WO2020259878A1 - Verfahren und vorrichtung zum stabilisieren eines anhängergespanns sowie steuergerät - Google Patents

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Stefan Schmidt
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    • B60W2300/145—Semi-trailers

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for stabilizing a trailer combination and a control unit for performing the method according to the preambles of the independent claims.
  • a trailer combination consists of a towing vehicle in the form of a conventional two-axle motor vehicle with a towing coupling which is attached to the motor vehicle, a trailer with its coupling being coupled to the towing coupling.
  • a ball is provided at the end of the towing coupling and the coupling of the trailer engages around this ball in a rotatable and pivotable manner.
  • the towing vehicle and trailer When driving straight ahead, the towing vehicle and trailer have a common longitudinal axis.
  • the trailer coupling rotates around the vertical axis of the ball of the towing coupling of the towing vehicle, so that the longitudinal axes of the towing vehicle and trailer are at an angle, also known as the articulation angle, to one another.
  • the lateral force initially decreases on the rear axle and increases on the front axle.
  • the vehicle tends to turn into the curve. rotate.
  • the radius of the orbit becomes smaller and it tries to set a new balance. This is done by increasing the yaw rate and the slip angle. In extreme cases, there is no new equilibrium, the vehicle begins to swing or even skid.
  • a method for stabilizing a trailer combination is specified.
  • the trailer spann consists of a towing vehicle, that is, the motor vehicle with a towing coupling which is arranged at the rear of the towing vehicle.
  • the trailer combination also has a trailer which is articulated to the towing coupling of the towing vehicle via a coupling arranged at the front end of the trailer.
  • the towing coupling and the trailer coupling have a common pivot point, which lies in the vertical axis of the ball of the towing coupling.
  • the invention is characterized in that when cornering is braked on the wheels of the rear axle, a steering angle that is the same as the wheels of the front axle of the towing vehicle is set in order to stabilize the trailer combination. If the towing vehicle is decelerated, a braking effect occurs. This can be triggered by the driver pressing the brake on the towing vehicle.
  • the object is achieved in that with a trailer combination which is braked when cornering, the towing vehicle on the rear axle makes a steering angle in the same direction as the front axle or at least no steering angle in the opposite direction.
  • the steering angle in the same direction is thus also carried out, in particular, in a low speed range in which the rear axle steering usually has an opposing steering angle. blow would perform.
  • steering is therefore carried out in the opposite direction in order to make the vehicle more agile (vehicle becomes more agile).
  • a minimized turning maneuver with rear axle steering can be carried out if the rear wheels are steered in the opposite direction to the maximum. In other words, this minimizes the turning radius of the vehicle.
  • the opposite steering angle leads to an increase in the yaw moment of the vehicle. This in turn would lead to a further destabilization of the journey of the trailer combination when cornering with the brakes, in particular with an unbraked or overrun-braked trailer.
  • the steering angle on the rear axle is in the same direction, however, the yaw moment of the vehicle is reduced and the trailer combination is stabilized. This is due to the fact that when the steering movement is carried out in the same direction on the rear axle and on the front axle, the instantaneous pole of the towing vehicle is located behind the rear axle. This has the positive consequence that a stabilizing effect is produced or maintained.
  • the method can be designed in such a way that when the commercially available unbraked trailer is connected to the control of the rear axle steering, which is preferably designed as steer-by-wire steering, this trailer operation is signaled. In this way, steering in the same direction on the rear axle can be set up independently of the current speed, i.e. even when driving slowly.
  • the driver of the towing vehicle can choose between the operating modes of minimal turning radius and braking cornering, for example in the cockpit.
  • the rear axle steering of the towing vehicle is preferably designed as steer-by-wire steering.
  • the steering handle that is to say the steering wheel of the vehicle which actuates the front axle steering by means of the driver.
  • the rear axle steering causes a change in the wheel steering angle on the rear axle. This change will depend on the at the Front axle set wheel steering angles and other parameters, such as the vehicle acceleration, the vehicle speed and the existing yaw rate of the vehicle and other parameters.
  • the yaw moment of the towing vehicle is monitored during trailer operation at least at intervals in order to make at least one steering angle on the rear axle in the same direction as the front axle when an instability of the trailer combination is detected.
  • Vehicles today are usually equipped with a so-called ESP.
  • This is a so-called electronic stability program, which, among other things, records the yaw rate of the vehicle around its vertical axis by means of suitable sensors. The yaw rate or yaw moment on the towing vehicle can thus be determined. If this yaw rate or the yaw moment increases when cornering is braked, it is obvious that destabilization of cornering of the trailer chassis is imminent or already taking place.
  • the required wheel steering angle on the rear axle can be set in the sense of a steering angle in the same direction by a suitable control unit.
  • Braked cornering is preferably determined by evaluating acceleration sensors present in the vehicle and / or by means for detecting a braking process of at least one wheel of the towing vehicle and / or the trailer.
  • Suitable acceleration sensors are available, for example, in control units such as the ESP control unit. Such sensors can also be installed in the chassis of the vehicle.
