DE102020133894A1

DE102020133894A1 - Verfahren zur Ansteuerung des Hilfslenksystems eines Fahrzeuggespanns, Anhängermodul für ein Fahrzeuggespann und Fahrzeuggespann

Info

Publication number: DE102020133894A1
Application number: DE102020133894.5A
Authority: DE
Inventors: wird später genannt werden Erfinder
Original assignee: Me Mobil Elektronik GmbH
Current assignee: Me Mobil Elektronik GmbH
Priority date: 2020-12-17
Filing date: 2020-12-17
Publication date: 2022-06-23

Abstract

Verfahren zur Ansteuerung eines Hilfslenksystems eines Fahrzeuggespanns 1, wobei das Fahrzeuggespann ein Zugfahrzeug und mindestens ein Anhängermodul umfasst, wobei das Anhängermodul frontseitig über einen Kopplungspunkt mit dem Zugfahrzeug gekoppelt ist, wobei das Anhängermodul mindestens ein Hilfslenksystem mit mindestens einer gelenkten Achse zur Hilfslenkung aufweist, wobei mindestens eine Bewegungsgröße des Anhängermoduls ermittelt wird, wobei das Hilfslenksystem basierend auf der ermittelten Bewegungsgröße zur Hilfslenkung angesteuert wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ansteuerung eines Hilfslenksystems eines Fahrzeuggespanns, wobei das Fahrzeuggespann ein Zugfahrzeug und mindestens ein Anhängermodul umfasst.
Hilfslenksysteme in gezogenen Anhängern, beispielsweise Sattelaufliegern oder landwirtschaftlichen Trailern, dienen der Optimierung des Fahrverhaltens und der Fahrstabilität in verschiedenen Fahrsituationen. Auch werden Sonderlenkprogramme, beispielsweise „Bodenschonen“ (überlagerter gleichsinniger Lenkeinschlag, Hundegang), „in Spur Fahren“ (Anhänger-Räder fahren in der Spur des Zugfahrzeuges) oder „manueller Lenkeingriff“, durch Hilfslenksysteme ermöglicht. Hierzu wird der Lenkeinschlag einer oder mehrerer abhängig oder unabhängig lenkbarer Achsen des Anhängers gesteuert.
Basis für die Ansteuerung von Hilfslenksystemen ist beispielsweise der oder die Knickwinkel eines Fahrzeuggespanns. Der Knickwinkel ist definiert als der Winkel zwischen Fahrzeuglängsachse des Zugfahrzeugs und Fahrzeugzuglängsachse des Anhängers. Typischerweise wird der Knickwinkel mithilfe eines Drehwinkelgebers gemessen, welcher an der Zugdeichsel des Anhängers verbaut ist. Die Verwendung eines solchen Drehwinkelgebers weist zahlreiche Nachteile auf, zum Beispiel, dass die mechanische Kopplung störanfällig ist und zu Beschädigungen bei äußerer Krafteinwirkung neigt. Zudem muss das Zugfahrzeug speziell vorgerüstet sein und über eine Ankoppelvorrichtung für das Anlenkgestänge des Drehwinkelgebers verfügen. Vor der Inbetriebnahme ist eine Kalibrierung des Drehwinkelgebers erforderlich. Ferner führt die Verwendung eines Drehwinkelgebers zu einem erhöhten Aufwand beim An- und Abkoppeln des Anhängers.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zur Ansteuerung eines Hilfslenksystems eines Fahrzeuggespanns bereitzustellen, welches die oben dargestellten Nachteile behebt. Insbesondere soll eine universell einsetzbare Ansteuerung des Hilfslenksystems mit verbesserter Langzeitstabilität und Ausfallsicherheit bereitgestellt werden.
Diese Aufgabe wird durch das Verfahren zur Ansteuerung des Hilfslenksystems mit den Merkmalen des Anspruchs 1, durch das Anhängermodul und das Fahrzeuggespann gelöst. Bevorzugte und/oder vorteilhafte Ausführungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung und/oder den beigefügten Figuren.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ansteuerung eines Hilfslenksystems eines Fahrzeuggespanns, insbesondere zur Ansteuerung des Hilfslenksystems eines Anhängermoduls. Das Verfahren ist insbesondere ganz oder teilweise computergestützt und/oder computerimplementiert ausführbar und/oder ausgeführt. Beispielsweise wird das Verfahren ausgeführt und/oder gesteuert von einer Bordelektronik, wobei die Bordelektronik Teil des Fahrzeuggespanns, im Speziellen des Anhängermoduls ist.
