DE19964058A1 - Einrichtung und Verfahren zum Stabilisieren eines Gespanns aus einer Zugmaschine und zumindest einem Auflieger oder Anhänger - Google Patents

Einrichtung und Verfahren zum Stabilisieren eines Gespanns aus einer Zugmaschine und zumindest einem Auflieger oder Anhänger

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Abstract

Einrichtung und Verfahren zum Stabilisieren eines Gespanns aus einer Zugmaschine und zumindest einem Auflieger oder Anhänger, wobei die Bremsen des zumindest einen Aufliegers oder Anhängers automatisch in Abhängigkeit der Giergeschwindigkeit der Zugmaschine und der Soll-Giergeschwindigkeit der Zugmaschine oder in Abhängigkeit der Giergeschwindigkeit der Zugmaschine, der Geschwindigkeit des Gespanns und des Lenkwinkels eingestellt werden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung und ein Verfahren zum Stabilisieren eines Gespanns aus einer Zugmaschine und zumindest einem Auflieger bzw. Anhänger. Zugmaschine im Sinne der Erfindung kann dabei ein PKW oder ein LKW sein. Ein Anhänger im Sinne der Erfindung kann ein LKW-Anhänger oder auch ein Anhänger für einen PKW, z. B. ein Wohnanhänger, sein.
Aus der DE-OS 25 47 487 ist eine Vorrichtung zur Stabilisierung eines Fahrzeugs, das wenigstens aus einem Führungsteil und einem Schubteil besteht, bekannt. Dabei ist das Schubteil über ein Gelenk mit dem Führungsteil verbunden. Die Vorrichtung weist einen Meßwertgeber zum Abtasten des zwischen dem Führungsteil und dem Schubteil auftretenden Knickwinkels auf. Ferner ist ein Meßwertgeber zur Erfassung des Lenkwinkels vorgesehen. Die Vorrichtung umfaßt eine Auswerteschaltung, der die Signale der beiden Meßwertgeber zugeschickt werden und die ein Ausgangssignal erzeugt, wenn der Knickwinkel bestimmte Winkelgrößen überschreitet, die vom Lenkwinkel abhängig sind. Die bestimmten Winkelgrößen entsprechen den in Abhängigkeit des Lenkwinkels ermittelten und in der jeweiligen Fahrsituation zulässigen Knickwinkel. Ferner sieht die Vorrichtung ein Gerät zum automatischen Ansteuern von Bremsdruck und an wenigstens eine Achse des Schubteils vor, welches von dem Ausgangssignal der Auswerteschaltung betätigt wird.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte Einrichtung bzw. ein verbessertes Verfahren zum Stabilisieren eines Gespanns aus einer Zugmaschine und zumindest einem Auflieger bzw. einem Anhänger anzugeben.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß und durch eine Einrichtung gemäß Anspruch 1 sowie durch ein Verfahren gemäß Anspruch 8 gelöst. Dabei werden zum Stabilisieren eines Gespanns aus einer Zugmaschine und zumindest einem Auflieger oder Anhänger die Bremsen des zumindest einen Aufliegers oder Anhängers automatisch in Abhängigkeit der Giergeschwindigkeit der Zugmaschine und der Soll-Giergeschwindigkeit der Zugmaschine eingestellt. Alternativ werden die Bremsen des zumindest einen Aufliegers oder Anhängers automatisch in Abhängigkeit der Giergeschwindigkeit der Zugmaschine, der Geschwindigkeit des Gespanns und des Lenkwinkels eingestellt, wobei vorteilhafterweise aus der Geschwindigkeit des Gespanns und dem Lenkwinkel die Soll-Giergeschwindigkeit der Zugmaschine ermittelt wird. Die Berechnung der Soll- Giergeschwindigkeit der Zugmaschine aus der Geschwindigkeit des Gespanns und dem Lenkwinkel ist z. B. in dem Artikel "FDR - die Fahrdynamikreglung von Bosch", von A. von Zanten, R. Erhardt und G. Pfaff, ATZ Automobiltechnische Zeitschrift 96 (1994) 11 Seiten 674 bis 689 bzw. dem Artikel "Vehicle Dynamics Controler for Commercial Vehicles" von F. Hecker, 5. Hummel, O. Jundt, K.