  • the means mentioned for detecting a braking process can, for. B. be sensors on the pedals, so that the will or the actual braking can be sensed by the vehicle driver.
  • sensors can be present on the brake actuators.
  • the characteristics of the towing vehicle during braking can be stored in a suitable control device. In trailer operation, coupling with the trailer indicates to the control unit that the clamping operation is present.
  • the inertia of a trailer causes a change in the braking curve. As mentioned above, this is also dependent on the loading stood the trailer. It is obvious that accelerations differing from the normal state of the towing vehicle are present and can be sensed in trailer operation, ie when the trailer is connected.
  • the wheel steering angle on the front axle is advantageously increased by the superimposed steering, so that the turning radius is reduced to a maximum.
  • the steering angle on the rear axle can be changed in such a way that, although the steering angle is still in the same direction on the front and rear axles, the turning radius is further minimized. The stabilizing effect thus remains.
  • the method can also be used with a trailer combination driving downhill.
  • This is also possible with unbraked cornering. This is due to the fact that when cornering downhill due to the inclined plane a sliding effect of the trailer is generated due to gravity. This is equivalent to the effect when cornering is braked on a level road and the trailer is unbraked or only up. pushes in the direction of the towing vehicle with running brakes.
  • the advantages of the stabilizing effect of the process can also be used when the trailer is cornering downhill.
  • the method when a parking process is detected, the method is interrupted until the parking is ended, so that steering angles in opposite directions are permitted on the front and rear axles.
  • Maximum agility is beneficial when parking.
  • a vehicle can be parked more efficiently by using the maximum possible steering angle on the front and rear axles and the minimum or smallest possible turning circle by steering in opposite directions.
  • the invention relates to a control device for a towing vehicle for carrying out the method according to one of the preceding claims.
  • a control unit can be present in a motor vehicle separately and exclusively for stabilizing the Gespannbe operation.
  • the method can also be carried out on a control device present in the vehicle, preferably on an ESP control device.
  • an existing ESP control unit and a separate control unit can share sub-functions or complement one another to execute the method.
  • the aforementioned control unit or the aforementioned control units can be connected to sensors so that, depending on the sensor parameters read out by the control unit, braked cornering and / or unbraked or braked downhill travel can be recognized.
  • the sensors are preferably connected to the control unit by means of a vehicle bus system. It is preferably a CAN bus system.
  • the sensors are preferably designed on the wheels of the towing vehicle to evaluate the wheel steering angle and / or in the towing vehicle to evaluate its speed and / or to evaluate the yawing moment of the towing vehicle and / or to evaluate the braking process on the towing vehicle and / or the trailer.
  • sensors can be present on the Switzerlandfahr that detect the pendulum movement of the trailer. This can be made possible, for example, by means of optical sensors at the rear of the towing vehicle will.
  • the movement of the clutch with respect to the clutch ball can be sensed, in particular by means of a contactless, preferably inductive sensing.
  • the invention relates to a device for stabilizing a trailer combination.
  • This device is preferably part of the towing vehicle and can be used with a trailer combination consisting of a towing vehicle and a trailer, at least the towing vehicle being steerable on its front and rear axles and having at least one control unit, as mentioned above.
  • the device is characterized in that, when cornering and / or driving downhill, the wheels of the towing vehicle on the rear axle and the wheels on the front axle can be adjusted to a more sensible steering angle in order to stabilize the trailer combination.
  • the stabilizing steering angle on the rear axle is carried out as mentioned above as a function of the parameters evaluated by the control unit.
  • the invention is intended in particular to enable conventional unbraked or only overrun-braked trailers to be used.
  • trailers with active braking devices or steering on the wheels can also be operated with this method.
  • Even actively braked or steered trailers can be improperly loaded, which can quickly lead to destabilization when cornering with brakes.
  • the active actuators on the trailer, for. B. fail due to an electrical defect, so that the actually actively driven trailer behaves like a conventional unbraked trailer in the event of a failure.
  • the stabilizing steering angle in the same direction on the rear axle can be set as a function of the parameters evaluated by the control unit, so that the stabilizing steering angle takes into account the actual driving state of the combination.
  • the steering is preferably designed as steer-by-wire steering both on the front axle and on the rear axle.
  • Must, as already mentioned, on the front axle If a larger steering angle is set than is intended by the driver of the vehicle, a corresponding control unit on the front axle can set a higher required steering angle.
  • Overlay steering can therefore be dispensed with on the front axle, which brings cost advantages. With such a device, the stabilization of a trailer combination can be carried out to advantage.
  • Figure 1 shows a plan view of a trailer combination
  • the single figure shows a schematic plan view of a towing vehicle 1 and a trailer 20.
  • the towing vehicle 1 has a front axle with wheels 2 and 3.
  • a rear axle with wheels 4 and 5 is also shown.
  • a towing coupling 8 is attached to the rear of the vehicle.
  • a coupling ball 9 is arranged at the end of the towing coupling 8.
  • the trailer 20 has a trailer axle with wheels 26 and 27. At the front of the trailer, a trailer hitch 28 is arranged.
  • Trailer 20 is coupled to the towing vehicle 1 in that the coupling 28 is rotatably fixed on the coupling ball 9 of the towing coupling 8 in the usual manner.
