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Stand der Technik
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Aus der
DE 10 2013 011 576 A1 ist ein Verfahren zum Bestimmen der Masse eines an ein Zugfahrzeug angehängten Anhängers bekannt. Dieses enthält die folgenden Schritte:
- – Bestimmen der Masse des Zugfahrzeugs mittels eines auf querdynamischen Fahrdynamikgleichungen beruhenden Masseschätzers;
- – Bestimmen der Gesamtmasse des aus Zugfahrzeug und Anhänger bestehenden Gespanns mittels eines auf längsdynamischen Fahrdynamikgleichungen beruhenden Masseschätzers; und
- – Berechnen der Masse des Anhängers als Differenz der Masse des Zugfahrzeugs und der Gesamtmasse.
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Offenbarung der Erfindung
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung der auf ein Zugfahrzeug an dessen Anhängerkupplung wirkenden Stützlast nach dem Ankuppeln eines Anhängers, bei dem
- – die Einfederwegänderung der Federung eines ersten Rades der Hinterachse des Zugfahrzeugs ermittelt wird, welche die Änderung des Einfederweges der Federung nach dem Ankuppeln des Anhängers gegenüber dem vor dem Ankuppeln vorliegenden Einfederweg kennzeichnet,
- – abhängig von der Einfederwegänderung eine Zwischengröße ermittelt wird und
- – abhängig von der Zwischengröße die auf die Anhängerkupplung des Zugfahrzeugs wirkende Stützlast ermittelt wird.
Damit ist es möglich, die auf die Anhängerkupplung des Zugfahrzeugs wirkende Stützlast ohne die Verwendung eines an der Anhängerkupplung angebrachten Sensors zu ermitteln.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet dass die Einfederwegänderung der Federung ermittelt wird, indem
- – eine vor dem Ankuppeln des Anhängers den Einfederweg der Federung kennzeichnende erste Einfederweggröße ermittelt wird,
- – eine nach dem Ankuppeln des Anhängers den Einfederweg der Federung kennzeichnende zweite Einfederweggröße ermittelt wird,
- – abhängig von der ersten Einfederweggröße und der zweiten Einfederweggröße die Einfederwegänderung der Federung ermittelt wird.
Die Einfederwege der Radfedern stehen beispielsweise im Rahmen von Fahrwerksregelungssystemen in einem Kraftfahrzeug bereits zur Verfügung. Die Einfederwegänderung ergibt sich als Differenz zwischen dem Einfederweg vor dem Ankuppeln des Anhängers und dem Einfederweg nach dem Ankuppeln des Anhängers.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass
- – die Einfederwegänderungen eines ersten und eines zweiten Rades der Hinterachse ermittelt werden,
- – die Zwischengröße als Mittelwert der beiden Einfederwegänderungen ermittelt wird.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dass die Stützlast aus der Einfederwegänderung gemäß der linearen Beziehung Fs = cHA·ΔsHA ermittelt wird, wobei Fs die Stützlast kennzeichnet, ΔsHA die Zwischengröße bzw. den Mittelwert der ermittelten Einfederwegänderungen und cHA einen vom Zugfahrzeug abhängigen Faktor.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich wenigstens eine Einfederwegänderung eines ersten Rades der Vorderachse des Zugfahrzeugs ermittelt wird und in die Ermittlung einer zweiten Zwischengröße bzw. einer weiteren Zwischengröße eingeht und abhängig von der Zwischengröße und der zweiten Zwischengröße die auf die Anhängerkupplung des Zugfahrzeugs wirkende Stützlast ermittelt wird. Dies erlaubt eine genauere Ermittlung der Stützlast.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Stützlast aus den Einfederwegänderungen gemäß der linearen Beziehung Fs = cHA·ΔsHA – cVA·ΔsVA ermittelt wird, wobei Fs die Stützlast kennzeichnet, ΔsHA die Zwischengröße bzw. den Mittelwert der ermittelten Einfederwegänderungen an der Hinterachse, ΔsVA die zweite Zwischengröße bzw. den Mittelwert der ermittelten Einfederwegänderungen an der Vorderachse, und cHA und cVA vom Zugfahrzeug abhängige Faktoren. Die Faktoren cHA und cVA sind dabei fahrzeugtyp- bzw. fahrzeugmodellabhängig und können im Rahmen einer Applikationsphase ermittelt und in einem Fahrzeugsteuergerät hinterlegt werden.