-D. Leimbach, I. Faye, H. Schramm, SAE 973284, 1997, Seiten 59-66 offenbart. Eine Messung des Knickwinkels, wie es z. B. die Lösung gemäß der DE-OS 25 47 487 erfordert, ist dabei nicht notwendig.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß besonders vorteilhaft dadurch gelöst, daß zum Stabilisieren eines Gespanns aus einer Zugmaschine und zumindest einem Auflieger oder Anhänger die Bremsen des zumindest einen Aufliegers oder Anhängers, insbesondere automatisch, derart eingestellt werden, daß der Auflieger oder Anhänger stärker bebremst wird als die Zugmaschine, wenn die Giergeschwindigkeit der Zugmaschine, insbesondere um einen Toleranzwert, größer ist als der Sollwert der Giergeschwindigkeit der Zugmaschine. D. h., der Auflieger oder Anhänger wird gebremst, wenn die Zugmaschine übersteuert. Eine Messung des Knickwinkels, wie es z. B. Lösung gemäß der DE-OS 25 47 487 erfordert, ist dabei nicht notwendig. Der erfindungsgemäße Gegenstand kommt bei Fahrzeuggespannen zum Einsatz. Dabei kann es sich um ein aus einer Zugmaschine und einen Auflieger oder Anhänger bestehendes Gespann oder um ein aus einem Personenkraftwagen und beispielsweise einen Wohnwagen bestehendes Gespann handeln.
Die derartige Einstellung der Bremsen des zumindest einen Aufliegers oder Anhängers, daß der Auflieger oder Anhänger stärker bebremst wird als die Zugmaschine, wenn die Giergeschwindigkeit der Zugmaschine, insbesondere um einen Toleranzwert, größer ist als der Sollwert der Giergeschwindigkeit der Zugmaschine, erfolgt vorteilhafterweise dadurch, daß der Auflieger oder Anhänger stärker bebremst wird als die Zugmaschine, wenn gilt
|ω* - ω| ≧ c1
und
sign(Δω) ≠ sign(ω)
mit
Δω = ω - ω*
wobei ω die Giergeschwindigkeit, ω* die Soll-Giergeschwindigkeit und c1 der Toleranzwert ist.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird der Auflieger oder Anhänger stärker bebremst als die Zugmaschine, wenn gilt
In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird der Auflieger oder Anhänger stärker bebremst als die Zugmaschine, wenn gilt
wobei c2 ein weiterer Toleranzwert ist.
Sowohl der Toleranzwert c1 als auch der Toleranzwert c2 sind beispielsweise auf zwei verschiedene Arten bestimmbar. Zum einen kann es sich bei dem Toleranzwert c1 und bei dem Toleranzwert c2 jeweils um einen einzelnen Wert handeln. Dieser einzelne Wert wird im Vorfeld, d. h. im Rahmen der Applikation durch Fahrversuche und theoretische Überlegungen ermittelt. In diesem Fall handelt es sich um einen fest vorgegebenen und nicht veränderlichen Toleranzwert, der während der Fahrt des Fahrzeugs nicht an die Fahrsituation angepaßt werden kann.
Zum anderen können der Toleranzwert c1 und der Toleranzwert c2 jeweils in Form einer Kennlinie oder in Form eines Kennfeldes (mehrdimensionale Kennlinie) gespeichert werden. Die Kennlinie bzw. das Kennfeld wird ebenfalls im Vorfeld, d. h. im Rahmen der Applikation durch Fahrversuch und theoretische Überlegungen ermittelt. Hierzu wird das Verhalten des Fahrzeugs in verschiedenen Fahrsituationen in Hinsicht auf die sich bei diesen Fahrsituationen einstellenden Werte der Terme |ω* - ω| bzw.