  • the aborted angle a shows the combination angle, also called the kink angle.
  • the trailer combination 30 is in a braked cornering.
  • a wheel steering angle 6 v to the left is set on the front wheels 2 and 3.
  • a wheel steering angle 6h is set in the same direction to the left.
  • the foot brake is decelerated by means of a force and a braked cornering movement is initiated or carried out. Due to the deceleration of the towing vehicle 1 due to the braking process, the trailer 20 pushes towards the rear of the towing vehicle, the force denoted by Fn-äg acting on the common pivot point on the coupling ball. This changes the yaw moment of the towing vehicle MGier its vertical axis increased.
  • the trailer combination 30 is stabilized by the steering angle shown in the same direction on the rear axle on the towing vehicle. The towing vehicle or the trailer does not break away, but the intended trajectory of the left-hand bend can be retained.
  • the invention relates not only to passenger vehicles, but is also suitable for trailer combinations in the commercial vehicle sector. Trailers with multiple axles can also be used.

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Abstract

Vorgeschlagen wird ein Verfahren zum Stabilisieren eines Anhängergespanns, bestehend aus Zugfahrzeug und Anhänger, wobei das Zugfahrzeug eine Vorderachs- und eine Hinterachslenkung aufweist. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass bei gebremster Kurvenfahrt, an den Rädern der Hinterachse ein zu den Rädern an der Vorderachse des Zugfahrzeugs gleichsinniger Lenkeinschlag eingestellt wird, um das Anhängergespann zu stabilisieren.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Stabilisieren eines Anhänqerqesoanns
sowie Steuergerät
Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Stabilisieren eines An hängergespanns sowie ein Steuergerät zum Ausführen des Verfahrens gemäß den Oberbegriffen der unabhängigen Patentansprüche.
Ein Anhängergespann besteht aus einem Zugfahrzeug in Form eines herkömmlichen zweiachsigen Kraftfahrzeuges mit einer Zugkupplung, die am Kraftfahrzeug befestigt ist, wobei ein Anhänger mit dessen Kupplung mit der Zugkupplung gekoppelt ist. Am Ende der Zugkupplung ist eine Kugel vorgesehen und die Kupplung des Anhängers umgreift diese Kugel dreh- und schwenkbar. Bei Geradeausfahrt weisen Zugfahrzeug und Anhä nger eine gemeinsame Längsachse auf. Bei Kurvenfahrt dreht sich die Kupplung des Anhängers um die Hochachse der Kugel der Zugkupplung des Zugfahrzeuges, so dass die Längsachsen von Zugfahrzeug und Anhänger einen Winkel, auch Knickwinkel ge nannt, zueinander einnehmen.
Beim Fahren eines Anhängergespanns ist es bekannt, dass das Bremsen in der Kurve problematisch sein kann. Es kann hier bei ungünstigen Beladungs- und Straßenverhält nissen dazu kommen, dass das Heck des Zugfahrzeuges von der zusätzlich zu der Masse des Zugfahrzeuges zu verzögernden Anhängermasse zum Kurvenäußeren ge schoben wird. Eine ungünstige Beladung liegt beispielsweise vor, wenn die Ladung vor wiegend in den Seitenbereichen angeordnet ist und nicht etwa gleichmäßig auf der An hängerfläche verteilt ist. Des Weiteren ist insbesondere eine heck- oder seitenlastige Beladung hierbei von besonderem Nachteil. Besondere Auswirkungen hat dieses bei ungebremsten oder lediglich auflaufgebremsten Anhängern zur Folge. Bei stationärer Kurvenfahrt stellt sich ein Momentengleichgewicht um die Fahrzeug-Hochachse durch den Schwerpunkt ein. Beim Bremsen erhöht sich die Achslast an der Vorderachse, während sie sich an der Hinterachse verringert. Bei Bremskräften deutlich unterhalb der Blockiergrenze nimmt die Seitenkraft an der Hinterachse zunächst ab und an der Vor derachse zu. Bei festgehaltenem Lenkrad neigt das Fahrzeug zum in die Kurve hinein- drehen. Der Bahnradius wird geringer und es versucht sich ein neuer Gleichgewichtszu stand einzustellen. Dies geschieht durch Erhöhen der Giergeschwindigkeit und des Schwimmwinkels. In Extremfällen findet sich kein neues Gleichgewicht, das Fahrzeug fängt an zu pendeln oder schleudert gar.
Aus der DE 10 2010 033 558 A1 ist ein System zum Bremsen eines Anhängers be kannt, wobei hier mittels einer zusätzlichen elektrischen Maschine, die Teil der Achse des Anhängers ist, eine Bremswirkung auf die Räder der Achse des Anhängers bewirkt wird. Teil der Offenbarung dieser Veröffentlichung sind weitere Offenbarungen aus dem Stand der Technik, wobei mittels zusätzlicher Bremseingriffe an der Achse des Anhä ngers oder über Antriebssysteme an der Achse des Anhängers die Fahrt beim Bremsen in der Kurve verbessern soll. All den vorgestellten Systemen ist gemein , dass am Anhä nger zusätzliche Einrichtungen erforderlich sind. Mit anderen Worten können diese Ver fahren bei herkömmlichen Anhängern nicht verwendet werden.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, die gebremste Kurvenfahrt mit einem Anhängerge spann zu stabilisieren.