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die ermittelte Stützlast als unzulässig verworfen wird, wenn zwischen dem Ermitteln der Einfederweggrößen vor dem Ankuppeln des Anhängers und dem Ermitteln der Einfederweggrößen nach dem Ankuppeln des Anhängers das Öffnen oder Schließen einer Tür des Zugfahrzeugs detektiert wird. Das Öffnen oder Schließen einer Tür bzw. einer Heckklappe des Zugfahrzeugs deutet häufig auf eine Beladungsänderung des Zugfahrzeugs, z.B. durch das Ein- oder Aussteigen einer Person, hin und führt zu einer Verfälschung der ermittelten Werte der Einfederweggrößen.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die ermittelte Stützlast dem Fahrer im Bordcomputer oder im Kombiinstrument des Zugfahrzeugs angezeigt wird.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die ermittelte Stützlast auf einem Anzeigeinstrument am Zugfahrzeug in der Nähe der Anhängerkupplung, am Anhänger oder auf einem mobilen Anzeigegerät wie z.B. einem Smartphone angezeigt wird. Diese Ausgestaltung weist den Vorteil auf, dass der Fahrer die Stützlastinformation erhält, während es sich neben dem Anhänger oder der Anhängerkupplung befindet und gegebenenfalls unmittelbar ein Umladen oder Teilentladen des Anhängers vornehmen kann.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Fahrerwarnung erfolgt, wenn die ermittelte Stützlast einen positiven Wert aufweist und einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet oder wenn die ermittelte Stützlast einen negativen Wert aufweist, wobei eine nach unten gerichtete Stützlast als einen positiven Wert aufweisend definiert wird und eine nach oben gerichtete Stützlast als einen negativen Wert aufweisend definiert wird.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die ermittelte Stützlast in einem Antriebs-, Sicherheits-, Fahrerassistenz-, Fahrwerkregelungs- oder Komfortsystem des Zugfahrzeugs berücksichtigt wird.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlung der Einfederwege oder der Einfederwegänderungen mittels eines vom Fahrer bedienbaren Bedienelements initiiert wird.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Bedienelement am Zugfahrzeug in der Nähe der Anhängerkupplung angeordnet ist. Dem Fahrer wird damit ermöglicht, die Messungen gezielt dann zu initiieren, wenn er sich außerhalb des Fahrzeugs in dessen Heckbereich aufhält.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Bedienelement in das Anzeigeinstrument integriert ist bzw. dass beide sich im selben Gehäuse befinden bzw. eine bauliche Einheit bilden.
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Weiter umfasst die Erfindung eine Vorrichtung, enthaltend Mittel, die zur Durchführung der erfindungsgemäßen Verfahren ausgestaltet sind. Dabei handelt es sich insbesondere um ein Steuergerät, in welchem der Programmcode zur Durchführung der erfindungsgemäßen Verfahren hinterlegt ist.
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Die Zeichnung umfasst 1.
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In 1 sind ein Zugfahrzeug mit einem Anhänger und einer Einzeichnung wesentlicher Komponenten dargestellt.
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Zur Ermittlung der Stützlast können Federwegsensoren, wie sie in vielen Fahrzeugen mit Niveauregulierung vorhanden sind, verwendet werden. Zusammen mit geometrischen Daten des Fahrzeugs sowie die Fahrwerkseigenschaften beschreibenden Daten kann aus den Ausgangsdaten der Federwegsensoren die auf den zugfahrzeugseitigen Teil der Anhängerkupplung wirkende Stützlast ermittelt werden.