Das Fahrzeuggespann umfasst ein Zugfahrzeug und mindestens ein Anhängermodul. Insbesondere kann das Fahrzeuggespann eine Mehrzahl, beispielsweise zwei, drei oder mehr Anhängermodule umfassen. Das Anhängermodul und/oder die Anhängermodule sind und/oder werden von dem Zugfahrzeug gezogen. Das Fahrzeuggespann, insbesondere das Zugfahrzeug und/oder das Anhängermodul können für den Agrarbetrieb, Waren- oder Personentransport ausgebildet sein. Beispielsweise ist das Anhängermodul ein Traktor-, Lkw-, Bus- oder PKW-Anhänger. Im Speziellen ist das Anhängermodul als ein Auflieger, zum Beispiel Sattelauflieger oder Tieflader ausgebildet. Insbesondere kann das Fahrzeuggespann als ein Gelenkbus ausgebildet sein.
Das mindestens eine Anhängermodul ist mit dem Zugfahrzeug gekoppelt, insbesondere schwenkbar gekoppelt und/oder koppelbar. Die Kopplung von Anhängermodul und Zugfahrzeug kann eine direkte Kopplung oder eine indirekte Kopplung, beispielsweise mit einem Zwischenmodul, im Speziellen einem weiteren Anhängermodul als Zwischenmodul, ausgebildet sein. Die Kopplung von Anhängermodul und Zugfahrzeug erfolgt insbesondere an einem Kopplungspunkt, beispielsweise als Teil einer Deichsel. Der Kopplungspunkt ist insbesondere frontseitig am Anhängermodul angeordnet und heckseitig am Zugfahrzeug angeordnet. Insbesondere sind Anhängermodul und Zugfahrzeug durch die Kopplung schwenkbar angeordnet. Die Kopplung ist vorzugsweise reversibel.
Das mindestens eine Anhängermodul weist ein Lenksystem auf. Das Lenksystem ist als Hilfslenksystem ausgebildet. Insbesondere weist das Lenksystem mindestens eine gelenkte Achse auf. Das Hilfslenksystem ist ausgebildet, das Anhängermodul bei der Lenkung zu unterstützen, insbesondere dem Zugfahrzeug zu folgen. Beispielsweise weist das Hilfslenksystem abhängig und/oder unabhängig lenkbare und/oder antreibbare Räder auf. Die Ansteuerung des Hilfslenksystems ist vorzugsweise eine elektrohydraulische Lenkunterstützung. Die Ansteuerung des Hilfslenksystems erfolgt vorzugsweise durch einen elektrohydraulischen oder elektromechanischen Lenkaktuator. Die Hilfslenkung erfolgt im Speziellen basierend auf einem Sollwert und/oder als Funktion eines Sollwertes. Beispielsweise ist das Hilfslenksystem ausgebildet, das Einlenken einer oder mehrerer Achsen des Anhängers durchzuführen, insbesondere um eine Optimierung des Fahrverhaltens und der Fahrstabilität in verschiedenen Fahrsituationen zu erzielen. Insbesondere kann das Hilfslenksystem eine Mehrzahl an gelenkten Achsen aufweisen, wobei das Hilfslenksystem hierbei ausgebildet ist, das Anhängermodul durch Ansteuerung der gelenkten Achsen bei der Lenkung zu unterstützen.
Das Verfahren sieht die Ermittlung, Bestimmung und/oder Messung mindestens einer Bewegungsgröße des Anhängermoduls vor. Beispielsweise umfasst das Anhängermodul einen oder mehrere Sensoren zur Ermittlung einer oder mehrerer Bewegungsgrößen. Die Bewegungsgrößen sind insbesondere kinematische Größen des Anhängermoduls. Eine Bewegungsgröße kann beispielsweise eine translatorische oder eine rotatorische Bewegungsgröße des Anhängermodul sein. Translatorische und/oder rotatorische Bewegungsgrößen werden insbesondere als vektorielle Größen ermittelt. Insbesondere kann die Bewegungsgröße eine Lineargeschwindigkeit und/oder Linearbeschleunigung und/oder eine Winkelgeschwindigkeit und/oder Winkelbeschleunigung des Anhängermoduls entlang oder um eine oder mehrere Achsen sein. Insbesondere kann die redundante Ermittlung einer oder mehrerer Bewegungsgrößen des Anhängermoduls vorgesehen sein. Im Speziellen wird die oder werden die Bewegungsgrößen zyklisch ermittelt. Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass aus mindestens einer ermittelten Bewegungsgröße, beispielsweise durch Messung mittels eines oder mehrerer Sensoren, eine weitere Bewegungsgröße ermittelt, abgeleitet und/oder errechnet wird, insbesondere basierend auf Parametern, Abmessungen und/oder Eigenschaften des Anhängermoduls.
