen ist. In dem offenbarten Ausführungsbeispiel wird diese Vorgabe
oder zulässige
Fahrzeuggeschwindigkeit N3 auf 50 km/h gesetzt.
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Wird
bei S280 der Schwingungszeitgeber für die betrachtete gefilterte
Eingabe als größer als
eine kalibrierbarere Zeitschranke N4 bestimmt, die in dem offenbarten
Ausführungsbeispiel
auf 5 Sekunden gesetzt ist, wird bestimmt, dass Bedingung #1 und
Bedingung #2 für
die kalibrierbare Zeitschrankenspanne nicht genügt wurde.
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Wird
bestimmt, dass Bedingung #3 wahr ist (d. h. zumindest einer der
zwei aufgeführten
Bedingungen für
Bedingung #3 wird genügt),
geht der Vorgang zu S290 über,
in dem die Schwingungsrichtung bestimmt wird, weder nach links noch
nach rechts zu erfolgen, und der Schwingungszählgeber gelöscht wird. Von S290 aus geht
die Routine zu der Schwankungs-/Schwingungseingabe/Ausgabesteuerlogik S300 über, die
in 5 ausführlicher
gezeigt ist. Wird dem gegenüber
bei S280 keiner der zwei aufgeführten
Bedingungen für
Bedingung #3 genügt
(d. h. die Fahrzeuggeschwindigkeit ist größer als die Vorgabegeschwindigkeit
N3 und der Schwingungszeitgeber ist kleiner als die kalibrierbare
Zeitschranke N4), geht der Vorgang von S280 zu S300 über.
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Somit
identifizieren Bedingung #1 und Bedingung #2 in S240 und S260 jeweils
Situationen, in denen ein Gieren oder eine Schwingung erfasst wurde,
und in denen sich die Schwingung oder das Gieren auf einem Niveau
befindet, das eine weitere Betrachtung von dem Standpunkt des Bestimmens
garantiert, ob eine Schwankungs- oder Schwingungsverringerung durch
die aktive Steuerung erforderlich sein kann. Bedingung #1 bei S240
bestimmt das Vorhandensein eines derartigen Gierens oder einer derartigen
Schwingung nach links, während
Bedingung #2 bei S260 das Vorhandensein eines derartigen Gierens
oder einer derartigen Schwingung nach rechts bestimmt. Wird Bedingung
#1 oder Bedingung #2 genügt,
wird dann in S280 bestimmt, ob die Fahrzeuggeschwindigkeit kleiner
als die Vorgabegeschwindigkeit ist. Wenn dem so ist, wird geschlossen, dass
die Schwingung oder das Gieren aufgrund der niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeit
keine bedeutsame Gefahr darstellt, und die Schwingungsrichtung wird
auf Null gesetzt. Wird weder Bedingung #1 noch Bedingung #2 genügt, und
wird bei S280 bestimmt, dass die Fahrzeuggeschwindigkeit kleiner
als die Vorgabegeschwindigkeit N3 ist, oder dass der Schwingungszeitgeber
größer als
die kalibrierbare Zeitschranke N4 ist, wird die Schwingungsrichtung ebenso
auf Null gesetzt.
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Unter
Bezugnahme auf 5 beginnt die Eingabe/Ausgabesteuerlogik
bei S310 mit einer Bestimmung, ob Bedingung #4 wahr ist. Das heißt, wie in
dem oberen linken Abschnitt von 5 gezeigt, wird
Bedingung #4 als wahr bestimmt (S310: JA), wenn allen sechs der
aufgeführten
Bedingungen genügt
wird. Die sechs aufgeführten
Bedingungen sind: 1) die Fahrzeuggeschwindigkeit ist größer als
die Vorgabegeschwindigkeit (zulässige
Geschwindigkeit) N3; 2) der Gier(Yr)Schwingungszählgeber ist größer als
ein Anfangswert; 3) der Gier(Gy)Schwingungszählgeber ist größer als
ein Anfangswert; 4) der Gierabweichungsschwingungszählgeber
ist größer als
ein Anfangswert; 5) die Fahrerlenkeingabe ist kleiner als ein Anfangswert;
und 6) die Bremse ist aus, was bedeutet, dass der Fahrer das Bremspedal nicht
drückt.
