DE102009053748A1

DE102009053748A1 - Verfahren zur Spurführung eines Fahrzeugs, insbesondere eines Nutzfahrzeuges, sowie Spurführungssystem

Info

Publication number: DE102009053748A1
Application number: DE102009053748A
Authority: DE
Inventors: Walter Schwertberger; Markus Brummer; Daniel Heyes; Christoph Resch
Original assignee: MAN Nutzfahrzeuge AG
Current assignee: MAN Truck and Bus SE
Priority date: 2009-11-18
Filing date: 2009-11-18
Publication date: 2011-05-19
Also published as: CN102060018B; EP2325064A1; RU2456186C1; RU2010147007A; BRPI1004647B1; CN102060018A; BRPI1004647A2; EP2325064B1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Spurführung eines Fahrzeugs, insbesondere eines Nutzfahrzeuges, das mit einem Spurführungssystem zur aktiven Spurführung ausgerüstet ist, das in Abhängigkeit von erfassten Fahrbahnparametern eine Soll-Trajektorie vorgibt, entlang der das Fahrzeug in einer Fahrspur bewegt wird. Erfindungsgemäß ermittelt und/oder erfasst das Spurführungssystem für die jeweils vorgegebene Fahrspur wenigstens einen definierten Spurrillenparameter als Spurrillen-Istwert und vergleicht diesen mit wenigstens einem vorgegebenen Spurrillen-Sollwert dergestalt, dass bei einer definierten Abweichung des Spurrillen-Istwerts vom Spurrillen-Sollwert die Soll-Trajektorie so abgeändert wird, dass die Räder des Fahrzeugs im Wesentlichen innerhalb der Spurrillen (2, 3) der Fahrspur geführt werden. Ferner beansprucht die Erfindung ein zur Durchführung des Verfahrens geeignetes Spurführungssystem.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Spurführung eines Fahrzeugs, insbesondere eines Nutzfahrzeuges, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung ein Spurführungssystem nach dem Oberbegriff des Anspruchs 8.
Aus dem Stand der Technik sind bereits Spurführungssysteme bekannt, die ein Fahrzeug durch kontinuierliche Lenkeingriffe innerhalb der Fahrspur halten. Dabei kann die laterale Position innerhalb der Fahrspur an den Straßenverlauf oder an den Umgebungsverkehr angepasst werden.
Beispielsweise ist aus der DE 130 16 413 A1 ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Spurführung eines Fahrzeugs bekannt, bei dem seitliche Spurbegrenzungsmarkierungen detektiert und zur Korrektur der Bewegungsrichtung des Fahrzeugs ausgewertet werden. Konkret wird hier zur Korrektur der Fahrzeugbewegungsrichtung innerhalb der markierten Fahrspur an wenigstens einem der Fahrzeugräder ein Bremseingriff durchgeführt.
Auf stark befahrenen Straßen stellt man darüberhinaus häufig Beschädigungen der Fahrbahnoberfläche durch sogenannte Spurrillen fest. Diese Schäden treten zum Beispiel auf Autobahnen, insbesondere auf der rechten Fahrspur, auf und werden dort vor allem von schweren Lastkraftwagen verursacht. In Verbindung mit den zuvor beschriebenen herkömmlichen Spurführungssystemen, welche eine Soll-Trajektorie, entlang der das Fahrzeug in einer Fahrspur bewegt wird, vorgeben, kann es jedoch aufgrund der Spurrillen dazu kommen, dass die von dem Spurführungssystem vorgegebene kontinuierliche Spurführung gegen den durch die Spurrillen hervorgerufenen Spurführungseffekt arbeitet. Dies führt zu einem permanenten, stark korrigierenden Eingriff des Spurführungssystems sowie zu einem wiederholten Aufbauen von hohen Seitenkräften am Reifen, was wiederum einen erhöhten Reifenverschleiß zur Folge hat.
In Verbindung mit derartigen Spurrillen ist es aus der DE 10 2006 061 425 A1 bereits bekannt, Fahrzeuge, insbesondere Nutzfahrzeuge, mittels einer aktiven Spurführung um ein solches Maß gegenüber der als Hauptspur bezeichneten Soll-Trajektorie zu versetzen, dass das Fahrzeug neben den Spurrillen geführt wird, um die Vertiefung bereits vorhandener Spurrillen zu vermeiden, ja vielmehr sogar ein Zurückwalken von Spurrillenflanken in die Ebene zu bewirken. Eine derartige Spurführung verschlechtert das zuvor als nachteilig geschilderte Regelverhalten nochmals erheblich und führt zu einem dauernden Regeleingriff sowie zu einer sehr unruhigen Fahrweise, die vom Fahrer als unangenehm empfunden wird. Zudem ergibt sich mit einer derartigen Spurführung ein erheblicher Reifenverschleiß.
