DE10357254B4

DE10357254B4 - Verfahren zum Kompensieren des durch eine Änderung des Abrollverhaltens eines Laufrades eines Fahrzeugs hervorgerufenen Giermoments

Info

Publication number: DE10357254B4
Application number: DE10357254.6A
Authority: DE
Inventors: Dr. Hecker Falk; Matthias Horn; Stefan Hummel; Ulrich Gücker
Original assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
Current assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
Priority date: 2003-12-08
Filing date: 2003-12-08
Publication date: 2014-11-13
Anticipated expiration: 2023-12-09
Also published as: DE10357254A1

Abstract

Verfahren zum Kompensieren des durch eine Änderung des Abrollverhaltens eines ersten Laufrades (3) eines Fahrzeugs (1) mit mindestens zwei Achsen mit jeweils mindestens einem Laufrad (3, 4, 5, 6) auf jeder Fahrzeugseite hervorgerufenen Giermoments (D), wobei die Änderung an dem ersten Laufrad (3) detektiert wird und dem durch die Änderung des Abrollverhaltens erzeugten Giermoment durch ein durch Abbremsen mindestens eines der anderen Laufräder (4, 5, 6) erzeugtes Gegenmoment (E) entgegengewirkt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug aus zwei Teilfahrzeugen besteht und das Abbremsen mindestens eines der anderen Laufräder (4, 5, 6) ausschließlich an dem Teilfahrzeug stattfindet, an dem die Änderung des Abrollverhaltens des ersten Laufrades (3) nicht stattgefunden hat.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Das Fahrverhalten eines Fahrzeugs kann sich durch insbesondere plötzliche Änderung der Eigenschaften seiner Laufräder, insbesondere infolge eines geplatzten Reifens, stark ändern, da das Rollverhalten stark vom Luftdruck in den Reifen abhängt. Ein geplatzter Reifen kann beispielsweise einerseits nur noch geringe Kräfte von dem Fahrzeug auf den Untergrund, auf dem er abrollt, übertragen, hat aber andererseits einen stark erhöhten Rollwiderstand. Beide Effekte führen zu einem deutlich anderen und unter Umständen gefährlichen Fahrverhalten, beispielsweise, wenn bei einer Kurvenfahrt der kurvenäußere Hinterreifen platzt und das Fahrzeug übersteuert.
Bei schweren Nutzfahrzeugen sind die Auswirkungen eines solchen plötzlichen Druckverlustes bei einem Zwillingsreifen an einem Zwillingsreifenpaar an der Hinterachse nicht so stark, da der andere Zwillingsreifen einen großen Teil der notwendigen Seitenführung übernehmen kann. Da künftig jedoch verstärkt sogenannte Super-Single-Reifen zum Einsatz kommen werden, entfällt der zweite Hinterreifen je Fahrzeugseite, so dass das Nutzfahrzeug bei einem plötzlichen Platzen eines Reifens an einer Hinterachse zum Ausbrechen oder Übersteuern neigt. Insbesondere bei Sattelfahrzeugen kann dies zum Ausbrechen des Fahrzeugs oder zum Übersteuern führen.
Aus dem Stand der Technik, beispielsweise aus dem Kraftfahrtechnischen Taschenbuch, 23. Aufl., Braunschweig [u. a.]: Vieweg, 1999, ISBN: 3-528-03876-4, dort S. 704–713, sind Fahrstabilitätssysteme wie Antiblockiersysteme (ABS), Systeme zur Antriebsschlupfregelung (ASR) und Elektronische Stabilitätsprogramme (ESP) bekannt, die den Fahrer in bestimmten Situationen unterstützen. So verhindert das Anti-Blockiersystem (ABS) das Blockieren der Laufräder beim Bremsen. Analog dazu begrenzt die Antriebsschlupfregelung (ASR) den Radschlupf beim Beschleunigen. Das elektronische Stabilitätsprogramm (ESP) stabilisiert das Fahrzeug oder eine Fahrzeugkombination in Hinblick auf das Schleudern oder Umkippen, so dass der Fahrer beim Platzen eines Reifens bereits wirkungsvoll unterstützt wird. Da das ESP bisher jedoch nur auf eine Änderung im Fahrverhalten reagieren kann, muss das Fahrzeug zunächst in einen instabilen Zustand geraten, bis das ESP überhaupt erst unterstützend eingreift.
In der DE 102 18 446 A1 ist ein Kraftfahrzeug mit einer elektronischen Fahrdynamikregelung offenbart, bei welchem für den Fall, dass ein Reifen einen fehlenden oder zu geringen Luftdruck aufweist, bei einem Bremsvorgang nur die Bremsen der Räder der Achse betätigt werden, der zwei Reifen mit einem Luftdruck oberhalb eines vorgegebenen Grenzwerts zugeordnet sind.