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In
dem offenbarten Ausführungsbeispiel
werden die Anfangswerte X1 gleich, mit denen der Gier(Yr)Schwingungszählgeber,
der Gier(Gy)Schwingungszählgeber
und der Gierabweichungsschwingungszählgeber verglichen werden, und
werden als drei Zählungen
angegeben. In dieser Hinsicht ist festzuhalten, dass sich in diesem
offenbarten Ausführungsbeispiel
eine Zählung
auf eine Schwingung bezieht. Somit beziehen sich drei Zählungen
auf drei Schwingungen, was eine Schwingung in eine Richtung (z.
B. nach links), eine Schwingung in die entgegengesetzte Richtung
(z. B. nach rechts) und eine Schwingung zurück in die eine Richtung (z.
B. nach links) bedeutet. Es können
natürlich andere
Anfangswerte verwendet werden, und jeder der Schwingungszählgeber
(der Gier(Yr)Schwingungszählgeber,
der Gier(Gy)Schwingungszählgeber
und der Gierabweichungsschwingungszählgeber) können mit unterschiedlichen
Anfangswerten verglichen werden.
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In
dem offenbarten Ausführungsbeispiel
beträgt
der Anfangswert X2, gegen den die Fahrerlenkeingabe gemessen wird,
50°, obwohl
auf Wunsch andere Werte verwendet werden können. Ebenso kann die Bestimmung,
ob die Bremse aus ist (ob der Fahrer das Bremspedal drückt) auf
eine bekannte Weise bestimmt werden, beispielsweise durch einen Sensor,
der ein Bedienen des Bremspedals erfasst.
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Wird
in S310 bestimmt, dass Bedingung #4 wahr ist (d. h. das allen sechs
der aufgeführten
Bedingungen genügt
wird), wird bestimmt, dass eine Schwankungsverringerung erforderlich
ist, um eine Schwankung zu verringern, beispielsweise eine Schwankung
oder Schwingung, die mit einem Anhänger assoziiert ist. Die Schwankungsverringerung verringert
die Schwankung in dem Fahrzeug, und verringert somit ebenso eine
Schwankung in dem Anhänger.
Somit geht der Vorgang zu S320 über,
in dem eine Schwankungsverringerung (Anhängerschwankungsverringerung
TSR in diesem Ausführungsbeispiel),
beispielsweise ein Schwankungsverringerungsschalter, EIN-geschaltet
wird, wonach der Prozess zu S330 übergeht, in dem die Schwankungsbrems- und Maschinensteuerung
durchgeführt
wird, wie ausführlicher
unter Bezugnahme auf 6 beschrieben.
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Bei
S310 geht, falls bestimmt wird, dass Bedingung #4 nicht wahr ist
(d. h. falls zumindest einer der sechs aufgeführten Bedingungen nicht genügt wird),
die Routine zu S340 über,
in dem bestimmt wird, ob Bedingung #5 wahr ist. Das heißt, wie
in dem unteren linken Abschnitt von 5 gezeigt,
Bedingung #5 wird als wahr bestimmt (S340: JA), wenn zumindest einer
der fünf
aufgeführten
Bedingungen genügt
wird. Die fünf
aufgeführten
Bedingungen sind: 1) die Fahrzeuggeschwindigkeit ist kleiner als
die Vorgabegeschwindigkeit; 2) der Gier(Yr)Schwingungszeitgeber
ist größer als
eine Schwingungszeitschranke; 3) der Gier(Gy)Schwingungszeitgeber
ist größer als
eine Schwingungszeitschranke; 4) die Fahrerlenkeingabe ist größer als
der Anfangswert; und 5) die Bremse ist ein, was bedeutet, dass der
Fahrer das Bremspedal drückt.