Demgegenüber ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Spurführung eines Fahrzeugs, insbesondere eines Nutzfahrzeuges, sowie ein Spurführungssystem zu schaffen, mittels dem die spurrilleninduzierten Störungen auf das Fahrzeug minimiert werden können, mittels dem der Reifenverschleiß vermindert werden kann und mittels dem weiter auch ein angenehmeres Fahrverhalten erzielt werden kann.
Die Aufgabe wird bezüglich des Verfahrens gelöst mit den Merkmalen des Patentanspruches 1. Bezüglich des Spurführungssystems wird diese Aufgabe gelöst mit den Merkmalen des Anspruchs 8. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind jeweils Gegenstand der darauf rückbezogenen Unteransprüche.
Gemäß Anspruch 1 ist ein Verfahren zur Spurführung eines Fahrzeugs, insbesondere eines Nutzfahrzeuges, vorgesehen, das mit einem Spurführungssystem zur aktiven Spurführung ausgerüstet ist, das in Abhängigkeit von erfassten Fahrbahnparametern eine Soll-Trajektorie vorgibt, entlang der das Fahrzeug in einer Fahrspur bewegt wird. Erfindungsgemäß ermittelt und/oder erfasst das Spurführungssystem für die jeweils vorgegebene Fahrspur wenigstens einen definierten Spurrillenparameter als Spurrillen-Istwert und vergleicht diesen mit wenigstens einem entsprechend vorgegebenen Spurrillen-Sollwert dergestalt, dass bei einer definierten Abweichung des wenigstens einen Spurrillen-Istwertes vom zugeordneten Spurrillen-Sollwert die Soll-Trajektorie so abgeändert wird, dass die Räder des Fahrzeuges im Wesentlichen innerhalb der Spurrillen der entsprechenden Fahrspur geführt werden.
Damit wird eine Spurführung erzielt, mit der im Wesentlichen der laterale Versatz eines automatisch quergeführten Fahrzeuges in der Art variiert werden kann, dass das Fahrzeug möglichst wenig von den jeweiligen Spurrillen angeregt wird. Mit der erfindungsgemäßen Lösung können damit gegenüber einem konventionellen Querführungssystem die spurrilleninduzierten Störungen auf das Fahrzeug minimiert werden, was zu einem vom Fahrer als wesentlich angenehmer empfundenen Fahrverhalten des Fahrzeugs führt. Darüberhinaus vermindert sich mit der erfindungsgemäßen Lösung auch der Reifenverschleiß erheblich. Zudem lässt sich mit der erfindungsgemäßen Lösung auch der Kraftstoffverbrauch aufgrund der geringeren Lenkaktivität und des geringeren Pendelns des Fahrzeugs verringern. Und schließlich lässt sich mit der erfindungsgemäßen Lösung auch die Regelgüte des Querführungssystems insgesamt wesentlich verbessern.
An dieser Stelle sei ausdrücklich angemerkt, dass die erfindungsgemäße Lösung nicht nur bei klassischen Spurrillen nutzbringend eingesetzt werden kann, sondern auch bei beliebigen, in Straßenlängsrichtung verlaufenden Straßenunebenheiten oder dort eingebrachten Führungsrinnen.
Gemäß einer besonders bevorzugten Verfahrensführung ist vorgesehen, dass das Spurführungssystem wenigstens eine Sensoreinrichtung aufweist, mittels der aktuelle fahrdynamische Parameter und/oder Fahrwerksparameter erfasst werden, die wenigstens einen Spurrillen-Istwert zur Verfügung stellen. Dieser wenigstens eine Spurrillen-Istwert wird mit einem entsprechenden, im Spurführungssystem vorhandenen, insbesondere dort abgelegten, Fahrdynamik- und/oder Fahrwerkparameter-Sollwert als Spurrillen-Sollwert verglichen, so dass bei einer ein definiertes Maß überschreitenden Abweichung des Spurrillen-Istwertes vom entsprechend zugeordneten Spurrillen-Sollwert die Soll-Trajektorie in vorgegebenen Maße spurrillenangepasst abgeändert wird. Grundsätzlich können dabei bei mehreren vorhandenen Fahrdynamik- und/oder Fahrwerksparametern als Spurrillen-Istwerte auch Istwert-Bewertungen vorgenommen werden, zum Beispiel dahingehend, dass die Soll-Trajektorie nur dann abgeändert wird, wenn ein bestimmter Teil der erfassten Spurrillen-Istwerte von den entsprechend zugeordneten Spurrillen-Sollwerten abweicht und/oder in einem definierten Maße abweicht. Mit einer derartigen Maßnahme lässt sich die Flexibilität des Systems nochmals wesentlich erhöhen.
