WO2009003802A1 - Verfahren zur stabilisierung eines fahrzeuggespanns - Google Patents

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    • B60T2230/06Tractor-trailer swaying

Definitions

  • DE 199 64 048 A1 discloses a method and a device for stabilizing a road vehicle, in particular a passenger car, with a trailer pulled by the road vehicle.
  • the road vehicle is monitored with respect to rolling movements and the road vehicle automatically detects a yawing moment when a rolling motion is detected by wheel-specific braking interventions, which is essentially in phase opposition to the rolling movement.
  • the invention relates to a method for stabilizing a vehicle or a vehicle combination, in particular a motor vehicle with a through the
  • the vehicle or trailer is monitored for roll movements and Upon detection of a rolling motion, the vehicle is automatically imprinted with a periodic or essentially periodic yawing moment, which is in antiphase or essentially in phase opposition to the rolling motion.
  • the essence of the invention is characterized in that the impression of the yawing moment occurs by applying a wheel-individual or asymmetrical drive-torque distribution to the driven wheels, in particular to the left and right wheels of at least one axle.
  • drive torque interventions by the driver are perceived to be much weaker and thus less disturbing.
  • the vibrations are damped at a very early stage, without the driver feels this annoying.
  • the advantage in this case is the gain in safety compared to the later onset of braking interventions and the comfort gain by the driver, since he will not or hardly perceive the interventions in general.
  • An advantageous embodiment of the invention is characterized in that the vehicle is a towing vehicle which is connected to at least one trailer.
  • the application of the invention to vehicle breakdown is advantageous because trailers may tend to roll during rapid travel ("trailer lurches").
  • An advantageous embodiment of the invention is characterized in that the rolling motion is detected by evaluating the output signals of a sensor contained in the towing vehicle.
  • the property is exploited that transmits a rolling movement of the trailer on the trailer hitch on the towing vehicle.
  • An advantageous embodiment of the invention is characterized in that the presence of a rolling motion is detected on the basis of the output signal of a yaw rate sensor.
  • a yaw rate sensor is present in many modern ones Vehicles already available as standard, as it belongs to the standard sensors of a vehicle dynamics control.
  • the output signals of other sensors that detect the transverse dynamics can also be used to detect roll movements.
  • a transverse acceleration sensor or a slip angle sensor can also be used to detect roll movements.
  • An advantageous embodiment of the invention is characterized in that a rolling motion is detected as present when the output signal of the yaw rate sensor has periodic signal components in a predetermined frequency range. It has been shown by experiments that a trailer rolling motion typically has a frequency in the range between 0.5 Hz and 1.5 Hz.
  • An advantageous embodiment of the invention is characterized in that the unysmmetric drive torque distribution on the left and right wheels of the same axis, in particular the rear axle of the towing vehicle, takes place.
  • An advantageous embodiment of the invention is characterized in that the application of the asymmetrical drive torque distribution to the individual wheels is carried out by wheel-individual control of the individual wheels associated couplings.
  • An advantageous embodiment of the invention is characterized in that for generating the asymmetrical drive torque distribution, the drive torques of the left and right wheels are respectively increased and decreased periodically, wherein between the applied to the left wheel periodic driving torque curve and the applied to the right wheel periodic driving torque curve a Phase shift of 180 degrees exists.
  • a periodic yaw moment profile acting on the vehicle is generated in a simple manner.
  • a driving situation-dependent drive torque distribution between the front and rear axles would be conceivable.
  • An advantageous embodiment of the invention is characterized in that in addition to the application of an asymmetrical drive torque distribution wheel-individual braking interventions are performed, the braking moments of the left and right wheels are each increased and decreased periodically, between the applied to the left wheel periodic Bremsmomen- tenverlauf and the periodic braking torque curve applied to the right wheel has a phase shift of 180 degrees.
  • the invention comprises a device comprising means which are designed to carry out the methods according to the preceding claims.
  • Fig. 1 shows the sequence of the method according to the invention
  • Pendulum oscillations of a trailer are reliably detected by the sensors located in the towing vehicle of the vehicle dynamics control system only at higher amplitude. Since braking operations used for stabilization are perceived by the driver to be comfort-reducing, they are only permitted when a trailer's pendulum is reliably recognized.
  • the core of the invention when occurring pendulum vibrations of a car trailer team very early, i. already before the onset of active
  • Brake interventions to stabilize give light yaw moments to the towing vehicle through an asymmetrical drive torque distribution using active powertrain components.
  • active powertrain components for example, the individual wheels associated couplings can be used.
  • the advantage in this case is the gain in safety compared to the later onset of braking interventions and the comfort gain by the driver, since he will not or hardly perceive the interventions in general.