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In
diesem offenbarten Ausführungsbeispiel sind
die Schwingungszeitschranken (N4) gleich, mit denen der Gier(Yr)Schwingungszeitgeber
und der Gier(Gy)Schwingungszeitgeber verglichen werden, und betragen
beispielsweise 5 Sekunden. Natürlich können andere
Schwingungszeitschrankenwerte verwendet werden, und der Gier(Yr)Schwingungszeitgeber
und der Gier(Gy)Schwingungszeitgeber können mit unterschiedlichen
Schwingungszeitschrankenwerten anstelle des gleichen Zeitschrankenwerts
verglichen werden.
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Wird
bestimmt, dass Bedingung #5 wahr ist (d. h. falls zumindest einer
der fünf
aufgeführten
Bedingungen genügt
wird), geht der Vorgang zu S350 über,
in dem die Schwankungsverringerung (TSR) AUS-geschaltet wird. Danach
geht der Vorgang zu S330 über.
Ebenso geht der Vorgang zu S330 nach einer Bestimmung in S340 über, dass
Bedingung #5 nicht wahr ist (d. h. keiner der fünf aufgeführten Bedingung für Bedingung
#5 wird genügt).
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Die
bei S330 in 5 aufgeführte Schwankungsbrems- und
Maschinensteuerung wird gemäß dem Vorgang
oder der Routine ausgeführt,
der oder die in 6 gezeigt sind. Der Vorgang
beginnt bei S400, in dem bestimmt wird, ob die Anhängerschwankungsverringerung
(TSR) EIN ist oder nicht. Ist die Anhängerschwankungsverringerung
nicht EIN, werden keine Bremssteueranforderung und keine Maschinendrehmomentsteueranforderung
gesendet, wie bei S410 und S420 aufgeführt.
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Ist
dem gegenüber
die Anhängerschwankungsverringerung
(TSR) EIN, geht die Routine zu S430 über, in dem ein Sollraddruck
auf der Grundlage der Fahrzeuggeschwindigkeit berechnet wird. Bewegt
sich das Fahrzeug beispielsweise mit 100 km/h fort, kann ein vergleichsweise
größerer Sollraddruck verglichen
mit dem Fall berechnet werden, in dem sich das Fahrzeug mit 60 km/h
fortbewegt. Als nächstes
wird bei S440 eine passende Bremsdruckverteilung zwischen den Vorder-
und Hinterrädern
berechnet, gefolgt von einer Berechnung der Druckverteilung zwischen
den inneren und äußeren Rädern bei S450.
Die Bremsdruckverteilung auf die Vorder- und Hinterräder und
die Bremsdruckverteilung auf die inneren und äußeren Räder kann auf eine Art und Weise
berechnet werden, die jener ähnlich
ist, die in automatischen Stabilitätssteuersystemen zum Zwecke des
Kompensierens des Gierens verwendet wird.
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Als
nächstes
wird bei S460 der Bremsdruck auf der Grundlage der Gierrate und
des Reibungskoeffizienten (μ)
der Straßenoberfläche kompensiert. Wieder
kann dies auf eine Art und Weise durchgeführt werden, die jener ähnlich ist,
die in automatischen Stabilitätssteuersystemen
zum Kompensieren des Gierens verwendet wird. Danach werden in S470 die
jeweiligen Radbremsen gemäß den bestimmten Drücken aktiviert,
um die Fahrzeuggeschwindigkeit und -schwankung einschließlich der
Anhängerschwankung
zu verringern. Das heißt,
es wird eine Anforderung von der Fahrzeugschwankungserfassungs-/Verringerungs-ECU3
zu der Bremssystem-ECU1 gesendet, um die Bremsen an die einzelnen
Räder des
Fahrzeugs 101 gemäß den berechneten
Bremsdrücken
anzulegen. Dann wird bei S480 eine Maschinendrehmomentverringerung
auf der Grundlage der Gierrate und des Reibungskoeffizienten (μ) der Straßenoberfläche berechnet.