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Dies kann anhand der Beziehung Fs = cHA·(sHA1 – sHA2) – cVA·(sVA1 – sVA2) erfolgen. Dabei bedeuten
- Fs:
- auf die Anhängerkupplung des Zugfahrzeugs wirkende Stützlast
- cHA:
- zugfahrzeughinterachsenabhängiger Faktor, abhängig von Zugfahrzeuggeometrie und Federkennlinie bzw. Federrate der Hinterachsenfederung des Zugfahrzeugs
- cVA:
- zugfahrzeugvorderachsenabhängiger Faktor, abhängig von Zugfahrzeuggeometrie und Federkennlinie bzw. Federrate der Vorderachsenfederung des Zugfahrzeugs
- sHA1:
- Mittlere Federwegsposition an der Hinterachse des Zugfahrzeugs vor dem Anhängen des Anhängers
- sHA2:
- Mittlere Federwegsposition an der Hinterachse des Zugfahrzeugs nach dem Anhängen des Anhängers
- sVA1:
- Mittlere Federwegsposition an der Vorderachse des Zugfahrzeugs vor dem Anhängen des Anhängers
- sVA2:
- Mittlere Federwegsposition an der Vorderachse des Zugfahrzeugs nach dem Anhängen des Anhängers
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Dabei sind cHA und cVA fahrzeugtypabhängige Faktoren, welche für jeden Fahrzeugtyp bzw. Fahrzeugmodell einmal ermittelt werden müssen. Die Größen sHA1, sHA2, sVA1 und sVA2 werden mittels vorhandener Einfederwegsensoren gemessen. Damit kennzeichnen die Differenzen sHA1 – sHA2 und sVA1 – sVA2 die Änderungen der Einfederwege an der Hinter- bzw. Vorderachse des Zugfahrzeugs infolge des Anhängen des Anhängers.
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Die automatische Auswertung kann beispielsweise im Steuergerät einer Fahrdynamikregelung erfolgen bzw. in demjenigen Steuergerät, in welchem die Anhängersteckerinformationen oder die Federwegspositionen eingelesen werden. Wenn der Anhänger mit dem Zugfahrzeug per Stecker elektrisch verbunden wird und es kurz vorher oder nachher eine signifikante Änderung der Einfederwege gibt, werden die jeweils zwei Federwegspositionen von Hinter- und eventuell Vorderachse nach bzw. vor der signifikanten Änderung verwendet, um mit den angegebenen Formeln die Stützlast zu berechnen. Wenn zwischen den beiden Messungen des Einfederweges eine Fahrzeugtür geöffnet oder geschlossen wird, ist die Messung unzulässig. Sollte im Fahrzeug eine Niveauregelung verbaut sein, dann muss diese signalisieren, um wieviel das Niveau zwischen den beiden Messungen nachgeregelt wurde oder eine Nachregelung darf erst nach Durchführung der Messungen erfolgen. Nach erkanntem Anhängevorgang wird dem Fahrer im Kombiinstrument oder im Bordcomputer angezeigt, welcher Wert für die Stützlast ermittelt wurde. Alternativ kann es ein Bedienteil geben, über welches der Bediener die Messungen auslösen kann. Das kann z.B. eine Anzeige mit Taster im Kofferraum des Zugfahrzeugs sein.
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Zusätzlich zu der informativen Anzeige der Stützlast im Kombiinstrument oder Bordcomputer, auf einer Anzeige in der Nähe der Anhängerkupplung oder im Anhänger oder auf einem mobilen Anzeigegerät sollte der Fahrer optisch und akustisch gewarnt werden, wenn die Stützlast kritische Werte annimmt. Kritisch sind dabei sowohl negative Stützlasten als auch Stützlasten, welche die maximal zulässige Stützlast der Anhängerkupplung überschreiten. Unter einer negativen Stützlast wird dabei eine die Anhängerkupplung nach oben ziehende Stützlast verstanden.
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Die ermittelte Stützlast kann von Antriebs-, Sicherheits-, Fahrerassistenz-, Fahrwerks- oder Komfortsystemen genutzt werden, um Zuschaltungen, Eingriffsschwellen, Abstimmungen, Regelstrategien, Regelverstärkungen, Signalüberwachungen usw. zu modifizieren.
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In 1 ist ein Zugfahrzeug 100 mit einem Anhänger 101 dargestellt, welcher beispielhaft mit zwei Lasten m1 und m2 beladen ist. Abhängig von der räumlichen Position und der Größe dieser Lasten ändert sich natürlich auch die auf die Anhängerkupplung des Zugfahrzeugs wirkende Stützlast Fs, welche ebenfalls eingezeichnet ist. Weiter sind in 1 die Federn 103 des Vorderrades und 102 des Hinterrades des Zugfahrzeugs eingezeichnet, deren Einfederwege abhängig von Fs sind und anhand deren Einfederwegänderungen die Stützlast ermittelt wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102013011576 A1 [0001]