Basierend auf der mindestens einen ermittelten Bewegungsgröße und/oder den ermittelten Bewegungsgrößen wird das Hilfslenksystem angesteuert. Beispielsweise kann es vorgesehen sein, dass basierend auf der oder den ermittelten Bewegungsgrößen ein oder mehrere Sollwerte bestimmt, berechnet und/oder ermittelt wird/werden, wobei basierend auf den ermittelten Sollwert/-en das Hilfslenksystem angesteuert wird. Beispielsweise wird als Sollwert der Lenkeinschlag einer oder mehrerer abhängig oder unabhängig lenkbarer Achsen des Anhängers für das Hilfslenksystem bestimmt. Das Verfahren sieht damit vor, dass die Ansteuerung des Hilfslenksystems basierend auf der Bewegungsgröße erfolgt, insbesondere auf der oder den kinematischen Bewegungsgrößen des Anhängermoduls. Insbesondere sieht das Verfahren vor, dass die Ansteuerung des Hilfslenksystems auf einer kontaktfreien Messung zum Zugfahrzeug erfolgt. Beispielsweise muss keine mechanische Anbindung einer Messeinrichtung am Kopplungspunkt erfolgen, da die Bewegungsgrößen des Anhängermoduls für das Anhängermodul selbst, insbesondere unabhängig vom Zugfahrzeug, ermittelt, bestimmt und/oder gemessen werden.
Das Verfahren ermöglicht die Ansteuerung eines Hilfslenksystems ohne auf eine mechanische Anbindung einer Messeinrichtung im Kopplungspunkt von Zugfahrzeug und Anhängermodul angewiesen zu sein. Die Ansteuerung des Hilfslenksystems erfolgt basierend auf einer oder mehreren Bewegungsgrößen, die am Anhängermodul selbst ermittelt werden. Damit wird eine sichere Ansteuerung des Hilfslenksystems für das Anhängermodul bereitgestellt, insbesondere kann das Verfahren mit geringer Wahrscheinlichkeit einer Störung, beispielsweise durch mechanischen Verschleiss oder Fremdeinwirkung der Sensorik betrieben werden, da keine Messungen am mechanisch beanspruchten Kopplungspunkt erfolgen muss.
Vorzugsweise wird basierend auf der mindestens einen Bewegungsgröße und/oder den Bewegungsgrößen des Anhängermoduls der Knickwinkel ermittelt. Der Knickwinkel ist insbesondere der Winkel zwischen der Längsachse des Anhängermoduls und der Längsachse des vorhergehenden Moduls oder der Längsachse des Zugfahrzeugs. Beispielsweise umfasst die Bewegungsgröße eine translatorische Geschwindigkeit in Fahrtrichtung und/oder in Längsrichtung und eine rotatorische Geschwindigkeit, beispielsweise Winkelgeschwindigkeit um eine Hochachse des Anhängermoduls. Basierend auf der translatorischen und rotatorischen Geschwindigkeit wird beispielsweise der Knickwinkel berechnet und/oder abgeschätzt. Insbesondere wird der Knickwinkel basierend auf der Bewegungsgröße und einer oder mehrerer geometrischen Größen und/oder Abmessungen des Anhängermoduls ermittelt. Die geometrische Größe ist beispielsweise eine Spurweite und/oder ein Abstand von Rotationsachse der Winkelgeschwindigkeit und dem Kopplungspunkt. Hierbei ist es insbesondere vorgesehen, dass das Hilfslenksystem basierend auf dem Knickwinkel angesteuert wird, beispielsweise den Lenkeinschlag einer oder mehrerer abhängig oder unabhängig lenkbarer Achsen des Anhängers einstellt.
Besonders bevorzugt ist es, dass das Anhängermodul eine Achse mit zwei beabstandeten, insbesondere gegenüberliegenden Rädern aufweist. Insbesondere sind die Räder in Querrichtung, senkrecht zur Fahrtrichtung, beabstandet. Die Achse kann sowohl als eine Starrachse, als auch als eine lenkbare Achse ausgebildet sein. Im Speziellen sind die zwei beabstandeten Räder unangetriebene Räder bzw. die Achse ist unangetrieben. Beispielsweise ist es vorgesehen, dass für die beiden Räder jeweils eine Drehzahl, auch Raddrehzahl genannt, ermittelt wird, wobei die ermittelten Drehzahlen Bewegungsgrößen bilden. Beispielsweise umfassen die Räder und/oder die Achse einen Drehzahlmesser. Diese Ausgestaltung basiert auf der Überlegung, dass beispielsweise bei einer Kurvenfahrt die Drehzahlen der beiden Räder sich unterscheiden. Basierend auf den ermittelten Drehzahlen der beiden Räder wird das Hilfslenksystem angesteuert. Beispielsweise wird basierend auf den ermittelten Drehzahlen der Knickwinkel ermittelt, berechnet und/oder bestimmt. Durch die Messung der Drehzahlen der beiden Räder kann so auf eine Kurvenfahrt geschlossen werden, sodass das Hilfslenksystem explizit und gezielt angesteuert werden kann.