  • the motor vehicle automatically detects a periodic or block in block 102 upon detection imprinted significant periodic yawing moment, which is the antiphase phase or essentially antiphase of the rolling motion. This is done by applying an asymmetrical drive torque distribution to the left and right wheels of at least one axis.
  • the inventive method ends.
  • Fig. 2 1 denotes the tractor and 2 the trailer, which with a
  • RVR right front wheel
  • RvL left front wheel
  • RHR right rear wheel
  • RHL left rear wheel

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Stabilisierung eines Fahrzeugs, bei dem das Fahrzeug in Bezug auf Schlingerbewegungen überwacht wird (101) und dem Fahrzeug beim Erkennen einer Schlingerbewegung automatisch ein im wesentlichen periodisches Giermoment eingeprägt wird, welches der Schlingerbewegung im wesentlichen gegenphasig ist (102), dadurch gekennzeichnet, dass die Einprägung des Giermoments durch Aufbringung einer unsymmetrischen Antriebsmomentenverteilung auf das linke und rechte Rad wenigstens einer Achse erfolgt.

Description

Beschreibung
Titel
Verfahren zur Stabilisierung eines Fahrzeuggespanns
Stand der Technik
Mit aktiven Antriebsstrangkomponenten ist es möglich, auf Anforderung durch ein elektronisches Steuer- oder Regelgerät unterschiedliche Antriebsmomente auf die einzelnen Räder aufzubringen. Dadurch wird es möglich, analog zu einer rad- individuellen Bremskraftverteilung mittels einer radindividuellen Antriebsmomen- tenverteilung ein stabilisierendes Giermoment um die Hochachse zu erzeugen. Bei PKWs mit Anhängern können im Fahrbetrieb Pendelbewegungen des Anhängers auftreten. Zur Behebung dieses Problems ist aus der DE 199 64 048 Al ein Verfahren und eine Einrichtung zum Stabilisieren eines Straßenfahrzeugs, insbesondere eines Personenkraftwagens, mit einem durch das Straßenfahrzeug gezogenen Anhänger bekannt. Dabei wird das Straßenfahrzeug in bezug auf Schlingerbewegungen überwacht und dem Straßenfahrzeug beim Erkennen einer Schlingerbewegung durch radindividuelle Bremseingriffe automatisch ein Giermoment eingeprägt, das der Schlingerbewegung im wesentlichen ge- genphasig ist.
Offenbarung der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Stabilisierung eines Fahrzeugs oder eines Fahrzeuggespanns, insbesondere eines Kraftfahrzeugs mit einem durch das
Kraftfahrzeug gezogenen Anhänger, bei dem
das Fahrzeug oder der Anhänger in Bezug auf Schlingerbewegungen überwacht wird und dem Fahrzeug beim Erkennen einer Schlingerbewegung automatisch ein periodisches bzw. im wesentlichen periodisches Giermoment eingeprägt wird, welches der Schlingerbewegung gegenphasig bzw. im wesentlichen ge- genphasig ist.
Der Kern der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Einprägung des Giermoments durch Aufbringung einer radindividuellen bzw. unsymmetrischen Antriebsmomentenverteilung auf die angetriebenen Räder, insbesondere auf das linke und rechte Rad wenigstens einer Achse, erfolgt. Im Gegensatz zu Bremseingriffen werden Antriebsmomenteneingriffe durch den Fahrer sehr viel schwächer wahrgenommen und damit als weniger störend empfunden. Dadurch werden die Schwingungen schon sehr frühzeitig gedämpft, ohne dass der Fahrer dies als störend empfindet. Vorteilhaft ist hierbei der Sicherheitsgewinn gegenüber den später einsetzenden Bremseingriffen und der Komfortgewinn durch den Fahrer, da er die Eingriffe im allgemeinen nicht oder kaum wahrnehmen wird.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Fahrzeug um ein Zugfahrzeug handelt, welches mit wenigstens einem Anhänger verbunden ist. Die Anwendung der Erfindung auf Fahrzeuges- panne ist deshalb vorteilhaft, weil Anhänger bei rascher Fahrt zu einer Schlingerbewegung neigen können („Anhängerschlingern").