Die Maschinendrehmomentverringerung kann auf eine Art und Weise
berechnet werden, die jener ähnlich
ist, die in automatischen Stabilitätssteuersystemen zum Kompensieren
des Gierens verwendet wird. Nach S480 wird die berechnete Maschinendrehmomentverringerung
bei S490 ausgeführt.
Das heißt,
die Fahrzeugschwankungserfassungs-/Verringerungs-ECU3 sendet eine Anforderung an die
Maschinensystem-ECU2, um eine Drehmomentverringerung gemäß einer
berechneten Maschinendrehmomentverringerung durchzuführen.
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Wie
erwähnt,
finden die vorstehend beschriebenen Erfassungs- und Verringerungsvorgänge dort
nützliche
Anwendung, wo ein Zugfahrzeug zu einer lateralen periodischen Schwingung
gelangt, die durch einen angehängten
schwankenden Anhänger verursacht
wird. Um zu erfassen, ob sich das Fahrzeug in einem lateralen Schwingungszustand
befindet, sind der Gierratensensor, der Lateralbeschleunigungssensor
und der Längsbeschleunigungssensor vorgesehen,
um die Schwingungen zu erfassen.
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Der
Anhängerschwankungsverringerungsvorgang
gemäß dem hier
offenbarten Ausführungsbeispiel
verringert das Maschinendrehmoment und legt einen Bremsdruck an,
um das Ausmaß der Schwingungen
des Zugfahrzeugs auf Grund des schwankenden Anhängers zu stoppen und/oder abzumildern.
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Werden
die Lateralschwingungen des Zugfahrzeugs erfasst und müssen diese
berücksichtigt werden,
sendet die Fahrzeugschwankungserfassungs-/Verringerungs-ECU3 eine
Nachricht zu der Maschinensystem-ECU2, um ein Maschinendrehmoment
zu verringern, und die Fahrzeugschwankungserfassungs-/Verringerungs-ECU3
sendet ebenso einen Befehl zu der Bremssystem-ECU1, um den an jedes
der vier Räder
des Zugfahrzeugs angelegten Bremsdruck unabhängig zu steuern.
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Eine
Fehlerfassung des Fahrzeugschwankens (z. B. die mit einem Anhängerschwanken
assoziiert ist) wird durch Überwachen
der Lenkabsicht des Fahrers vermieden, wie durch die Lenksensorwinkeleingabewerte
angegeben. Schwingungsamplituden werden gespeichert und Frequenzzeitgaben
werden gegen in der Fahrzeugschwankungserfassungs-/Verringerungs-ECU3
gespeicherte Softwarezeitgeber geprüft. Die kalibrierbaren Schwellenwerte
für die Schwingungsamplitude
und die Frequenzzeitgaben werden für eine geeignete Schwankungserfassung verwendet.
Das heißt,
die Häufigkeit
des Auftretens der Schwingungen (die Anzahl des Auftretens der Schwingungen)
und die Zeitspanne, über
die derartige Schwingungen auftreten, werden für eine geeignete Schwankungserfassung
verwendet.
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Tritt
eine Schwankungserfassung auf, werden Bremsdrücke BPfr, BPfl, BPrr, BPrl
vorzugsweise bei allen vier Rädern
des Fahrzeugs 101 induziert und werden die Bremsdrücke durch
die Fahrzeuggeschwindigkeit, Oberflächenreibung und Fahrzeuggieren
bestimmt. Der Bremsdruck ist auf den äußeren Rädern des Fahrzeugs in der Richtung
der Gierbewegung des Fahrzeugs stärker. Beispielsweise ist der
Bremsdruck des Fahrzeugs BPfr bei dem äußeren Vorderrad WHfr der größte, wie
in 7 gezeigt, so dass die erzeugte Fahrzeugkraft
VF vom Bremsdruck der Schwankungskraft/dem Schwankungsmoment SF
entgegen wirkt, die/das durch den Anhänger 102 erzeugt wird,
um das Schwanken des Fahrzeugs 101 und des Anhängers 102 zu
verringern. Die aus dem Bremsdruck erzeugte Fahrzeugkraft VF verlangsamt
ebenso das Fahrzeug 101, was das Schwanken verringert.