Beispielsweise wird basierend auf den ermittelten Drehzahlen der Räder, insbesondere der beiden Räder einer Achse, die Drehzahldifferenz bestimmt und/oder ermittelt. Basierend auf der Drehzahldifferenz und/oder auf den ermittelten Raddrehzahlen wird insbesondere eine Winkelgeschwindigkeit um eine vertikale Achse, beispielsweise die Hochachse des Anhängermoduls, bestimmt. Die Achse der Winkelgeschwindigkeit schneidet vorzugsweise die Achse der beiden Räder mittig. Beispielsweise wird ferner basierend auf den ermittelten Raddrehzahlen, der Drehzahldifferenz und/oder der Winkelgeschwindigkeit des Anhängermoduls eine mittlere Geschwindigkeit in Längsrichtung des Anhängermoduls ermittelt. Beispielsweise ist die mittlere Geschwindigkeit in Längsrichtung des Anhängermoduls als der Mittelwert und/oder Median der mittleren Geschwindigkeiten der Räder bestimmbar. Beispielsweise wird basierend auf der Drehzahldifferenz und/oder den ermittelten Drehzahlen der Räder die mittlere Geschwindigkeit in Längsrichtung ermittelt. Insbesondere wird zur Ermittlung der mittleren Geschwindigkeit eine geometrische Abmessung, beispielsweise Spurweite des Anhängermoduls, der Achse und/oder der beabstandeten Räder, herangezogen. Basierend auf der Drehzahldifferenz, der Winkelgeschwindigkeit des Anhängermoduls und/oder der mittleren Geschwindigkeit in Längsrichtung des Anhängermoduls kann beispielsweise das Hilfslenksystem angesteuert und/oder durchgeführt werden. Beispielsweise wird basierend auf diesen Größen der Knickwinkel ermittelt.
Im Speziellen ist es vorgesehen, dass basierend auf der oder den ermittelten Bewegungsgrößen eine Geschwindigkeit im Kopplungspunkt ermittelt wird, insbesondere eine vektorielle Geschwindigkeit oder die Vektorkomponenten der Geschwindigkeit. Insbesondere ist die vektorielle Geschwindigkeit in einer Ebene gleichgerichtet zur Längs- und Querrichtung des Anhängermoduls ausgebildet. Beispielsweise wird basierend auf den ermittelten Bewegungsgrößen eine Längsgeschwindigkeit und eine Quergeschwindigkeit im Kopplungspunkt ermittelt. Die Längsgeschwindigkeit ist beispielsweise die Längsgeschwindigkeit des Anhängermoduls, insbesondere erhältlich aus den gemessenen Drehzahlen der beiden Räder. Die Quergeschwindigkeit kann basierend auf einer Beschleunigungsmessung erfolgen, alternativ und/oder ergänzend kann die Quergeschwindigkeit basierend auf der Drehzahldifferenz und/oder der Winkelgeschwindigkeit des Anhängermoduls ermittelt sein oder werden. Basierend auf der Geschwindigkeit im Kopplungspunkt, im Speziellen der Längsgeschwindigkeit und Quergeschwindigkeit im Kopplungspunkt, wird der Knickwinkel ermittelt und/oder das Hilfslenksystem angesteuert. Beispielsweise kann basierend auf den Geschwindigkeitskomponenten und/oder der Geschwindigkeit sowie einem Abstand des Kopplungspunktes zu einem Bezugspunkt, beispielsweise der gelenkten Achse, das Hilfslenksystem angesteuert werden und/oder der Knickwinkel berechnet werden.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass mindestens eine gelenkte Achse des Hilfslenksystems angesteuert wird. Insbesondere kann das Hilfslenksystem mehrere gelenkte Achsen aufweisen. Beispielsweise wird die gelenkte Achse und/oder die Räder der gelenkten Achse angesteuert den Lenkeinschlag entsprechend zur Erzielung und/oder Ausgleich des Knickwinkels abzufahren.
Besonders bevorzugt ist es, dass basierend auf der mindestens einen ermittelten Bewegungsgröße oder den ermittelten Bewegungsgrößen ein Fahrzeugzustand ermittelt wird. Der Fahrzeugzustand kann beispielsweise umfassen: Fahrtrichtung, Vorwärts- oder Rückwärts-Fahrt, Kurvenfahrt, Offroad-Fahrt, Überlandfahrt Hangfahrt, Unebene Straße, Reifendruck, Schlupf zwischen Fahrbahn und Rädern und/oder Rangiermodus. Dabei ist es beispielsweise vorgesehen, dass basierend auf dem Fahrzeugzustand das Hilfslenksystem für ein optimiertes Lenkverhalten angesteuert wird, beispielsweise verstärkt, reduziert oder auf eine besondere Art die Hilfslenkung durchführt. Beispielsweise kann statt der reinen Übernahme des Knickwinkels basierend auf dem Fahrzeugzustand eine Anpassung des Knickwinkels als Sollwert vorgesehen sein und/oder erfolgen. Dieser Ausgestaltung liegt die Überlegung zugrunde, dass es zur Gewährleistung einer in Abhängigkeit vom Fahrzeugzustand funktional optimierten und sicheren Hilfslenkung häufig nicht genügt, den Lenkeinschlag alleine basierend auf dem Knickwinkel einzustellen.