Als Fahrdynamik- und/oder Fahrwerksparameter kommen insbesondere Lenkparameter und/oder Radführungsparameter und/oder Bremsparameter und/oder Geschwindigkeitsparameter und/oder Beschleunigungsparameter und/oder das Wankverhalten und/oder das Nickverhalten und/oder das Gierverhalten als Spurrillen-Istwerte in Frage, die mit entsprechenden Spurrillen-Sollwerten verglichen werden. Besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, dass als Spurrillen-Istwert wenigstens der Lenkwinkel und/oder eine Radrückstellkraft erfasst und mit einem entsprechend Spurrillen-Sollwert verglichen wird, da der Lenkwinkel beziehungsweise die Radrückstellkräfte regelmäßig den besten Rückschluss auf die Beschaffenheit der Spurrillen liefern.
Neben den fahrzeugseitigen, fahrdynamischen beziehungsweise fahrwerksseitigen Parametern, mittels denen auf eine Spurrillenbeschaffenheit geschlossen wird, kann alternativ oder zusätzlich gemäß einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsvariante vorgesehen sein, dass der Spurrillenverlauf und/oder die Spurrillenausgestaltung mittels einer Sensor- und/oder Kamera- und/oder Scannereinrichtung erfasst und/oder abgetastet sowie als Spurrillen-Istwert mit einem entsprechenden, im Spurführungssystem vorhandenen, insbesondere dort abgelegten, Spurrillenverlauf- und/oder Spurrillenausgestaltungs-Sollwert als Spurrillen-Sollwert verglichen werden. Analog zu den zuvor geschilderten Maßnahmen wird dann auch hier wieder bei einer, ein definiertes Maß überschreitenden Abweichung des oder wenigstens eines Teils der ermittelten Spurrillen-Istwerte vom entsprechend zugeordneten Spurrillen-Sollwert, die Soll-Trajektorie entsprechend spurrillenangepasst abgeändert. Bei einer derartigen Verfahrensführung wird somit unabhängig von den fahrdynamischen beziehungsweise fahrwerksseitigen Parametern eine Spurrillenbewertung vorgenommen und entschieden, ob die vorausliegenden Spurrillen so beschaffen sind, dass die Soll-Trajektorie so abgeändert wird, dass das Fahrzeug zur Erzielung der zuvor genannten erfindungsgemäßen Vorteile im Wesentlichen in den Spurrillen geführt wird.
Der wenigstens eine Spurrillen-Istwert kann dabei zu definierten Zeitpunkten, zum Beispiel intervallartig beziehungsweise periodisch wiederkehrend, um nur einige Beispiele zu nennen, für eine vorgegebene Zeitdauer und/oder entlang einer vorgegebenen Wegstrecke der Fahrspur erfasst beziehungsweise ermittelt und anschließend mit dem jeweils zugeordneten Spurrillen-Sollwert verglichen werden. Mit einer derartigen Vorgabe von intervallartigen Erfassungszeitpunkten der Spurrillenbeschaffenheit lässt sich ein vernünftiges Maß hinsichtlich des Einsatzes dieses Regelungsmoduls vorgeben, was zu einer deutlich verbesserten Regelgüte des Querführungssystems führt. Grundsätzlich besteht jedoch auch die Möglichkeit, den wenigstens einen Spurrillen-Istwert in der zuvor dargestellten Weise kontinuierlich und dauerhaft zu erfassen beziehungsweise zu ermitteln.
Falls die Soll-Trajektorie spurrillenangepasst verändert werden soll, findet dabei regelmäßig und bevorzugt ein Querrichtungsversatz derselben statt.