Die Lösung der Aufgabe gelingt durch ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Stabili sieren eines Anhängergespanns. Des Weiteren wird ein Steuergerät zum Ausführen des Verfahrens vorgestellt. Ausgehend von den Oberbegriffen der unabhängigen An sprüche wird die Aufgabe in Verbindung mit den jeweiligen kennzeichnenden Merkma len gelöst. Die hierauf folgenden, abhängigen Ansprüche geben jeweils vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder. Nach einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Stabilisieren eines Anhängergespanns angegeben. Das Anhänger gespann besteht aus einem Zugfahrzeug, also dem Kraftfahrzeug mit Zugkupplung, welche am Heck des Zugfahrzeugs angeordnet ist. Das Anhängergespann weist des Weiteren einen Anhänger auf, welcher über eine an dem vorderen Ende des Anhängers angeordnete Kupplung mit der Zugkupplung des Zugfahrzeugs gelenkig verbunden ist. Zugkupplung und Anhängerkupplung haben einen gemeinsamen Drehpunkt, der in der Hochachse der Kugel der Zugkupplung liegt. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass bei gebremster Kurvenfahrt an den Rä dern der Hinterachse ein zu den Rädern der Vorderachse des Zugfahrzeugs gleichsin niger Lenkeinschlag eingestellt wird, um das Anhängergespann zu stabilisieren. Wird das Zugfahrzeug verzögert, so stellt sich eine Bremswirkung ein. Diese kann durch die Betätigung der Bremse an dem Zugfahrzeug durch den Fahrer ausgelöst werden.
Ebenfalls sind andere Verzögerungen denkbar, wie z. B. beim Lupfen des Gaspedals oder durch Rekuperation bei einem elektrischem Antrieb. Es ist offensichtlich, dass die Masse des Anhängers dabei ebenfalls verzögert wird. Bei einer Kurvenfahrt besteht zwischen dem Zugfahrzeug und dem Anhänger ein Knickwinkel oder auch Gespann winkel genannt. Die Trägheit des Anhängers wirkt also über den gemeinsamen Dreh punkt auf das Zugfahrzeug. Die Trägheit des Anhängers wirkt dabei als Kraft auf die Zugkupplung und bewirkt ein Moment um die Hochachse des Zugfahrzeuges. Dieses Moment bewirkt oder verstärkt das Giermoment des Zugfahrzeugs. Hierdurch kommt es zu einer Destabilisierung der Kurvenfahrt des Anhängergespanns. Dieses kann zu Tau meln bzw. Pendeln oder im schlimmsten Fall zum Schleudern mit Ausbrechen des An hängergespanns führen. Insbesondere wenn der Anhänger ungebremst ist, d.h. wenn dieser nicht über eine Auflaufbremse oder eine aktive Bremseinrichtung verfügt, kann dieses zu einem unkontrollierbaren Fahrzustand des Anhängergespanns führen. Ein ungeübter Fahrer ist mit dieser Situation leicht überfordert. Dieses wirkt sich insbeson dere bei schlechten Straßenverhältnissen aus, wie beispielsweise regennasser Fahr bahn oder einer Fahrbahn, die vereist ist, oder auch wenn die Reibwerte an den Fahr zeugrädern unterschiedlich sind. Letzteres kann z. B. der Fall sein, wenn das Fahrzeug bzw. der Anhänger mit den linken Rädern noch auf der Straße fährt, mit den rechten Rädern allerdings auf einer unbefestigten Fahrbahn, wie beispielsweise dem Seiten streifen.
Zusammenfassend kann gesagt werden, dass die Aufgabe dadurch gelöst wird, dass bei einem Anhängergespann, welches bei Kurvenfahrt gebremst wird, das Zugfahrzeug an der Hinterachse einen zur Vorderachse gleichsinnigen Lenkeinschlag oder zumin dest keinen gegensinnigen Lenkeinschlag durchführt. Der gleichsinnige Lenkeinschlag wird somit insbesondere ebenfalls in einem niedrigen Geschwindigkeitsbereich durch geführt, in welchem die Hinterachslenkung üblicherweise einen gegensinnigen Lenkein- schlag durchführen würde. Bei niedrigen Geschwindigkeiten, welche beispielsweise un terhalb von 50 km/h liegen, wird nämlich deshalb gegensinnig gelenkt, um das Fahr zeug zu agilisieren (Fahrzeug wird wendiger). Anders als wenn beispielsweise bei ei nem links herum gefahrenen Wendemanöver nur die Vorderachslenkung maximal betä tigt werden kann, kann ein minimiertes Wendemanöver mit Hinterachslenkung durchge führt werden, wenn die Hinterräder maximal gegensinnig gelenkt werden. Mit anderen Worten wird dadurch der Wenderadius des Fahrzeugs minimiert.