Optional ist es vorgesehen, dass das Anhängermodul eine Messeinheit zur Beschleunigungsmessung aufweist. Die Messeinheit zur Beschleunigungsmessung ist insbesondere zur Messung der Beschleunigung um mindestens zwei Achsen und/oder in mindestens zwei Richtungen ausgebildet. Im Speziellen erfolgt die Messung der drei Linearbeschleunigungen in X-, Y- und Z-Richtung und die Messung der drei Winkelbeschleunigungen um die X-, Y- und Z-Achse. Die Messeinheit zur Beschleunigungsmessung ist beispielsweise ein Inertialsystem, ein Gierratenssensor, ein Neigungssensor oder ein Gyroskop. Die Beschleunigungsmessung und/oder die Werte der Beschleunigungsmessung, beispielsweise Beschleunigungskomponenten, bilden eine Bewegungsgröße. Vorzugsweise wird basierend auf der Beschleunigungsmessung das Hilfslenksystem angesteuert. Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass die Beschleunigungsmessung zur Korrektur, Kontrolle und/oder Überprüfung der Ansteuerung des Hilfslenksystems basierend auf anderen kinematischen Größen, beispielsweise der Drehzahlen der Räder, dient und/oder herangezogen wird.
Neben der Ansteuerung des Hilfslenksystems basierend auf der Beschleunigungsmessung, kann die Beschleunigungsmessung zur Ermittlung des Fahrzustandes dienen und/oder herangezogen werden. Beispielsweise kann basierend auf der Beschleunigungsmessung der Fahrzustand Fahrtrichtung, Vorwärts- oder Rückwärts-Fahrt, Kurvenfahrt, Offroad-Fahrt, Überlandfahrt, Hangfahrt, unebene Straße, Bremssituationen oder andere Fahrzustände bestimmt und/oder ermittelt werden.
Optional ist es vorgesehen, dass der Knickwinkel basierend auf der Beschleunigungsmessung ermittelt wird. Insbesondere kann der Knickwinkel basierend auf der Beschleunigungsmessung zusammen mit den Drehzahlen der Räder und/oder der Drehzahldifferenz ermittelt werden. Besonders bevorzugt ist es, dass der Knickwinkel basierend auf den Drehzahlen der beiden Räder einer starren oder gelenkten Achse bzw. der Drehzahldifferenz ermittelt wird, wobei die Beschleunigungsmessung zur Plausibilitätsprüfung des ermittelten Knickwinkels herangezogen wird.
Insbesondere ist es vorgesehen, dass die Ansteuerung des Hilfslenksystems basierend auf einer Momentangeschwindigkeit erfolgt. Die Momentangeschwindigkeit wird insbesondere für das Anhängermodul ermittelt. Beispielsweise ist die Momentangeschwindigkeit die Geschwindigkeit in Fahrtrichtung und/oder Längsrichtung des Anhängermoduls, beispielsweise bestimmt basierend auf den Drehzahlen der beiden Räder einen starren oder gelenkten Achse. Vorzugsweise wird überprüft, ob die Momentangeschwindigkeit eine Mindestgeschwindigkeit unter und/oder überschreitet. Die Mindestgeschwindigkeit ist beispielsweise 0,5 km/h, im Speziellen mindestens 1 km/h. Bei Unterschreiten der Mindestgeschwindigkeit ist es vorgesehen, dass das Hilfslenksystem basierend auf dem letzten eingestellten Wert zur Hilfslenkung weiterhin angesteuert wird.
Einen weiteren Gegenstand der Erfindung bildet ein Anhängermodul, wobei das Anhängermodul für das Fahrzeuggespann ausgebildet ist. Das Anhängermodul ist direkt oder indirekt koppelbar mit dem Zugfahrzeug des Fahrzeuggespanns. Das Anhängermodul weist mindestens eine Messeinheit zur Ermittlung der einen oder mehreren Bewegungsgrößen auf. Die Bewegungsgröße ist beispielsweise eine kinematische Größe wie vorher beschrieben. Das Anhängermodul weist eine Berechnungseinheit auf, wobei die Berechnungseinheit ausgebildet ist, das Hilfslenksystem des Anhängermoduls basierend auf der mindestens einen Bewegungsgröße zur Hilfslenkung anzusteuern. Insbesondere ist das Anhängermodul ausgebildet und/oder eingerichtet das Verfahren wie vorher beschrieben auszuführen.
