DE19958221A1 - Verfahren zur Verhinderung des Umkippens eines Fahrzeugs - Google Patents
Verfahren zur Verhinderung des Umkippens eines FahrzeugsInfo
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Abstract
Es wird ein Verfahren zur Verhinderung des Umkippens eines Fahrzeugs, insbesondere eines Nutzfahrzeugs, vorgeschlagen. Hierzu werden mit Sensoren (1, 2) die Luftfederbalgdrücke und gleichzeitig mit einem Querbeschleunigungssensor (3) oder über Raddrehzahl-Sensoren (10, 11) die Querbeschleunigung des Fahrzeugs erfaßt. Aus dem so für eine bestimmte Beladung ermittelten Wertepaar wird eine Grenzbeschleunigung hochgerechnet, bei welcher der Luftfederbalgdruck des kurveninneren Rades auf Atmosphärendruck abgefallen ist. Falls während der Fahrt die aktuelle Querbeschleunigung des Fahrzeugs etwa 75% der Grenzbeschleunigung erreichen sollte, wird die Geschwindigkeit des Fahrzeugs durch eine Fahrerwarnung, eine automatische Motordrosselung oder eine automatische Einbremsung verringert.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Ver
hinderung des Umkippens eines Fahrzeugs gemäß dem Ober
begriff des Patentanspruchs 1.
Nutzfahrzeuge wie LKWs oder Busse, insbesondere solche
mit hohem Schwerpunkt, können in zu schnell gefahrenen
Kurven auf griffiger Straße durchaus zum Umkippen nei
gen. Derartige Unfälle können durch übliche Fahrdyna
mikregelungen (FDR) nicht erfaßt und verhindert werden,
da in diesem Fall bis kurz vor dem Abheben die Haf
tungsgrenzen der Räder nicht überschritten werden.
Fahrdynamikregelungen erzeugen in bekannter Weise durch
Einzelradbremsungen ein stabilisierendes Moment. Es be
steht ein Bedarf, ein drohendes Umkippen eines Fahrzeu
ges frühzeitig zu erkennen und den Fahrer entsprechend
zu warnen.
Ein gattungsgemäßes Verfahren ist beispielsweise aus
der DE 196 02 879 C1 bekannt. In dieser Schrift wird
ein Verfahren zum Erfassen der Gefahr des Umkippens ei
nes Fahrzeuges beschrieben, bei dem eine Abnahme der
Kippstabilität des Fahrzeuges während einer Kurvenfahrt
anhand eines Einsetzens eines ABS-Regel-Eingriffes er
mittelt wird. Hierzu wird an den Rädern des Fahrzeugs
ein geringer Bremseingriff künstlich eingeleitet. Das
bekannte Verfahren hat den Vorteil, daß zusätzliche,
aufwendige Sensoren entfallen.
Aus der EP 0 798 615 A1 ist weiter ein Verfahren zur
Verbesserung der Fahrstabilität (FDR) bekannt, welches
mit einer Vielzahl von direkt oder indirekt ermittelten
Fahrzeugdaten arbeitet, welche mittels eines kompli
zierten Algorithmus kombiniert werden. Unter anderem
wird hier auch die Druckdifferenz zwischen rechten und
linken Luftbälgen gemessen. Sensoren sind dabei aus
drücklich nur im Zugfahrzeug angebracht. Das Verfahren
dient dazu, die Wahrscheinlichkeit des Umkippens des
Anhängers zu vermindern.
Es ist weiter auch denkbar, in Abhängigkeit von der
Fahrzeug-Beladung eine maximale Querbeschleunigung in
Kurven zuzulassen, die mit steigender Beladung sinkt.
Die Beladung kann dabei durch das Beschleunigungsver
halten des Fahrzeugs abgeschätzt werden. Nachteilig an
dieser Methode ist, daß die genaue Schwerpunkthöhe und
die Verteilung der Beladung nicht berücksichtigt wird.
Hierdurch lassen sich die möglichen Kurvengeschwindig
keiten nicht voll ausnutzen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren
zur Verhinderung des Umkippens eines Fahrzeugs anzuge
ben, das mit einfachen Mitteln auskommt und auch eine
ungleichmäßige Beladung berücksichtigt. Dabei soll die
jeweils mögliche Fahrzeuggeschwindigkeit in Kurven bei
der Richtungen voll ausgenutzt werden können. Das Ver
fahren soll insbesondere anwendbar sein für LKWs,
Busse, Anhänger und Schienenfahrzeuge.