ausgewertet. D. h., es werden bei verschiedenen Fahrzeuggeschwindigkeiten bzw. bei verschiedenen Lenkwinkeln bzw. bei verschiedenen Reibwerten der Fahrbahn die Werte dieser Terme ermittelt, die eine beginnende Instabilität des Fahrzeuggespannes charakterisieren bzw. bei denen sich das Fahrzeuggespann beginnt instabil zu verhalten. Diese Werte werden dann in Form einer Kennlinie bzw. in Form eines Kennfeldes gespeichert. Während des Betriebs des Fahrzeugs werden dann ständig die vorstehend aufgeführten Größen Fahrzeuggeschwindigkeit bzw. Lenkwinkel bzw. Reibwert der Fahrbahn ermittelt. Diese Größen dienen als Eingangsgrößen für die Kennlinie bzw. für das Kennfeld. In Abhängigkeit dieser Eingangsgrößen wird dann der für die jeweilige Fahrsituation entsprechende Toleranzwert c1 bzw. c2 ermittelt. Bei dieser Vorgehensweise wird folglich sowohl der Toleranzwert c1 als auch der Toleranzwert c2 permanent an die jeweilige Fahrzeugsituation angepaßt. Somit ist es also möglich, beispielsweise für eine Autobahnfahrt (längere Zeit größere Fahrzeuggeschwindigkeit und gleichzeitig keine allzu großen Lenkwinkeländerungen) andere Toleranzwerte einzustellen als bei Fahrten im Stadtverkehr (kleinere Fahrzeuggeschwindigkeit bei gleichzeitig größeren Lenkwinkeländerungen).
In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird der Auflieger oder Anhänger stärker bebremst als die Zugmaschine, wenn gilt
und
mit
Δω = ω - ω*
In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird der zumindest eine Auflieger oder Anhänger auf beiden Seiten im wesentlichen gleich abgebremst.
In besonders vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird die Einstellung der Bremsen des zumindest einen Aufliegers oder Anhängers in Abhängigkeit der Giergeschwindigkeit der Zugmaschine und der Soll-Giergeschwindigkeit der Zugmaschine oder in Abhängigkeit der Giergeschwindigkeit der Zugmaschine, der Geschwindigkeit des Gespanns und des Lenkwinkels, insbesondere unmittelbar, abgebrochen, nachdem ein Wechsel im Vorzeichen der Gierbeschleunigung eingetreten ist. Alternativ wird untersucht, ob der Wert der Gierbeschleunigung in einem kleinen Bereich um Null herum liegt. Dieser Bereich wird durch einen kleinen Bereich um Null definiert, d. h. der Bereich entspricht dem Intervall von -GB1 bis +GB1. Folglich wird die Bremsung des Aufliegers bzw. Anhängers dann abgebrochen, wenn für positive Gierbeschleunigungen die Gierbeschleunigung kleiner als +GB1 ist bzw. wenn für negative Gierbeschleunigungen die Gierbeschleunigung größer als -GB1 ist.
Unter einer stärkeren Bremsung des Aufliegers oder Anhängers als der Zugmaschine im Sinne der Erfindung ist im allgemein zu verstehen, daß der Auflieger oder Anhänger gebremst wird, die Zugmaschine jedoch nicht. Sollte aus bestimmten Gründen etwa durch eine Betätigung der Bremse durch den Fahrer der Zugmaschine, auch ein Bremssignal an die Bremsen der Zugmaschine erfolgen, so ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Bremsen des Aufliegers diesen stärker Abbremsen als die Zugmaschine, d. h., daß der Auflieger bzw. der Anhänger stärker bebremst wird als die Zugmaschine.
Weitere Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung von Ausführungsbeispielen. Im Einzelnen zeigen:
Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Bremsberechnungsmittel
Fig. 2 einen Verlauf von Soll-Giergeschwindigkeit und Ist- Giergeschwindigkeit bei beispielhafter Anwendung der Erfindung
Fig. 3 einen Verlauf von Knickwinkel und Soll-Knickwinkel zwischen der Zugmaschine und einem Anhänger oder Auflieger bei beispielhafter Anwendung der Erfindung
Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel für ein Bremsberechnungsmittel 7. Das Bremsberechnungsmittel 7 ermittelt einen Sollwert Fs* für die Bremskraft des Aufliegers oder Anhängers in Abhängigkeit des Lenkwinkels δ der Geschwindigkeit V des Gespanns aus Zugmaschine und Anhänger oder Auflieger und der Giergeschwindigkeit ω. Der Lenkwinkel δ wird mittels eines Lenkwinkelsensors 1 ermittelt. Die Geschwindigkeit V des Gespanns aus Zugmaschine und Auflieger oder Anhänger wird mittels eines Geschwindigkeitssensors 2 ermittelt. In alternativer Ausgestaltung wird die Geschwindigkeit V des Gespanns in Abhängigkeit der für das Zugfahrzeug ermittelten Raddrehzahlen in bekannter Weise ermittelt. Die Giergeschwindigkeit ω der Zugmaschine wird mittels eines Giergeschwindigkeitssensors 3 ermittelt. Der Sollwert Fs* für die Bremskraft ist vorteilhafterweise ein Signal zur Steuerung des Bremsdrucks.