Einen weiteren Gegenstand der Erfindung bildet ein Fahrzeuggespann, insbesondere wie für das Verfahren beschrieben. Das Fahrzeuggespann umfasst das Anhängermodul und ein Zugfahrzeug. Das Zugfahrzeug kann beispielsweise ein LKW, Traktor, Bus oder Busmodul eines Gelenkbusses sein.
Weitere Vorteile, Wirkungen und Ausgestaltungen ergeben sich aus den beigefügten Figuren und deren Beschreibung. Dabei zeigt:

1 schematisch ein Fahrzeuggespann mit Zugfahrzeug und Anhängermodul. 2a, b, c schematisch Fahrzeuggespanne mit mehreren Anhängermodulen uns unterschiedlicher Anwendungsarten.

1 zeigt schematisch eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel eines Fahrzeuggespanns 1 umfassend ein Zugfahrzeug 2 und ein Anhängermodul 3. Das Zugfahrzeug 2 ist beispielsweise als eine landwirtschaftliche Zugmaschine, im speziellen als ein Traktor ausgebildet. Das Anhängermodul 3 kann einen Wagen oder eine Arbeitsmaschine zur Kopplung mit dem Zugfahrzeug 2 darstellen. Das Zugfahrzeug 2 ist in einem Kopplungspunkt 4 mit dem Anhängermodul 3 gekoppelt, insbesondere schwenkbar gekoppelt. Das Zugfahrzeug 2 ist ein angetriebenes Zugfahrzeug 2 und ist zum Ziehen des Anhängermoduls 3 ausgebildet. Ferner ist das Zugfahrzeug 2 lenkbar, beispielsweise mit einer lenkbaren Vorderachse 5. Das Zugfahrzeug 2 weist eine Fahrzeuggeschwindigkeit auf, wobei die Fahrzeuggeschwindigkeit im Kopplungspunkt 4 auf das Anhängermodul 3 wirkt. Damit das Anhängermodul 3 dem Zugfahrzeug 2 effektiv und sicher folgen kann, weist das Anhängermodul 3 ein Hilfslenksystem auf, wobei die Hilfslenkung durch ein Lenksystem 6 ausgeführt oder angesteuert wird.
Das Hilfslenksystem 6 weist eine gelenkte Achse 7 auf, beispielsweise zur Änderung der Radstellung der Räder 8a und 8b. Durch gezielte Ansteuerung der Räder 8a, 8b, der gelenkten Achse 7 und/oder des Hilfslenksystem 6 kann das Anhängermodul 3 dem ziehenden Zugfahrzeug 2 effektiver, sicherer und wendiger folgen. Hierzu ist beispielsweise ein Sollwert zur Ansteuerung zu berechnen. Die Berechnung des Sollwertes basiert auf ermittelten Bewegungsgrößen des Anhängermoduls 3 ermittelt.
Grundlage für die Ansteuerung des Hilfslenksystems ist in diesem Ausführungsbeispiel der Knickwinkel β. Der Knickwinkel β ist hierbei definiert als der Winkel zwischen der Längsrichtung des Anhängermoduls 3, beispielsweise gegeben durch die Längsachse 9 und die Längsachse 10 des Zugfahrzeugs 2. Der Knickwinkel β wird anders als bei herkömmlichen Hilfslenksystemen nicht mittels eines Drehwinkelgebers im Kopplungspunkt 4 bestimmt. Der Knickwinkel β wird basierend auf Bewegungsgrößen, hier kinematischen Größen des Anhängermoduls 3, ermittelt.
Die Berechnung des Knickwinkels β erfolgt als Funktion der Winkelgeschwindigkeit ω_z, einer rotatorischen Bewegung des Anhängermoduls 3, und der Fahrzeuggeschwindigkeit des Anhängermoduls 3 in Längsrichtung 9 als translatorische Geschwindigkeit v_x. Der Geschwindigkeitsvektor im Kopplungspunkt 4 lässt sich in zwei Komponenten v_x und v_y zerlegen. Die Geschwindigkeitskomponente v_x entspricht der Geschwindigkeit an der Starrachse 11. Die Starrachse 11 ist insbesondere eine nicht angetriebene Achse mit zwei Rädern 12a, b. Für die Räder 12a, b wird die Raddrehzahl gemessen, wobei sich aus den Raddrehzahlen beispielsweise über den Raddurchmesser, die Bahngeschwindigkeit bzw. Abrollgeschwindigkeit ergibt. Die Geschwindigkeitskomponente v_x kann aus dem Mittelwert der Drehgeschwindigkeiten bzw. Drehzahlen der Räder 12a, b berechnet werden. Die Geschwindigkeitskomponente v_y ergibt sich aus der Winkelgeschwindigkeit ω_z und der Länge I zwischen dem Kopplungspunkt 4 und der Starrachse 11.