Eine gattungsgemäßes Verfahren ist aus der US 5 696 681 A bekannt. Dort wird ein Verfahren zum Kompensieren des durch eine Änderung des Abrollverhaltens eines ersten Laufrades des Fahrzeugs hervorgerufenen Giermoments beschrieben, bei welchem die Änderung an dem ersten Laufrad detektiert wird und bei welchem dem durch die Änderung des Abrollverhaltens erzeugten Giermoment durch ein an mindestens einem anderen Laufrad erzeugtes Gegenmoment entgegengewirkt wird.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, bei plötzlich eintretenden Änderungen des Abrollverhaltens eines Laufrades eines aus zwei Teilfahrzeugen bestehenden Fahrzeugs schnell eine Gegenmaßnahme einzuleiten.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst.
Dadurch können je nach der Situationen die Bremsungen an dem Teilfahrzeug vorgenommen werden, an dem diese weniger gefährlich sind als an dem anderen Teilfahrzeug, an dem beispielsweise ein geplatzter Reifen vorliegt. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe folglich durch das Abbremsen mindestens eines der anderen Laufräder ausschließlich an dem Teilfahrzeug gelöst, an dem die Änderung des Abrollverhaltens des ersten Laufrades nicht stattgefunden hat. Dabei wird durch ein System zur Steuerung des Fahrzeugs die Beeinflussung der jeweiligen Laufräder gesteuert.
Die von einem Indikator gelieferte Information über einen geplatzten Reifen wird für eine präventive aktive Stabilisierung genutzt. Die Indikation eines plötzlichen Druckverlustes kann beispielsweise durch ein entsprechendes Reifendruck-Kontrollsystem erfolgen, wobei die Druckmessung durch einen Drucksensor vorgenommen wird.
Durch geeignete radselektive Bremseingriffe werden dann automatisch die durch die geänderten Reifeneigenschaften auftretenden Giermomente kompensiert und das Fahrverhalten somit stabilisiert. Dies erfolgt unter Berücksichtigung der aktuellen Fahrsituation, die vorzugsweise mittels der Sensorik eines Elektronischen Stabilitätsprogramms (ESP) ermittelt wird. Sie kann sowohl bei geplatzten Reifen an der Vorderachse als auch bei solchen an einer Hinterachse durchgeführt werden. Zusätzlich lässt sich das Fahrzeug durch eine gezielt eingeleitete Bremsung auf eine ungefährliche Geschwindigkeit von beispielsweise 30 km/h abbremsen.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.
In einer Weiterbildung des Verfahrens nach der Erfindung ist vorgesehen, dass das Fahrzeug zwangsgebremst und unter Berücksichtigung eines Schadens an mindestens einem der Laufräder auf eine ungefährliche Geschwindigkeit verlangsamt wird.
Es wird mit Vorteil eine Bremsverzögerung eingesetzt, die zwischen 0,1 und 0,2 g liegt, wobei g die Erdbeschleunigung ist.
In einer Weiterbildung der Erfindung wird mit Vorteil die Erzeugung des Gegenmoments durch ein Elektronisches Stabilitätsprogramm (ESP) zur Überwachung der Fahrzeugstabilität gesteuert oder geregelt.
Ebenfalls vorteilhaft ist eine Ausgestaltung des Verfahrens, bei der bei einer durch den Fahrer des Fahrzeugs als Reaktion auf das Giermoment eingeleiteten Bremsung die Bremskraft vermindert wird. Auf diese Weise wird bei einer Panikbremsung des Fahrers die Bremskraft an geeigneten Laufrädern reduziert, um das eindrehende Giermoment zu kompensieren. Im Falle einer Fahrzeugkombination lässt sich die Stabilisierung durch geeignetes automatisches Bremsen des Anhängers oder des Aufliegers unterstützen. Die Auswirkung der Kompensationsbremsungen wird durch die Sensorik des Elektronischen Stabilitätsprogramms (ESP) überwacht und gegebenenfalls nachkorrigiert, wozu ein geschlossener Regelkreis vorhanden ist.
Ebenfalls von Vorteil ist ein Verfahren, bei dem automatische Lenkeingriffe, insbesondere mittels einer elektronischen Hinterachslenkung, vorgenommen werden, durch die ein durch eine Druckänderung an einem Reifen hervorgerufenes Giermoment kompensiert wird.
Nachstehend wird die Erfindung in Ausführungsbeispielen anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung der Kräfte und Momente, die an einem Fahrzeug wirken, wenn bei einer Kurvenfahrt ein Reifen platzt, und