Das Bremsbrechungsmittel 7 weist eine Soll-Giergeschwindigkeits- Berechnung 4 auf, mittels der die Soll-Giergeschwindigkeit in Abhängigkeit der Geschwindigkeit V des Gespanns und des Lenkwinkels 5 ermittelt wird.
Mittels eines Soll-Istwert-Vergleichers 5 wird der Sollwert FS* für die Bremsen des Aufliegers oder Anhängers derart eingestellt, daß die Bremsen des Aufliegers oder Anhängers den Auflieger oder Anhänger bremsen, wenn die Giergeschwindigkeit ω* der Zugmaschine den Sollwert ω der Giergeschwindigkeit der Zugmaschine um einen Toleranzwert c1 überschreitet. Die Bremskraft wird in vorteilhafter Weise mittels einer Kennlinie bzw. eines Kennfeldes eingestellt. Als Eingangsgrößen werden hierfür folgende Größen ausgewertet: Fahrzeugmasse (Masse des Anhängers bzw. Aufliegers sowie Masse des Zugfahrzeugs), Fahrzeuggeschwindigkeit sowie Reibwert des Fahrbahn, auf der sich das Fahrzeuggespann befindet. Es sollen folgende Zusammenhänge gelten: Je größer die Masse des Fahrzeuges ist, desto größer ist die einzustellende Bremskraft. Je kleiner der Reibwert der Fahrbahn ist, desto kleiner ist die einzustellende Bremskraft.
Der Soll-Istwert-Vergleicher 5 stellt den Sollwert FS* für die Bremsen des Anhängers oder Aufliegers derart ein, daß der Anhänger oder Auflieger stärker bebremst wird als die Zugmaschine, wenn gilt
|ω* - ω| ≧ c1
und
sign(Δω) ≠ sign(ω)
wobei und c1 der Toleranzwert ist.
In besonders vorteilhafter Ausgestaltung stellt der Soll­ Istwert-Vergleicher 5 den Sollwert FS* für die Bremsen des Anhängers oder Aufliegers derart ein, daß der Anhänger oder Auflieger stärker bebremst wird als die Zugmaschine, wenn gilt
und
mit
Δω = ω* - ω
Fig. 2 zeigt einen Verlauf von Soll-Giergeschwindigkeit ω* und Ist-Giergeschwindigkeit ω über die Zeit t beispielhafter Anwendung der Erfindung. Dabei bezeichnet Bezugszeichen 10 den Zeitpunkt an dem gilt
|ω* - ω| ≧ c1
und
sign(Δω) ≠ sign(ω)
und der Anhänger oder Auflieger erfindungsgemäß abgebremst wird.
Bezugszeichen 11 bezeichnet den Zeitpunkt, an dem ein Wechsel im Vorzeichen der Gierbeschleunigung nach Abbremsung des Anhängers oder Aufliegers zum Zeitpunkt 10 eingetreten ist. Der zum Zeitpunkt 10 begonnene Bremsvorgang wird zum Zeitpunkt 11 abgebrochen.
Fig. 3 zeigt den entsprechenden Verlauf von Soll-Knickwinkel ΔΨ* und Ist-Knickwinkel ΔΨ zwischen der Zugmaschine und einem Anhänger oder Auflieger zum Verlauf von Soll-Giergeschwindigkeit ω* und Ist-Giergeschwindigkeit ω gemäß Fig. 2. Wie Fig. 3 zeigt, ist es mit dem erfindungsgemäßen Verfahren möglich, den Anhänger oder Auflieger auch ohne Messung des Knickwikels ΔΨ in besonders geeigneter Weise zu stabilisieren.

Claims (11)

1. Stabilisierungseinrichtung zum Stabilisieren eines Gespanns aus einer Zugmaschine und zumindest einem Auflieger oder Anhänger dadurch gekennzeichnet, daß die Stabilisierungseinrichtung Bremsberechnungsmittel (7) zur automatischen Einstellung der Bremsen des zumindest einen Aufliegers oder Anhängers in Abhängigkeit der Giergeschwindigkeit (ω) der Zugmaschine und der Soll-Giergeschwindigkeit (ω*) der Zugmaschine oder in Abhängigkeit der Giergeschwindigkeit (ω) der Zugmaschine, der Geschwindigkeit (V) des Gespanns und des Lenkwinkels (δ) aufweist.
2. Stabilisierungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremsberechnungsmittel (7) die Bremsen des zumindest einen Aufliegers oder Anhängers automatisch derart einstellen, daß der Auflieger oder Anhänger stärker bebremst wird als die Zugmaschine wenn die Giergeschwindigkeit (ω) der Zugmaschine, den Sollwert (ω*) der Giergeschwindigkeit der Zugmaschine insbesondere um einen Toleranzwert (c1), überschreitet.
3. Stabilisierungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremsberechnungsmittel (7) die Bremsen des zumindest einen Aufliegers oder Anhängers automatisch derart einstellen, daß der Auflieger oder Anhänger stärker bebremst wird als die Zugmaschine, wenn gilt
|ω* - ω| ≧ c1
und
sign(Δω) ≠ sign(ω)
mit
Δω = ω* - ω
wobei ω die Giergeschwindigkeit, ω* die Soll-Giergeschwindigkeit und c1 ein Toleranzwert ist.
4. Stabilisierungseinrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremsberechnungsmittel (7) die Bremsen des zumindest einen Aufliegers oder Anhängers automatisch derart einstellen, daß der Auflieger oder Anhänger stärker bebremst wird als die Zugmaschine, wenn gilt
mit
Δω = ω* - ω
5. Stabilisierungseinrichtung nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremsberechnungsmittel (7) die Bremsen des zumindest einen Aufliegers oder Anhängers automatisch derart einstellen, daß der Auflieger oder Anhänger stärker bebremst wird als die Zugmaschine, wenn gilt
mit
Δω = ω* - ω
wobei c2 ein weiterer Toleranzwert ist.
6. Stabilisierungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremsberechnungsmittel (7) den zumindest einen Auflieger oder Anhänger auf beiden Seiten im wesentlichen gleich abbremsen.
7. Stabilisierungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremsberechnungsmittel (7) die Einstellung der Bremsen des zumindest einen Aufliegers oder Anhängers in Abhängigkeit der Giergeschwindigkeit (ω) der Zugmaschine und der Soll- Giergeschwindigkeit (ω*) der Zugmaschine oder in Abhängigkeit der Giergeschwindigkeit (ω) der Zugmaschine, der Geschwindigkeit (V) des Gespanns und des Lenkwinkels (δ), insbesondere unmittelbar, abbricht, nachdem ein Wechsel im Vorzeichen der Gierbeschleunigung (dω/dt) eingetreten ist.
8. Verfahren zum Stabilisieren eines Gespanns aus einer Zugmaschine und zumindest einem Auflieger oder Anhänger mittels einer Stabilisierungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremsen des zumindest einen Aufliegers oder Anhängers automatisch in Abhängigkeit der Giergeschwindigkeit (ω) der Zugmaschine und der Soll-Giergeschwindigkeit (ω*) der Zugmaschine oder in Abhängigkeit der Giergeschwindigkeit (ω) der Zugmaschine, der Geschwindigkeit (V) des Gespanns und des Lenkwinkels (δ) eingestellt werden.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremsen des zumindest einen Aufliegers oder Anhängers automatisch derart eingestellt werden, daß der Auflieger oder Anhänger stärker bebremst wird als die Zugmaschine, wenn die Giergeschwindigkeit (ω) der Zugmaschine, insbesondere um einen Toleranzwert (c1), größer ist als der Sollwert (ω*) der Giergeschwindigkeit der Zugmaschine.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der zumindest eine Auflieger oder Anhänger auf beiden Seiten im wesentlichen gleich abgebremst wird.
11. Verfahren nach Anspruch 8, 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellung der Bremsen des zumindest einen Aufliegers oder Anhängers in Abhängigkeit der Giergeschwindigkeit (ω) der Zugmaschine und der Soll-Giergeschwindigkeit (ω*) der Zugmaschine oder in Abhängigkeit der Giergeschwindigkeit (ω) der Zugmaschine, der Geschwindigkeit (V) des Gespanns und des Lenkwinkels (δ), insbesondere unmittelbar, abgebrochen wird, nachdem ein Wechsel im Vorzeichen der Gierbeschleunigung (dω/dt) eingetreten ist.
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