Der gegensinnige Lenkeinschlag führt jedoch zu einer Erhöhung des Giermoments des Fahrzeugs. Dieses wiederum würde bei der gebremsten Kurvenfahrt, insbesondere mit einem ungebremsten oder auflaufgebremsten Anhänger, zu einer weiteren Destabilisie rung der Fahrt des Anhängergespanns führen. Bei einem gleichsinnigen Lenkeinschlag an der Hinterachse, wird jedoch das Giermoment des Fahrzeuges reduziert und somit das Anhängergespann stabilisiert. Dieses liegt darin begründet, dass bei gleichsinniger Lenkbewegung an der Hinterachse und an der Vorderachse der Momentanpol des Zug fahrzeugs jeweils hinter der Hinterachse liegt. Dieses hat zur positiven Folge, dass eine stabilisierende Wirkung erzeugt wird bzw. erhalten bleibt.
Das Verfahren kann dabei derart ausgebildet sein, dass bei Ankopplung des handelsüb lichen ungebremsten Anhängers der Steuerung der Hinterachslenkung, welche vor zugsweise als steer-by-wire-Lenkung ausgeführt ist, dieser Anhängerbetrieb signalisiert wird. Es kann so unabhängig von der momentanen Geschwindigkeit, also auch bei langsamer Fahrt eine gleichsinnige Lenkung an der Hinterachse eingerichtet werden.
Um bei extrem langsamer Fahrt dennoch einen maximal minimierten Wenderadius zu erzielen, ist es alternativ möglich, dass der Fahrer des Zugfahrzeuges beispielsweise im Cockpit zwischen den Betriebsarten minimaler Wenderadius und gebremster Kurven fahrt wählen kann.
Die Hinterachslenkung des Zugfahrzeuges wird bevorzugt als steer-by-wire-Lenkung ausgeführt. Mit anderen Worten besteht zwischen der Lenkhandhabe, also dem Lenk rad des Fahrzeuges, welches die Vorderachslenkung mittels des Fahrers betätigt, keine mechanische Verbindung. Die Hinterachslenkung bewirkt eine Veränderung der Rad lenkwinkel an der Hinterachse. Diese Veränderung wird in Abhängigkeit von den an der Vorderachse eingestellten Radlenkwinkeln sowie weiteren Parametern, wie beispiels weise der Fahrzeugbeschleunigung, der Fahrzeuggeschwindigkeit und der vorhande nen Giergeschwindigkeit des Fahrzeugs sowie weiteren Parametern eingestellt.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Giermoment des Zugfahrzeugs wäh rend des Gespannbetriebs zumindest in Intervallen überwacht, um bei Erkennen einer Instabilität des Anhängergespanns zumindest einen zur Vorderachse gleichsinnigen Lenkeinschlag an der Hinterachse vorzunehmen. Fahrzeuge sind heute in der Regel mit einem sogenannten ESP ausgestattet. Es handelt sich hierbei um ein sogenanntes elektronisches Stabilitätsprogramm, welches unter anderem die Giergeschwindigkeit des Fahrzeugs um dessen Hochachse mittels einer geeigneten Sensorik erfasst. Es lassen sich somit Giergeschwindigkeit bzw. Giermoment am Zugfahrzeug ermitteln. Er höht sich diese Giergeschwindigkeit bzw. das Giermoment bei gebremster Kurvenfahrt so ist es offensichtlich, dass eine Destabilisierung der Kurvenfahrt des Anhängerge spanns bevorsteht bzw. bereits stattfindet. Es kann in dem Fall von einem geeigneten Steuergerät der benötigte Radlenkwinkel an der Hinterachse im Sinne eines gleichsinni gen Lenkeinschlages eingestellt werden .
Bevorzugt wird die gebremste Kurvenfahrt durch Auswertung von im Fahrzeug vorhan denen Beschleunigungssensoren und/oder durch Mittel zum Erkennen eines Bremsvor gangs zumindest eines Rades des Zugfahrzeuges und/oder des Anhängers ermittelt. Geeignete Beschleunigungssensoren sind beispielsweise in Steuergeräten wie dem ESP-Steuergerät vorhanden. Ebenfalls können derartige Sensoren im Fahrwerk des Fahrzeugs verbaut sein. Die genannten Mittel zum Erkennen eines Bremsvorganges können z. B. Sensoren an der Pedalerie sein, so dass der Wille oder das tatsächliche Bremsen durch den Fahrzeugführer sensiert werden kann. Des Weiteren können Sen soren an den Bremsaktuatoren vorhanden sein. In einem geeigneten Steuergerät kann die Charakteristik des Zugfahrzeuges beim Bremsen gespeichert sein. Im Anhängerbe trieb wird durch Kopplung mit dem Anhänger dem Steuergerät angezeigt, dass der Ge spannbetrieb vorliegt. Die Trägheit eines Anhängers bewirkt eine Änderung der ge bremsten Kurvenfahrt. Wie vorgenannt ist dieses auch abhängig vom Beladungszu- stand des Anhängers. Es ist offensichtlich, dass im Anhängerbetrieb, d. h. bei angekop peltem Anhänger vom Normalzustand des Zugfahrzeugs differierende Beschleunigun gen vorhanden sind und sensiert werden können.