2 eine schematische Darstellung der Kräfte und Momente, die wirken, wenn bei einer Geradeausfahrt ein Reifen platzt.
Bei einer Kurvenfahrt eines Fahrzeugs 1 (1), das sich in Richtung eines Pfeils A auf einer Straße 2 in einer Rechtskurve bewegt, platzt beispielsweise der linke hintere Reifen 3.
Da aber die durch den geplatzten Reifen 3 hervorgerufene Kraft nicht auf den Schwerpunkt des Fahrzeugs 1 wirkt, sondern an der Lagerung des linken Hinterrades angreift, wird an allen anderen Reifen 4, 5, 6 ein Giermoment in Richtung der Pfeile C ausgeübt. Das Fahrzeug 1 übersteuert, und das Giermoment bewegt das Fahrzeug 1 in Richtung eines Pfeils D auf die Kurveninnenseite. Es entsteht somit unter der Annahme, dass das Fahrzeug 1 ein starrer Körper ist, durch den Wegfall der Seitenführungskraft des Reifens oder des Rades 3 eine Drehbewegung in Richtung des Pfeils D.
Dementsprechend wird gemäß der Erfindung dem Giermoment durch ein entgegengesetztes Moment gegengesteuert, das in Richtung eines Pfeils E gerichtet ist.
Zur Messung des Druckabfalls oder zur Feststellung eines geplatzten Reifens sind an jedem der Reifen 3 bis 6 an sich bekannte Sensoren 7 bis 10 angebracht, die eine Änderung des Reifendrucks oder des Schlupfs oder eine Veränderung der Reifenoberfläche feststellen und an eine zentrale Steuer- oder Regeleinheit 11 weiterleiten. Diese veranlasst dann, dass geeignete radselektive Eingriffe, beispielsweise Bremseingriffe, an den übrigen Reifen 4 bis 6 bzw. an den jeweils zugehörigen Laufrädern vorgenommen werden, um das Giermoment in Richtung des Pfeils E zu kompensieren. Insbesondere oder ausschließlich wird das Rad 4 abgebremst, um das Drehmoment in Richtung des Pfeils E zu erzeugen und dadurch das Fahrzeug zu stabilisieren.
In entsprechender Weise wird auch bei einer Geradeausfahrt (2) auf das Fahrzeug 1 ein erhöhtes Rollmoment in Richtung eines Pfeils B auf das Fahrzeug 1 ausgeübt, wenn der Reifen 3 platzt; dadurch entsteht ein Giermoment in Richtung eines Pfeils D, das durch ein Gegenmoment in Richtung E kompensiert werden muss. Dies geschieht in analoger Weise, wie in 1 dargestellt, durch die Steuer- oder Regeleinheit 11 anhand der von den Sensoren 7 bis 10 erhaltenen Daten und Informationen. Während der Kompensationsbremsungen wird über eine ESP-Sensorik deren Auswirkung überwacht und gegebenenfalls mittels eines geschlossenen Regelkreises nachkorrigiert.
Im Falle der Geradeausfahrt des Fahrzeugs 1 ist je nach Stärke des Giermoments lediglich das gegenüberliegende Laufrad auf derselben Fahrzeugachse abzubremsen.
Die oben anhand eines aus einem einzelnen Teilfahrzeug bestehenden Fahrzeugs gemachten Ausführungen gelten entsprechend angepasst auch für aus mehreren Teilfahrzeugen bestehende Fahrzeugkombinationen.
Um das Fahrzeug über die oben beschriebenen Maßnahmen hinaus in einen unkritischen Zustand zu überführen, wird zusätzlich dessen Geschwindigkeit durch eine von der Regeleinheit veranlasste Zwangsbremsung auf eine unkritische Geschwindigkeit, beispielsweise von 25 km/h, verzögert, wobei die Abbremsung moderat erfolgt, um den Fahrer nicht zu überraschen oder zu überfordern.
Ein plötzlicher Druckverlust an einem kurvenäußeren Vorderrad eines Fahrzeugs führt zu einem starken Untersteuern („Schieben über die Vorderräder”), was ebenfalls durch einen geeigneten Bremseingriff – vorzugsweise am kurveninneren Hinterrad – kompensiert wird. Auch hier muss im Falle einer Panikbremsung des Fahrers die Bremskraftverteilung der einzelnen Laufräder so ändern, dass das unerwünschte Giermoment kompensiert wird, beispielsweise durch Bremskraftverringerung am kurvenäußeren Hinterrad.
Eine weitere Maßnahme besteht in einem aktiven Lenkeingriff in Form eines „Steer by wire” (direkte elektronische Radsteuerung) oder in Form einer durch ein elektronisches System gesteuerten Hinterachslenkung, bei der das durch den Reifenplatzer entstehende Giermoment durch ein automatisches Gegenlenken kompensiert wird.
Es versteht sich, dass das Gegenlenken und das individuelle Abbremsen einzelner Laufräder 3 bis 6 bzw. der zugehörigen Reifen mit einander kombiniert werden können.