Zur Berechnung des Knickwinkels β wird die Winkelgeschwindigkeit ω_z des Anhängermoduls 3 aus der Differenz der Drehzahlen der Räder 12a, b sowie der Spurweite der Starrachse 11 berechnet. Die Geschwindigkeitskomponente v_y wird insbesondere zyklisch berechnet. Die Geschwindigkeitskomponente v_y berechnet sich als v_y = ω_z*I. Die Geschwindigkeitskomponente v_x wird auf Basis der einzelnen Raddrehzahlen am linken und am rechten Rad 12a, b der Starrachse 11 ermittelt, wobei durch Mittelwertbildung der beiden Raddrehzahlen die Geschwindigkeit v_x auch bei Kurvenfahrten ermittelt werden kann. Basierend auf dem trigonometrischen Zusammenhang und der Gleichung β=tan^-1(v_y/v_x) wird der Knickwinkel β basierend auf den kinematischen Größen, bzw. den Bewegungsgrößen, des Anhängermoduls 3 ermittelt, ohne den Knickwinkel β direkt mittels einer mechanischen Messung am Kopplungspunkt 4 zu bestimmen. Der ermittelte Knickwinkel β wird dann als Basis für den Sollwert und oder die Sollwertberechnung für die gelenkte Achse nach Ackermann herangezogen. Insbesondere wird das Hilfslenksystem 6 basierend auf dem Winkel β ermittelt durch die Bewegungsgrößen des Anhängermoduls 3 angesteuert. Bei sehr geringen Geschwindigkeiten des Anhängermoduls 3, beispielsweise bei Geschwindigkeiten kleiner als 1 km/h wird die Berechnung von β unpräzise. Daher kann beispielsweise statt des unpräzise berechneten Knickwinkels β, ein zuletzt als gültig berechneter Knickwinkel β weiterhin als Basis für die Sollwertberechnung dienen.
2a zeigt beispielhaft eine Draufsicht auf ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Fahrzeuggespanns 1 umfassend ein Zugfahrzeug 2 ein erstes Anhängermodul 3a und ein zweites Anhängermodul 3b. Das Anhängermodul 3a ist im Kopplungspunkt 4a mit dem Zugfahrzeug 2 gekoppelt, insbesondere schwenkbar gekoppelt. Für das gezeigte Fahrzeuggespann 1 ist der Knickwinkel β₁ zwischen Zugfahrzeug 2 und Anhängermodul 3a eingezeichnet. Das Hilfslenksystem 6 ist ausgebildet, das Anhängermodul 3a dem Zugfahrzeug 2 nachzuführen.
Das Anhängermodul 3b ist im Kopplungspunkt 4b mit dem Anhängermodul 3a gekoppelt und somit indirekt über das Anhängermodul 3a auch mit dem Zugfahrzeug 2 gekoppelt. Der Kopplungspunkt 4b ist rückseitig vom Anhängermodul 3a und frontseitig vom Anhängermodul 3b angeordnet. Die Kopplung von Anhängermodul 3a und Anhängermodul 3b im Kopplungspunkt. 4b ist schwenkbar. Für die Nachführung des Anhängermoduls 3b ist der Knickwinkel β₂ relevant. Das Verfahren zur Ansteuerung des Hilfslenksystems 6 wird für das Anhängermodul 3a sowie das Anhängermodul 3b angewendet. Hierbei wird für das Anhängermodul 3a der Knickwinkel β₁ basierend auf den kinematischen Größen des Anhängermoduls 3a bestimmt und für das Anhängermodul 3b wird der Knickwinkel β₂ basierend auf dessen kinematischen Größen bestimmt.
Die 2b zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Fahrzeuggespanns 1 in Form eines Dreigelenkbusses bildet. Der Dreigelenksbus, bzw. das Fahrzeuggespann 1, umfasst einen Zugbus als Zugfahrzeug 2 sowie 3 Anhängermodule 3a, b, c, die direkt bzw. indirekt mit dem Zugfahrzeug 2 verbunden sind. Das Anhängermodul 3a ist im Kopplungspunkt 4a direkt mit dem Zugfahrzeug 2 verbunden, wobei der Knickwinkel β₁ eingezeichnet ist. Das Anhängermodul 3b ist mit dem Anhängermodul 3a im Kopplungspunkt 4b verbunden, wobei der Knickwinkel β₂ ebenfalls gezeigt ist. In ähnlicher Weise ist das Anhängermodul 3c mit dem Anhängermodul 3b im Kopplungspunkt 4c gekoppelt und der Knickwinkel β₃ eingezeichnet. Durch die Kopplung der Anhängermodule 3a, b, c den Kopplungspunkten 4a, b, c wird basierend auf den kinematischen Größen der jeweiligen Anhängermodule 3a, b, c der jeweilige Knickwinkel β_1.2.3 bestimmt und das Hilfslenksystem 6 zur Hilfslenkung angesteuert.
2c zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Fahrzeuggespanns 1, wobei das Zugfahrzeug 2 eine Zugmaschine eines landwirtschaftlichen Trailers bildet und das Anhängermodul einen Agraranhänger bildet.