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Schlingerbewegung durch Auswertung der Ausgangssignale eines im Zug- fahrzeug enthaltenen Sensors erkannt wird. Hier wird die Eigenschaft ausgenutzt, dass sich eine Schlingerbewegung des Anhängers über die Anhängerkupplung auf das Zugfahrzeug überträgt. Dies erlaubt eine kostengünstige Implementierung und Umsetzung der Erfindung, da moderne Kraftfahrzeuge ohnehin bereits über eine umfangreiche Sensorik beispielsweise im Rahmen einer Fahr- dynamikregelung verfügen. Der Sensor kann jedoch auch im Anhänger enthalten sein.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Vorliegen einer Schlingerbewegung anhand des Ausgangssignals eines Gierratensensors erkannt wird. Ein Gierratensensor ist in zahlreichen modernen Fahrzeugen bereits serienmäßig vorhanden, da er zur Standardsensorik einer Fahrdynamikregelung gehört.
Anstelle des Gierratensensors können auch die Ausgangssignale anderer, die Querdynamik erfassender Sensoren wie beispielsweise eines Querbeschleuni- gungssensors oder eines Schwimmwinkelsensors, zur Detektion von Schlingerbewegungen verwendet werden.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Schlingerbewegung dann als vorliegende detektiert wird, wenn das Ausgangssignal des Gierratensensors periodische Signalanteile in einem vorgegebenen Frequenzbereich aufweist. Durch Versuche hat sich gezeigt, dass eine Anhängerschlingerbewegung typischerweise eine Frequenz im Bereich zwischen 0.5 Hz und 1.5 Hz aufweist.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die unysmmetrische Antriebsmomentenverteilung auf das linke und rechte Rad derselben Achse, insbesondere der Hinterachse des Zugfahrzeugs, erfolgt.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Aufbringung der unsymmetrischen Antriebsmomentenverteilung auf die einzelnen Räder durch radindividuelle Ansteuerung von den einzelnen Rädern zugeordneten Kupplungen erfolgt.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung der unsymmetrischen Antriebsmomentenverteilung die Antriebsmomente des linken und des rechten Rad jeweils periodisch erhöht und erniedrigt werden, wobei zwischen dem an das linke Rad angelegten periodischen Antriebsmomentenverlauf und dem an das rechte Rad angelegten periodischen Antriebsmomentenverlauf eine Phasenverschiebung von 180 Grad besteht. Dadurch wird in einfacher Art und Weise ein periodischer, auf das Fahrzeug wirkender Giermomentenverlauf erzeugt. Ebenso wäre bei einem allradgetriebenen Fahrzeug eine fahrsituationsabhängige Antriebsmomentenverteilung zwischen Vorder- und Hinterachse denkbar. Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zur Aufbringung einer unsymmetrischen Antriebsmomentenverteilung radindividuelle Bremseingriffe durchgeführt werden, wobei die Bremsmomente des linken und des rechten Rad jeweils periodisch erhöht und erniedrigt werden, wobei zwischen dem an das linke Rad angelegten periodischen Bremsmomen- tenverlauf und dem an das rechte Rad angelegten periodischen Bremsmomen- tenverlauf eine Phasenverschiebung von 180 Grad besteht.
Weiter umfasst die Erfindung eine Vorrichtung, enthaltend Mittel, welche zur Durchführung der Verfahren nach den vorhergehenden Ansprüchen ausgestaltet sind.
Die Zeichnung umfasst die Figuren 1 und 2.
Fig. 1 zeigt den Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens
Fig. 2 zeigt ein Fahrzeuggespann mit den erfindungswesentlichen Größen..
Pendelschwingungen eines Anhängers werden durch die im Zugfahrzeug befindliche Sensorik des Fahrdynamikregelungssystems erst bei stärkerer Amplitude sicher erkannt. Da zur Stabilisierung verwendete Bremseingriffe vom Fahrer als komfortmindernd wahrgenommen werden, werden diese erst bei sicherer Erkennung eines Anhängerpendeins zugelassen.
Kern der Erfindung ist, bei auftretenden Pendelschwingungen eines PKW- Anhängergespanns sehr frühzeitig, d.h. bereits vor dem Einsetzen der aktiven
Bremseingriffe zur Stabilisierung, leichte Giermomente auf das Zugfahrzeug durch eine asymmetrische Antriebsmomentenverteilung mit Hilfe von aktiven Antriebsstrangkomponenten zu geben. Dabei können beispielsweise den einzelnen Rädern zugeordnete Kupplungen eingesetzt werden.
Im Gegensatz zu Bremseingriffe werden Antriebsmomenteneingriffe durch den Fahrer sehr viel schwächer wahrgenommen und damit als weniger störend empfunden. Dadurch werden die Schwingungen schon sehr frühzeitig gedämpft, ohne dass der Fahrer dies als störend empfindet.
Vorteilhaft ist hierbei der Sicherheitsgewinn gegenüber den später einsetzenden Bremseingriffen und der Komfortgewinn durch den Fahrer, da er die Eingriffe im allgemeinen nicht oder kaum wahrnehmen wird.