Claims

Verfahren zum Kompensieren des durch eine Änderung des Abrollverhaltens eines ersten Laufrades (3) eines Fahrzeugs (1) mit mindestens zwei Achsen mit jeweils mindestens einem Laufrad (3, 4, 5, 6) auf jeder Fahrzeugseite hervorgerufenen Giermoments (D), wobei die Änderung an dem ersten Laufrad (3) detektiert wird und dem durch die Änderung des Abrollverhaltens erzeugten Giermoment durch ein durch Abbremsen mindestens eines der anderen Laufräder (4, 5, 6) erzeugtes Gegenmoment (E) entgegengewirkt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug aus zwei Teilfahrzeugen besteht und das Abbremsen mindestens eines der anderen Laufräder (4, 5, 6) ausschließlich an dem Teilfahrzeug stattfindet, an dem die Änderung des Abrollverhaltens des ersten Laufrades (3) nicht stattgefunden hat.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug (1) unter Berücksichtigung eines Schadens an mindestens einem der Laufräder (3, 4, 5, 6) auf eine ungefährliche Geschwindigkeit verlangsamt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsverzögerung zwischen 0,1 und 0,2 g liegt, wobei g die Erdbeschleunigung ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erzeugung des Gegenmoments (E) durch ein Elektronisches Stabilitätsprogramm zur Überwachung der Fahrzeugstabilität gesteuert oder geregelt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer durch den Fahrer des Fahrzeugs (1) als Reaktion auf das Giermoment (D) eingeleiteten Bremsung die Bremskraft vermindert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass automatische Lenkeingriffe mit dem Abbremsen mindestens eines der anderen Laufräder (4, 5, 6) kombiniert werden, so dass ein durch eine Druckänderung an einem Reifen (3) hervorgerufenes Giermoment (D) kompensiert wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die automatischen Lenkeingriffe mittels einer elektronischen Hinterachslenkung vorgenommen werden.