Auf die Minimierung des Wenderadius bei langsamer Fahrt, insbesondere sehr langsa mer Fahrt für ein Wendemanöver, wurde bereits Bezug genommen. Zur Ausführung des Verfahrens, d. h. zur Stabilisierung des Anhängergespanns soll jedoch hinten nicht gegensinnig gelenkt werden. Um selbst bei gleichsinnigem Lenkeinschlag an der Hin terachse eine Verringerung des Wenderadius zu erreichen, wird bei der gebremsten Kurvenfahrt in Abhängigkeit der momentanen Geschwindigkeit zur Verringerung des Wenderadius der Radlenkwinkel an der Vorderachse vergrößert, insbesondere maximal vergrößert. Es liegt somit immer noch ein gleichsinniger Lenkeinschlag an Vorder- und Hinterachse vor. Damit dieses unabhängig vom Betätigen des Lenkrades durch den Fahrzeugführer ermöglicht wird, kann beispielsweise an der Vorderachse eine soge nannte Überlagerungslenkung eingesetzt werden. Bei einer Überlagerungslenkung ist an dem Lenkgetriebe ein zusätzlicher Aktuator angeordnet. Dieser zusätzliche Aktuator kann den vom Fahrer über die Lenkhandhabe eingestellten Radlenkwinkel verändern.
In diesem Fall wird in vorteilhafter Weise der Radlenkwinkel an der Vorderachse durch die Überlagerungslenkung erhöht, so dass der Wenderadius maximal verringert wird. In Abhängigkeit von dem Lenkeinschlag an der Hinterachse zur Stabilisierung des An hängergespanns kann auch der Lenkeinschlag an der Hinterachse so verändert wer den, dass zwar immer noch ein gleichsinniger Lenkeinschlag an Vorder- und Hinter achse besteht, jedoch der Wenderadius weiter minimiert wird. Die stabilisierende Wir kung bleibt somit vorhanden.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann das Verfahren auch mit einem bergab fah renden Anhängergespann angewendet werden. Dieses ist also ebenfalls bei unge bremster Kurvenfahrt möglich. Dieses liegt darin begründet, dass bei einer Kurvenfahrt bergab aufgrund der schiefen Ebene eine Schiebewirkung des Anhängers aufgrund der Schwerkraft erzeugt wird. Dieses kommt der Wirkung gleich, wenn auf ebener Fahr bahn eine gebremste Kurvenfahrt vorliegt und der Anhänger ungebremst oder nur auf- laufgebremst in Richtung Zugfahrzeug schiebt. Die Vorteile der stabilisierenden Wir kung des Verfahrens können also ebenfalls an einer bergab-Kurvenfahrt des Anhänger gespanns genutzt werden.
In einer besonderen Ausführungsform wird bei Erkennen eines Parkiervorgangs das Verfahren bis zum Beenden des Parkierens unterbrochen wird, so dass gegensinnige Lenkwinkel an Vorder- und Hinterachse zulässig sind. Beim Parkiervorgang ist eine ma ximale Agilität günstig. Unter Ausnutzung der maximal möglichen Lenkwinkel an der Vorder- und Hinterachse und des minimalen bzw. kleinstmöglichen Wendekreises durch gegensinniges Lenken kann das Einparken eines Fahrzeuges effizienter erfolgen.
Nach einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Steuergerät für ein Zugfahrzeug zur Ausführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche. Es kann dabei ein Steuergerät separat und ausschließlich zur Stabilisierung des Gespannbe triebs in einem Kraftfahrzeug vorhanden sein. Alternativ kann das Verfahren auch auf einem im Fahrzeug vorhandenen Steuergerät, vorzugsweise auf einem ESP-Steuerge- rät ausgeführt werden. Des Weiteren können ein vorhandenes ESP -Steuergerät und ein separates Steuergerät sich Teilfunktionen teilen bzw. sich zur Ausführung des Verfah rens ergänzen.
Das vorgenannte Steuergerät oder die vorgenannten Steuergeräte können mit Senso ren verbunden sein, so dass in Abhängigkeit der vom Steuergerät ausgelesenen Sen sor-Parameter eine gebremste Kurvenfahrt und/oder ungebremste oder gebremste Bergab-Fahrt erkennbar ist. Die Sensoren sind dabei vorzugsweise mittels eines Fahr- zeug-Bus-Systems mit dem Steuergerät verbunden. Vorzugsweise handelt es sich da bei um ein CAN-Bus-System. Die Sensoren sind vorzugsweise an den Rädern des Zug fahrzeugs zur Auswertung der Radlenkwinkel und/oder im Zugfahrzeug zur Auswertung dessen Geschwindigkeit und/oder zur Auswertung des Giermoments des Zugfahrzeugs und/oder zur Auswertung des Bremsvorgangs am Zugfahrzeug und/oder des Anhä ngers ausgebildet. Zur Auswertung des Verhaltens des Anhängers können am Zugfahr zeug Sensoren vorhanden sein, die die Pendelbewegung des Anhängers erkennen. Dieses kann z.B. mittels optischer Sensoren am Heck des Zugfahrzeugs ermöglicht werden. Des Weiteren kann die Bewegung der Kupplung gegenüber der Kupplungsku gel sensiert werden, insbesondere mittels einer berührungslos, vorzugsweise induktiv arbeitenden Sensierung.