Der Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in Fig. 1 dargestellt. Nach dem Start des Verfahrens in Block 100 wird in Block 101 ermittelt, ob eine Schlingerbewegung des Fahrzeugs vorliegt. Liegt keine Schlingerbewegung vor
(in Fig. 1 mit „n" gekennzeichnet), dann wird zu Block 100 zurückverzweigt. Liegt dagegen eine Schlingerbewegung vor (in Block 101 mit „y" gekennzeichnet), dann wird dem Kraftfahrzeug in Block 102 beim Erkennen automatisch ein periodisches bzw. im wesentlichen periodisches Giermoment eingeprägt, welches der Schlingerbewegung gegenphasig bzw. im wesentlichen gegenphasig ist. Dies erfolgt durch Aufbringung einer unsymmetrischen Antriebsmomentenverteilung auf das linke und rechte Rad wenigstens einer Achse. In Block 103 endet das erfindungsgemäße Verfahren.
In Fig. 2 kennzeichnet 1 das Zugfahrzeug und 2 den Anhänger, welcher eine mit
S symbolisierte periodische Schlingerbewegung ausführt. Diese Schlingerbewegung überträgt sich über die Deichsel 3 auf das Zugfahrzeug und äußert sich dort in periodischen Anteilen in der Gierrate ω und der Querbeschleunigung ay. Die Räder sind folgendermaßen gekennzeichnet:
RVR = rechtes Vorderrad, RvL = linkes Vorderrad, R H R = rechtes Hinterrad, R H L = linkes Hinterrad.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zur Stabilisierung eines Kraftfahrzeugs (1) mit einem durch das Kraftfahrzeug gezogenen Anhänger (2), bei dem das Kraftfahrzeug oder der Anhänger in Bezug auf Schlingerbewegungen (S) überwacht wird (101) und dem Kraftfahrzeug beim Erkennen einer Schlingerbewegung (S) automatisch ein im wesentlichen periodisches Giermoment eingeprägt wird, welches der Schlingerbewegung im wesentlichen gegenphasig ist (102), dadurch gekennzeichnet, dass die Einprägung des Giermoments durch Auf- bringung einer radindividuellen Antriebsmomentenverteilung auf die angetriebenen Räder (RHR, RHL. RVR. RVL) erfolgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der radindividuellen Antriebsmomentenverteilung um die Aufbringung einer un- symmetrischen Antriebsmomentenverteilung auf das linke und rechte Rad wenigstens einer Achse (RHR, RHL. RVR. RVL) handelt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlingerbewegung durch Auswertung der Ausgangssignale (ω) eines im Kraftfahrzeug oder im Anhänger enthaltenen Sensors erkannt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorliegen einer Schlingerbewegung anhand des Ausgangssignals eines Gierratensensors (ω) oder eines Querbeschleunigungssensors oder eines Schwimmwin- kelsensors erkannt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schlingerbewegung dann als vorliegend detektiert wird, wenn das Ausgangssignal des Gierratensensors periodische Signalanteile in einem vorgegebenen Fre- quenzbereich aufweist.
6. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die unsymmetrische Antriebsmomentenverteilung auf das linke und rechte Rad der Hinterachse (RHR. RHL) des Kraftfahrzeugs erfolgt.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufbringung der radindividuellen Antriebsmomentenverteilung auf die einzelnen Räder durch radindividuelle Ansteuerung von den einzelnen Rädern (RHR. RHL. RVR. RVL) zugeordneten Kupplungen erfolgt.
8. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung der unsymmetrischen Antriebsmomentenverteilung die Antriebsmomente des linken und des rechten Rad jeweils periodisch erhöht und erniedrigt werden, wobei zwischen dem an das linke Rad angelegten periodischen Antriebsmo- mentenverlauf und dem an das rechte Rad angelegten periodischen
Antriebsmomentenverlauf eine Phasenverschiebung von 180 Grad besteht.
9. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zur Aufbringung einer unsymmetrischen Antriebsmomentenverteilung radindivi- duelle Bremseingriffe durchgeführt werden, wobei die Bremsmomente des linken und des rechten Rad jeweils periodisch erhöht und erniedrigt werden, wobei zwischen dem an das linke Rad angelegten periodischen Bremsmo- mentenverlauf und dem an das rechte Rad angelegten periodischen Brems- momentenverlauf eine Phasenverschiebung von 180 Grad besteht.
10. Vorrichtung, enthaltend Mittel, welche zur Durchführung der Verfahren nach den vorhergehenden Ansprüchen ausgestaltet sind.
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