Bezugszeichenliste

1: Fahrzeuggespann
2: Zugfahrzeug
3: Anhängermodul
4: Kopplungspunkt
5: Lenkbare Vorderachse
6: Hilfslenksystem
7: gelenkte Achse
8a, b: Räder
9: Längsachse
10: Längsachse
11: Starrachse
12a, b: Räder
ß: Knickwinkel
ωz: Winkelgeschwindigkeit
vx: Geschwindigkeitskomponente
vy: Geschwindigkeitskomponente
I: Länge

Claims

Verfahren zur Ansteuerung des Hilfslenksystem eines Fahrzeuggespanns (1), wobei das Fahrzeuggespann (1) ein Zugfahrzeug (2) und mindestens ein Anhängermodul (3) umfasst, wobei das Anhängermodul (3) frontseitig über einen Kopplungspunkt (4) mit dem Zugfahrzeug (2) gekoppelt ist, wobei das Anhängermodul (3) mindestens ein Hilfslenksystem (6) mit einer oder mehreren gelenkten Achse (7) zur Hilfslenkung aufweist, wobei mindestens eine Bewegungsgröße des Anhängermoduls (3) ermittelt wird, wobei das Hilfslenksystem (6) basierend auf der ermittelten Bewegungsgröße zur Hilfslenkung angesteuert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass basierend auf der mindestens einen Bewegungsgröße ein Knickwinkel (ß) ermittelt wird, wobei das Hilfslenksystem (6) basierend auf dem Knickwinkel (ß) angesteuert wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Anhängermodul (3) eine Achse (11) mit zwei beabstandeten Rädern (12a, b) aufweist, wobei als Bewegungsgrößen die Drehzahlen der beabstandeten Räder (12a, b) ermittelt werden , wobei basierend auf den ermittelten Drehzahlen das Hilfslenksystem (6) angesteuert wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass basierend auf den ermittelten Drehzahlen der beiden Räder (12a, b) eine Drehzahldifferenz, eine Winkelgeschwindigkeit (w_z) und/oder eine mittlere Geschwindigkeit in Längsrichtung (v_x) des Anhängermoduls (3) bestimmt wird, wobei basierend auf Drehzahldifferenz, der Winkelgeschwindigkeit (w_z) und/oder die mittlere Geschwindigkeit in Längsrichtung (v_x) das Hilfslenksystem (6) angesteuert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass basierend auf den ermittelten Bewegungsgrößen eine Längsgeschwindigkeit (v_x) und eine Quergeschwindigkeit (v_y) am Kopplungspunkt (4) ermittelt wird, wobei basierend auf der Längsgeschwindigkeit (v_x) und der Quergeschwindigkeit (v_y) der Knickwinkel (ß) ermittelt wird und/oder das Hilfslenksystem (6) angesteuert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Hilfslenkung mindestens eine gelenkte Achse (7) angesteuert wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass basierend auf der mindestens einen ermittelten Bewegungsgröße ein Fahrzustand ermittelt wird, wobei basierend auf dem Fahrzustand das Hilfslenksystem (6) angesteuert wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Anhängermodul (3) eine Messeinrichtung zur Beschleunigungsmessung der drei Linearbeschleunigungen in X-, Y- und Z-Richtung und der drei Winkelbeschleunigungen um die X-,Y-, und Z-Achse aufweist, wobei jede dieser gemessenen Beschleunigungen eine Bewegungsgröße bildet.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass basierend auf der Beschleunigungsmessung der Messeinheit das Hilfslenksystem (6) angesteuert wird.
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Knickwinkel (ß) basierend auf der Beschleunigungsmessung, den ermittelten Drehzahlen der beiden Räder (12a, b) und/oder der Drehzahldifferenz ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Beschleunigungsmessung einer Messeinheit ein ermittelter Knickwinkel (ß) auf Plausibilität überprüft wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Momentangeschwindigkeit des Anhängermoduls (3) ermittelt wird, wobei bei Unterschreiten einer Mindestgeschwindigkeit durch die Momentangeschwindigkeit das Hilfslenksystem (6) basierend auf zuletzt gültigen Werten angesteuert wird.
Anhängermodul (3) zur Kopplung an ein Zugfahrzeug (2), wobei das Anhängermodul (3) ausgebildet ist, das Verfahren wie vorherbeschrieben auszuführen und/oder zu unterstützen.
Fahrzeuggespann (1) umfassend das Anhängermodul (3) gemäß Anspruch 13 und ein Zugfahrzeug (1).
Verwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 12 in einem Fahrzeuggespann (1) umfassend einen Traktor, Lkw, Bus oder PKW als Zugfahrzeug (2) und mindestens einen Anhänger, Auflieger, Sattelauflieger oder Tieflader als Anhängermodul (3).