In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Stabilisierung eines Anhängergespanns. Diese Vorrichtung ist bevorzugt Teil des Zugfahrzeuges und bei ei nem Anhängergespann bestehend aus Zugfahrzeug und einem Anhänger einsetzbar, wobei zumindest das Zugfahrzeug an seiner Vorder- und Hinterachse lenkbar ist und zumindest ein Steuergerät, wie vorgenannt, aufweist. Die Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass bei ungebremster Kurvenfahrt und/oder Bergab-Fahrt an den Rädern des Zugfahrzeugs an der Hinterachse und zu den Rädern an der Vorderachse gleich sinniger Lenkeinschlag einstellbar ist, um das Anhängergespann zu stabilisieren. Der stabilisierende Lenkeinschlag an der Hinterachse wird dabei in Abhängigkeit der von dem Steuergerät ausgewerteten Parameter wie vorgenannt vorgenommen.
Wie eingangs zum Verfahren geschildert soll die Erfindung insbesondere ermöglichen, dass herkömmliche ungebremste oder nur auflaufgebremste Anhänger verwendet wer den können. Es ist jedoch nicht ausgeschlossen, dass auch Anhänger mit aktiven Bremsvorrichtungen oder Lenkungen an den Rädern mit diesem Verfahren betrieben werden können. Auch aktiv gebremste bzw. gelenkte Anhänger können unsachgemäß beladen werden, so dass es schnell zu einer Destabilisierung bei gebremster Kurven fahrt kommen kann. Auch ist denkbar, dass die aktiven Aktuatoren an dem Anhänger, z. B. aufgrund eines elektrischen Defekts ausfallen, so dass sich der eigentlich aktiv be treibbare Anhänger im Fehlerfall wie ein herkömmlicher ungebremster Anhänger ver hält.
Bevorzugt ist der stabilisierende gleichsinnige Lenkeinschlag an der Hinterachse in Ab hängigkeit der von dem Steuergerät ausgewerteten Parameter einstellbar, so dass der stabilisierende Lenkeinschlag den tatsächlich vorliegenden Fahrzustand des Gespanns berücksichtig.
Bevorzugt ist die Lenkung sowohl an der Vorderachse als auch an der Hinterachse als steer-by-wire-Lenkung ausgeführt. Muss, wie bereits vorgenannt, an der Vorderachse ein größerer Lenkwinkel eingestellt werden, als von dem Fahrer des Fahrzeugs beab sichtigt ist, kann ein entsprechendes Steuergerät an der Vorderachse einen höheren benötigten Lenkeinschlag einstellen. An der Vorderachse kann somit auf eine Überlage rungslenkung verzichtet werden, was Kostenvorteile mit sich bringt. Mit einer solchen Vorrichtung kann die Stabilisierung eines Anhängergespanns vorteilhaft ausgeführt wer den.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer bevorzugten Ausführungsform unter Be zugnahme auf die Zeichnung beschrieben.
Figur 1 zeigt eine Draufsicht auf ein Anhängergespann
Die einzige Figur zeigt schematisch in Draufsicht ein Zugfahrzeug 1 sowie einen Anhä nger 20. Das Zugfahrzeug 1 weist eine Vorderachse mit den Rädern 2 und 3 auf. Des Weiteren ist eine Hinterachse mit den Rädern 4 und 5 gezeigt. Am Heck des Fahrzeugs ist eine Zugkupplung 8 befestigt. Am Ende der Zugkupplung 8 ist eine Kupplungskugel 9 angeordnet.
Der Anhänger 20 weist eine Anhängerachse mit Rädern 26 und 27 auf. An der Vorder seite des Anhängers ist eine Anhängerkupplung 28 angeordnet. Der
Anhänger 20 ist mit dem Zugfahrzeug 1 gekoppelt, indem die Kupplung 28 auf der Kupplungskugel 9 der Zugkupplung 8 in üblicher weise drehbar festgelegt ist. Der ab getragene Winkel a zeigt den Gespannwinkel, auch Knickwinkel genannt.
Das Anhängergespann 30 befindet sich in einer gebremsten Kurvenfahrt. Zur Kurven fahrt ist an den Vorderrädern 2 und 3 ein Radlenkwinkel 6v nach links eingestellt. An den Hinterrädern 4 und 5 ist ein Radlenkwinkel 6h gleichsinnig nach links eingestellt. Am Zugfahrzeug wird mittels einer Kraft Fßrems verzögert und es wird damit eine gebremste Kurvenfahrt eingeleitet bzw. ausgeführt. Aufgrund der Verzögerung des Zugfahrzeugs 1 durch den Bremsvorgang schiebt der Anhänger 20 in Richtung des Hecks des Zugfahr zeuges, wobei die mit F-n-äg bezeichnete Kraft auf den gemeinsamen Drehpunkt an der Kupplungskugel wirkt. Es wird dadurch das Giermoment des Zugfahrzeugs MGier um dessen Hochachse erhöht. Durch den am Zugfahrzeug gezeigten gleichsinnigen Lenk einschlag an der Hinterachse wird das Anhängergespann 30 stabilisiert. Es kommt so mit nicht zum Ausbrechen des Zugfahrzeugs oder des Anhängers, sondern die beab sichtigte Trajektorie der Linkskurve kann beibehalten werden.