Das erfindungsgemäße Spurführungssystem zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens weist bevorzugt eine Erfassungseinrichtung zur Erfassung des wenigstens einen Spurrillen-Istwertes auf. Ferner umfasst dieses Spurführungssystem auch eine Vergleichereinrichtung zum Vergleich des wenigstens eines Spurrillen-Istwertes mit einem entsprechend zugeordneten Spurrillen-Sollwert, wobei ferner auch noch eine Einrichtung vorgesehen ist, die zum Beispiel auch Bestandteil der Vergleichereinrichtung sein kann, mittels der die Lage der Soll-Trajektorie in Abhängigkeit vom Ergebnis des Spurrillen-Istwert/Sollwert-Vergleiches gegebenenfalls spurrillenangepasst verändert werden kann. Der wenigstens eine Spurrillen-Sollwert ist bevorzugt in einer Speichereinrichtung abgelegt und die zuvor genannten Einrichtungen, das heißt die Erfassungseinrichtung, die Vergleichereinrichtung sowie die gegebenenfalls vorhandene Trajektorie-Änderungseinrichtung sind bevorzugt Bestandteil oder bilden ein unabhängig von einem herkömmlichen Spurführungssystem aktivierbares oder deaktivierbares Submodul aus. Dies Submodul kann zum Beispiel in einem Nutzfahrzeug von einem Fahrer aktiviert beziehungsweise deaktiviert werden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer Zeichnung näher erläutert.
Die einzige Figur zeigt schematisch eine Draufsicht auf einen Fahrbahnabschnitt 1, der zum Beispiel eine Fahrspur einer Autobahn, insbesondere eine rechte Fahrspur einer Autobahn sein kann. Für den Fall, dass der Fahrbahnabschnitt 1 keine oder nur solche Spurrillen aufweist, die keine Abänderung der Soll-Trajektorie T erfordern, wird das Fahrzeug, zum Beispiel ein Nutzfahrzeug, von dem hier nicht dargestellten Spurführungssystem für eine bestimmte Zeitdauer, die hier durch die Zeitspanne t₀ bis t₁ dargestellt ist, in herkömmlicher Weise spurgeführt. Das heißt, dass die Räder des Fahrzeugs dann vom Spurführungssytem in herkömmlicher Weise entlang der hier einfach-strichliert dargestellten und keine signifikanten Spurrillen aufweisenden Wegstrecke mit einem gleichen Abstand zu der zum Beispiel die Fahrbahnmitte definierenden Soll-Trajektorie T geführt werden.
Kommt es dann ab dem Zeitpunkt t₁ auf dem Fahrbahnabschnitt 1 zum Auftreten von signifikanteren, d. h. tieferen, hier mit durchgezogenen Linien eingezeichneten Spurrillen 2, 3 (die jeweils durch seitliche Begrenzungslinien 2a, 2b beziehungsweise 3a, 3b begrenzt werden), greift das erfindungsgemäße Spurführungssystem ein: konkret heißt dies, dass zum Beispiel mittels einer Sensoreinrichtung des fahrzeugseitigen Spurführungssystems eine in Abhängigkeit von vorgegebenen Schwellwerten signifikante Lenkwinkeländerung und/oder Radrückstellkraft erfasst beziehungsweise ermittelt wird. Anschließend werden diese zum Beispiel ab dem Zeitpunkt t₁ erfassten Lenkwinkel- beziehungsweise Radrückstellparameter als Spurrillen-Istwert(e) einer Vergleichereinrichtung des Spurführungssystems zugeführt, in der diese(r) mit entsprechend zugeordneten Spurrillen-Sollwerten verglichen wird bzw. werden.
Ergibt der Soll-/Istwert-Vergleich, dass der wenigstens eine erfasste Spurrillen-Istwert in einem definierten Maße von dem oder den Vergleichs-Sollwerten abweicht, dann wird hier beispielhaft zum Zeitpunkt t₂ die Soll-Trajektorie so abgeändert, das heißt im vorliegenden Beispielfall seitlich nach rechts versetzt, dass das Fahrzeug nunmehr nicht mehr entlang der an sich durch das Spurführungssystem in herkömmlicher Weise vorgegebenen Trajektorie T, die ab dem Zeitpunkt t₂ nur noch strichliert eingezeichnet ist, bewegt wird, sondern entlang der Trajektorie T' vorwärtsbewegt wird, die so vorgegeben wird, dass die Räder des Fahrzeugs nicht mehr entlang der strichpunktiert eingezeichneten, der Trajektorie T zugeordneten Radspuren 4, 5 geführt werden, sondern innerhalb der Spurrillen 2, 3.
Der Versatz der Trajektorie T' gegenüber der Trajektorie T ist in der 1 als ΔT eingezeichnet und entspricht dem Versatz der Spurrillen 2, 3 gegenüber den strichpunktiert eingezeichneten Radspuren 4, 5, was in der 1 schematisch jeweils als ΔV eingezeichnet ist.