Die obengenannte Aufgabe wird durch die im Patentan
spruch 1 angegebene Erfindung gelöst. Die Unteransprü
che enthalten zweckmäßige Weiterbildungen der Erfin
dung.
Die Erfindung wird im folgenden anhand einer Zeichnung
näher erläutert.
Diese zeigt in
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Nutz
fahrzeuges (Sattelschlepper), und in der
Fig. 2 ein Diagramm, aus welchem die Luftfeder
balgdrücke und deren Änderungen bei einer
Kurvenfahrt (Linkskurve) hervorgehen.
In der Fig. 1 ist in schematischer Darstellung in
Draufsicht ein Sattelschlepper dargestellt. Dieser
weist vier Achsen auf. Die Vorderachse besitzt Räder
(8, 9), welche mit Drehzahlsensoren (10, 11) versehen
sind. Diese sind an eine ABS-Elektronik (12) oder ein
elektronisches Bremssystem (EBS (13)) angeschlossen.
Die vordere Hinterachse des Anhängers weist Reifen (6,
7) auf, welche ebenfalls mit Drehzahlsensoren (nicht
dargestellt) ausgerüstet sind. Die Achse ist mit Luft
federbälgen (4, 5) gefedert. Der in den Bälgen herr
schende Luftdruck wird mit Sensoren (1, 2) abgefühlt.
Weiter ist an der Achse ein Querbeschleunigungs-Sensor
(3) angebracht. Die drei genannten Sensoren (1, 2, 3)
sind über eine Leitung (14) mit der Elektronik (12, 13)
verbunden.
Die übrigen Achsen des Anhängers sind ebenfalls mit
Luftfederbälgen, die jedoch nicht drucksensiert sind,
ausgerüstet. Ebenso sind im allgemeinen sämtliche Räder
des Fahrzeugs mit Drehzahlsensoren versehen (nicht dar
gestellt).
Im folgenden wird die Wirkungsweise des erfindungsgemä
ßen Verfahrens im Zusammenhang mit der Fig. 2 näher er
läutert.
Für das erfindungsgemäße Verfahren wird die seitliche
Stabilität des Fahrzeugs bzw. des Anhängers zunächst
bei mit normaler Geschwindigkeit befahrenen Kurven un
tersucht. Hierzu wird für beide Kurvenrichtungen ein
Wertepaar festgestellt, wobei zu einer vorliegenden
Querbeschleunigung des Fahrzeugs die prozentuale Ver
minderung des Luftdrucks im kurveninneren Luftfederbalg
bestimmt wird.
Wie in der Fig. 2 dargestellt, vermindert sich dabei in
einer bestimmten Linkskurve der Luftdruck im linken
Luftfederbalg (4) einer Achse von 100% auf 50%.
Gleichzeitig erhöht sich der Luftdruck im rechten Luft
federbalg (5) dieser Achse von 100% auf 138%. Diesen
Luftdruck-Veränderungen entspricht eine Gewichtsverla
gerung von ΔG vom linken auf den rechten Luftfederbalg.
Die Querbeschleunigung der Kurve möge 1 m/s2 betragen.
Diese kann mit dem Sensor (3) oder über die Raddrehzah
len bestimmt werden.
Wie aus der Fig. 2 erkenntlich, ist der Luftdruck bei
Geradeausfahrt (100-Prozent-Werte) für den linken Luft
federbalg geringer als für den rechten Luftfederbalg.
Dies ist ein Anzeichen dafür, daß das Fahrzeug seiten
weise ungleichmäßig beladen ist, wobei hier die rechte
Seite schwerer als die linke Seite ist.
Aus dem für die hier vorliegende Linkskurve vorliegen
den Wertepaar von 50% Druckverminderung bei einer
Querbeschleunigung von 1 m/s2 wird nun durch eine Pro
gramm-Ergänzung in den Elektroniken (12, 13) ein ent
sprechender Beschleunigungs-Grenzwert für eine Lastver
minderung auf 0% im linken Luftfederbalg hochgerech
net. Diese würde in diesem Fall eine Lastverminderung
auf 0% bei einer Grenzbeschleunigung von 2 m/s2 erge
ben. Dabei wird eine lineare Abhängigkeit von Lastver
minderung und Querbeschleunigung vorausgesetzt.
Die o. g. "Grenzbeschleunigung" wird für jede Kurven
richtung, also für Links- und Rechtskurven, getrennt
berechnet und eingelernt. Hierdurch wird auch eine un
gleichmäßige seitenweise Beladung des Fahrzeugs berück
sichtigt, wodurch die möglichen Kurvengeschwindigkeiten
voll ausgenützt werden können.