Die Erfindung bezieht sich nicht nur auf Personenkraftwagen, sondern ist ebenfalls für Anhängergespanne im Nutzkraftfahrzeugbereich geeignet. Ebenfalls können Anhänger mit mehreren Achsen eingesetzt werden.
Bezuqszeichen
1 Zugfahrzeug
2, 3 Räder Vorderachse
4, 5 Räder Hinterachse
8 Zugkupplung
20 Anhänger
26, 27 Räder Anhängerachse
28 Anhängerkupplung
30 Anhängergespann
MGier Giermoment Zugfahrzeug Fßrems Bremskraft Zugfahrzeug FTräg Trägheitskraft Anhänger a Gespannwinkel, Knickwinkel dn Radlenkwinkel Vorderachse 6h Radlenkwinkel Hinterachse

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Stabilisieren eines Anhängergespanns 30, bestehend aus Zugfahrzeug 1 und Anhänger 20, wobei das Zugfahrzeug 1 eine Vorderachs- und eine Hinterachslenkung aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass bei ge bremster Kurvenfahrt, an den Rädern 4, 5 der Hinterachse ein zu den Rädern 2,
3 der Vorderachse des Zugfahrzeugs 1 gleichsinniger Lenkeinschlag eingestellt wird, um das Anhängergespann 30 zu stabilisieren.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass
das Giermoment MGier des Zugfahrzeugs 1 während des Gespannbetriebs zu mindest in Intervallen überwacht wird, um bei Instabilität des Anhängergespanns 30 zumindest einen gleichsinnigen Lenkeinschlag an der Hinterachse vorzuneh men.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass die gebremste Kurvenfahrt durch Auswertung von im
Zugfahrzeug 1 vorhandener Beschleunigungssensoren und/oder durch Mittel zum Erkennen eines Bremsvorgangs zumindest eines Rades des Zugfahrzeuges 1 und/oder des Anhängers 20 ermittelt wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass bei der gebremsten Kurvenfahrt in Abhängigkeit der momentanen Geschwindigkeit zur Verringerung des Wenderadius der Radlenkwinkel a an der Vorderachse vergrößert wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verfah ren mit einem bergab fahrenden Anhängergespann 30 auch bei ungebremster Kurvenfahrt anwendbar ist.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei bei Erken nen eines Parkiervorgangs das Verfahren bis zum Beenden des Parkierens un terbrochen wird, so dass gegensinnig Lenkwinkel an Vorder- und Hinterachse zu lässig sind, um für Parkiervorgang eine maximale Agilität vorzusehen.
7. Steuergerät für ein Zugfahrzeug 1 zur Ausführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verfahren auf diesem separa ten Steuergerät zur Stabilisierung und/oder das Verfahren zumindest teilweise auf einem im Fahrzeug vorhandenen Steuergerät, vorzugsweise ESP-Steuerge- rät, ausführbar ist.
8. Steuergerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass dieses zu mindest mit Sensoren verbunden ist, vorzugsweise mittels eines Fahrzeug-Bus systems, zur Auswertung
• des Radlenkwinkels der Räder des Zugfahrzeugs 1 ,
und/oder
• der Geschwindigkeit des Zugfahrzeugs 1 ,
und/oder
• des Verhaltens des Anhängers,
und/oder
• des Giermoments des Zugfahrzeugs 1 ,
und/oder
• des Bremsvorgangs an Zugfahrzeug 1 und/oder Anhänger 20,
so dass in Abhängigkeit der Sensor-Parameter eine gebremste Kurvenfahrt und/oder ungebremste oder gebremste Bergab-Fahrt erkennbar ist.
9. Vorrichtung zur Stabilisierung eines Anhängergespanns 30, wobei zumin dest das Zugfahrzeug 1 an seiner Vorder- und Hinterachse lenkbar ist und zu mindest ein Steuergerät nach Anspruch 6 oder 7 aufweist, dadurch gekennzeich net, dass bei ungebremster Kurvenfahrt und/oder Bergab-Fahrt an den Rädern 4, 5 des Zugfahrzeugs 1 an der Hinterachse ein zu den Rädern 2, 3 an der Vorder achse gleichsinniger Lenkeinschlag einstellbar ist, um das Anhängergespann 30 zu stabilisieren.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der stabili sierende Lenkeinschlag an der Hinterachse in Abhängigkeit der von dem Steuer gerät ausgewerteten Parameter einstellbar ist.
1 1 . Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Len kung an der Vorder- und/oder an der Hinterachse als steer-by-wire-Lenkung aus geführt ist.
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