Alternativ zur Sensierung der fahrdynamischen Parameter kann, ggf. auch zusätzlich, eine Erfassung der Spurillenform mittels einer bildgebenden Einrichtung, wie z. B. einer Kamera erfolgen. Die einen Versatz der Trajektorie begründende Auswertung der erfassten Spurrillengeometrie kann dabei mittels einer Bildsoftware erfolgen, die Bilddaten vergleicht.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 13016413 A1 [0003]
DE 102006061425 A1 [0005]

Claims

Verfahren zur Spurführung eines Fahrzeugs, insbesondere eines Nutzfahrzeuges, das mit einem Spurführungssystem zur aktiven Spurführung ausgerüstet ist, das in Abhängigkeit von erfassten Fahrbahnparametern eine Soll-Trajektorie vorgibt, entlang der das Fahrzeug in einer Fahrspur bewegt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Spurführungssystem für die jeweils vorgegebene Fahrspur wenigstens einen definierten Spurrillenparameter als Spurrillen-Istwert ermittelt und/oder erfasst und mit wenigstens einem vorgegebenen Spurrillen-Sollwert dergestalt vergleicht, dass bei einer definierten Abweichung des Spurrillen-Istwerts vom Spurrillen-Sollwert die Soll-Trajektorie so abgeändert wird, dass die Räder des Fahrzeugs im Wesentlichen innerhalb der Spurrillen (2, 3) der Fahrspur geführt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Spurführungssystem wenigstens eine Sensoreinrichtung aufweist, mittels der aktuelle Fahrdynamik- und/oder Fahrwerksparameter als wenigstens ein Spurrillen-Istwert erfasst und mit einem entsprechenden, im Spurführungssystem vorhandenen, insbesondere dort abgelegten, Fahrdynamik- und/oder Fahrwerkparameter-Sollwert als Spurrillen-Sollwert verglichen wird, und dass bei einer ein definiertes Maß überschreitenden Abweichung des oder wenigstens eines Teils der erfassten Spurrillen-Istwerte vom entsprechend zugeordneten Spurrillen-Sollwert die Soll-Trajektorie abgeändert wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Fahrdynamik- und/oder Fahrwerksparameter Lenkparameter und/oder Radführungsparameter und/oder Bremsparameter und/oder Geschwindigkeitsparameter und/oder Beschleunigungsparameter und/oder das Wankverhalten und/oder das Nickverhalten und/oder das Gierverhalten als Spurrillen-Istwert erfasst und mit entsprechenden Spurrillen-Sollwerten verglichen werden.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Spurrillen-Istwert wenigstens der Lenkwinkel und/oder eine Radrückstellkraft erfasst und mit einem entsprechenden Spurrillen-Sollwert verglichen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Spurrillenverlauf und/oder die Spurrillenausgestaltung mittels einer Sensor- und/oder Kamera- und/oder Scannereinrichtung erfasst und/oder abgetastet sowie als Spurrillen-Istwert mit einem entsprechenden, im Spurführungssystem vorhandenen, insbesondere dort abgelegten, Spurrillenverlaufs- und/oder Spurrillenausgestaltungs-Sollwert als Spurrillen-Sollwert verglichen wird, und dass bei einer ein definiertes Maß überschreitenden Abweichung des oder wenigstens eines Teils der ermittelten Spurrillen-Istwerte vom entsprechend zugeordneten Spurrillen-Sollwert die Soll-Trajektorie abgeändert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Spurrillen-Istwert zu definierten Zeitpunkten, insbesondere intervallartig und/oder periodisch wiederkehrend, für eine vorgegebene Zeitdauer und/oder entlang einer vorgegebenen Wegstrecke der Fahrspur erfasst und/oder ermittelt und anschließend mit dem jeweils zugeordneten Spurrillen-Sollwert verglichen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Soll-Trajektorie bei der Lagekorrektur im Wesentlichen in Querrichtung versetzt wird.
Spurführungssystem zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7, mit einer Erfassungseinrichtung zur Erfassung wenigstens eines Spurrillen-Istwertes, mit einer Vergleichseinrichtung zum Vergleich des wenigstens einen Spurrillen-Istwerts mit einem entsprechend zugeordneten Spurrillen-Sollwert, und mit einer Einrichtung, mittels der die Lage der Soll-Trajektorie in Abhängigkeit vom Ergebnis des Spurrillen-Istwert/Sollwert-Vergleiches gegebenenfalls spurrillenangepasst veränderbar ist.
Spurführungssystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Spurrillen-Sollwert in einer Speichereinrichtung abgelegt ist.
Spurführungssystem nach Anspruch 8 oder Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungseinrichtung, die Vergleichereinrichtung und die Trajektoren-Änderungseinrichtung Bestandteil eines unabhängig von einem herkömmlichen Spurführungssystem aktivierbaren oder deaktivierbaren Submoduls sind.