Während des Betriebs des Fahrzeugs werden ständig die
beiden Grenzbeschleunigungen neu berechnet und in die
Elektronik eingelernt. Hierdurch werden zwischenzeitli
che Beladungsänderungen des Fahrzeugs, welche sich auf
die Kippneigung auswirken, automatisch erfaßt.
Während der Fahrt des Fahrzeugs wird nun mittels des
Querbeschleunigungssensors (3) oder durch Auswertung
der von den Raddrehzahlsensoren (10, 11) ermittelten
Werte (Drehzahldifferenz rechts - links) die Querbe
schleunigung des Fahrzeugs gemessen. Sobald diese etwa
75% der oben ermittelten Grenzbeschleunigung erreicht
hat, wird entweder dem Fahrer eine Warnung gegeben,
oder die Fahrzeuggeschwindigkeit durch eine automati
sche Motordrosselung oder durch eine automatische Ein
bremsung verringert.
Die genannte automatische Einbremsung kann dabei, wie
aus der Fahrdynamikregelung (FDR) bekannt, selektiv an
einzelnen Rädern des Fahrzeugs erfolgen. Insbesondere
kann an den Rädern einer Achse unterschiedlich stark
gebremst werden, um beispielsweise mit den kurvenäuße
ren Rädern stark zu verzögern, während die kurveninne
ren Räder nur gering gebremst werden. Dadurch kann die
Bremskraftanforderung den Radlasten angepaßt werden,
was Bremsweg und Seitenführung verbessert.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch bei Fahrzeugen
ohne Luftfederung angewendet werden. In diesem Fall
werden anstatt der Balgdrücke die Einfederungen oder
die Radlasten an beiden Seiten mindestens einer Achse
des Fahrzeugs erfaßt. Um verarbeitbare Meßwerte zu er
halten, ist es zweckmäßig, diese in bekannter Weise mit
eiern Tiefpaß zu glätten.
Claims (3)
1. Verfahren zur Verhinderung des Umkippens eines
Fahrzeugs, insbesondere eines Nutzfahrzeugs, das
mit einer oder mehreren Achsen ausgerüstet ist, und
das ein Antiblockiersystem (ABS) (12) und/oder ein
elektronisches Bremssystem (EBS) (13) aufweist,
dadurch gekennzeichnet, daß
mit Sensoren (1, 2) die Luftfederbalgdrücke, die Einfederungen, oder die Radlasten an den beiden Seiten mindestens einer Achse erfaßt werden,
mit einem Querbeschleunigungs-Sensor (3) oder über Raddrehzahl-Sensoren (10, 11) die Querbeschleuni gung des Fahrzeugs erfaßt wird,
aus den Meßwerten der Sensoren (1, 2) und der gleichzeitig ermittelten Querbeschleunigung für jede Kurvenrichtung getrennt eine Grenzbeschleuni gung ermittelt und eingelernt wird, die als Indika tor für die jeweilige Kippgefahr des Fahrzeugs dient,
ermittelt wird, ob während der Fahrt die Querbe schleunigung einen Grenzwert erreicht,
die Geschwindigkeit des Fahrzeugs in diesem Fall durch eine Fahrerwarnung, eine automatische Motor- Drosselung, und/oder eine automatische Einbremsung verringert wird.
mit Sensoren (1, 2) die Luftfederbalgdrücke, die Einfederungen, oder die Radlasten an den beiden Seiten mindestens einer Achse erfaßt werden,
mit einem Querbeschleunigungs-Sensor (3) oder über Raddrehzahl-Sensoren (10, 11) die Querbeschleuni gung des Fahrzeugs erfaßt wird,
aus den Meßwerten der Sensoren (1, 2) und der gleichzeitig ermittelten Querbeschleunigung für jede Kurvenrichtung getrennt eine Grenzbeschleuni gung ermittelt und eingelernt wird, die als Indika tor für die jeweilige Kippgefahr des Fahrzeugs dient,
ermittelt wird, ob während der Fahrt die Querbe schleunigung einen Grenzwert erreicht,
die Geschwindigkeit des Fahrzeugs in diesem Fall durch eine Fahrerwarnung, eine automatische Motor- Drosselung, und/oder eine automatische Einbremsung verringert wird.
2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Grenzwert zwischen 70% und 80%
der Grenzbeschleunigung liegt.
3. Verfahren nach Patentanspruch 1 bis 2, dadurch ge
kennzeichnet, daß die automatische Einbremsung se
lektiv an einzelnen Rädern des Fahrzeugs erfolgt.
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