Somit wirkt die Bremseingabe aus dem Fahrzeug dem durch den Anhänger erzeugten
Schwankungsmoment entgegen und verringert eine Fahrzeug- und Anhängerschwankung.
Der Bremsdruck verlangsamt ebenso das Fahrzeug, was das Schwanken
verringert.
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Der
Schwankungsverringerungssteuervorgang tritt aus oder endet vorzugsweise,
wenn eine oder mehrere der nachfolgenden Bedingungen auftreten:
1) die Fahrzeugschwingung kehrt auf normal zurück; 2) die Fahrzeuggeschwindigkeit
fällt unter eine
Vorgabe oder zulässige
Geschwindigkeit (z. B. 50 km/h (kph); 3) der Fahrer lenkt viele
Male mehr als ein Anfangswert gegen (z. B. 50°); und 4) der Fahrer drückt das
Bremspedal mit hinreichender Kraft.
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Die
vorstehend beschriebenen Vorgänge können automatisch
bei Anlassen des Fahrzeugs initiiert werden, oder sie können manuell
durch die Betätigung
eines Schalters initiiert werden, wie eines durch den Fahrer bedienten
Schalters oder eines Schalters, der aktiviert wird, wenn ein Anhänger mit dem
Zugfahrzeug betrieblich verbunden wird.
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Es
sei darauf hingewiesen, dass obwohl die vorstehend beschriebenen
Ausführungsbeispiele
ein Fahrzeug mit vier Rädern
beinhalten, die Erfindung bei Fahrzeugen mit irgendeiner Anzahl
von Rädern anwendbar
ist. Es sei ebenso darauf hingewiesen, dass obwohl die Erfindung
unter Bezugnahme auf einen Anhänger
beschrieben wurde, die Erfindung in Situationen anwendbar ist, in
denen ein erstes Fahrzeug ein zweites Fahrzeug zieht, und in anderen
Situationen, in denen eine Erfassung des Fahrzeugschwankens und
eine nachfolgende Steuerung und Verringerung der Schwankung, falls
erforderlich, wünschenswert
sind.
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Obwohl
die Erfindung vorstehend unter Bezugnahme auf die offenbarten Ausführungsbeispiele beschrieben
wurde, sei darauf hingewiesen, dass verschiedene Modifikationen
für den
Durchschnittsfachmann offensichtlich sein können, ohne vom Schutzbereich
der Erfindung, wie in den angehängten
Patentansprüchen
definiert, abzuweichen.
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Ein
Verfahren zum Steuern eines Fahrzeugs umfasst Bestimmen, ob das
Fahrzeug schwankt (S140) (z. B. falls ein durch das Fahrzeug gezogener Anhänger eine
Schwankungskraft auf das Fahrzeug ausübt), und, falls das Fahrzeug
schwankt, Verringern eines Drehmoments einer Maschine des Fahrzeugs
und Anlegen von unabhängigen
Bremskräften an
jedes Rad des Fahrzeugs (S160). Ein Fahrzeug (101) zum
Steuern einer Fahrzeugschwankung beinhaltet eine Maschine (10),
eine Vielzahl von Rädern (WHfr,
WHfl, WHrr, WHrl), ein Bremssystem (BRK), das zu einem Anlegen von
unabhängigen
Bremskräften
an jedes Rad konfiguriert ist, und eine Steuereinrichtung (ECU 3),
die zu einem Steuern der Maschine (10) und des Bremssystems
(BRK) konfiguriert ist. Die Steuereinrichtung (ECU 3) ist konfiguriert,
um zu bestimmen, ob das Fahrzeug schwankt (z. B. falls ein durch
das Fahrzeug gezogener Anhänger
eine Schwankungskraft auf das Fahrzeug ausübt), und, falls das Fahrzeug
schwankt, ein Drehmoment der Maschine zu verringern und unabhängige Bremskräfte an jedes
Rad (WHfr, WHfl, WHrr, WHrl) anzulegen.