DD233102A5

DD233102A5 - Verfahre zur regelung der knickstabilitaet von strassenfahrzeugen mit mindestens zwei durch eine gelenkeinheit verbundenen fahrzeugteilen

Info

Publication number: DD233102A5
Application number: DD83254029A
Authority: DD
Inventors: Juergen Grassmuck
Original assignee: ��@��@��@��k��
Priority date: 1982-08-18
Filing date: 1983-08-17
Publication date: 1986-02-19
Also published as: IT1159495B; EP0116086A1; PT77211A; HUT36034A; IT8367874A0; PT77211B; ES8500831A1; JPS59501859A; WO1984000730A1; PL243448A1; GR79630B; AU1889883A; US4688818A; ES525001A0; HU198420B

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung der Knickstabilitaet von Strassenfahrzeugen mit mindestens zwei durch ein Gelenk verbundenen Fahrzeugteilen, die sich in einem stationaeren, instationaeren, stabilen oder instabilen Fahrzustand befinden koennen sowie eine Gelenkeinheit mit einem mittels hydraulischer Stellmittel betaetigbaren Gelenk und einer mittels einer elektronischen Recheneinrichtung ansteuerbaren hydraulischen Steuereinrichtung mit im hydraulischen Kreislauf angeordneten Sperrventilen und mindestens einem Daempfungsventil. Fuer die bei einem stabilen Fahrzustand moeglichen Lenkwinkel wird zunaechst der jeweils zugehoerige Gelenkwinkel bestimmt, dann im Fahrbetrieb in sich wiederholender Weise nach jeweils einer vorbestimmten Fahrstrecke geprueft, ob der bei Beginn der Fahrstrecke in Abhaengigkeit vom jeweiligen Lenkwinkel vorbestimmte Gelenkwinkel dem tatsaechlich am Ende der Fahrstrecke vorliegenden Gelenkwinkel entspricht und dann bei einer Abweichung des jeweiligen Istwertes des Gelenkwinkels vom Sollwert der Gelenkwinkelaenderung das Gelenk soweit nachgesteuert wird, bis unter Beruecksichtigung des zulaessigen Toleranzfeldes der Istwert des Gelenkwinkels dem Sollwert des Gelenkwinkels entspricht. Fig. 3 DD#AP

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung der Knickstabilität von Straßenfahrzeugen mit mindestens zwei durch eine Gelenkeinheit verbundenen Fahrzeugteilen, die sich in einem stationären, instationären, stabilen oder instabilen Fahrzustand befinden können, und eine Gelenkeinheit mit einem mittels hydraulischer Stellmittel betätigbaren Gelenk und einer mittels einer elektronischen Recheneinrichtung ansteuerbaren hydraulischen Steuereinrichtung mit im hydraulischen Kreislauf angeordneten Sperrventilen und mindestens einem Dämpfungsventil zur Durchführung des Verfahrens. Das Verfahren und die Gelenkeinheit können bei Zwei- und Mehrgelenk- Straßenfahrzeugen wie z. B. Gelenkbussen eingesetzt werden und die für den Fahrbetrieb erforderliche Knickstabilität sicherzustellen.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Bei Eingelenkstraßenfahrzeugen, bei denen der Antrieb im Heck angeordnet ist, besteht der Nachteil, daß bei Kurvenfahrten auf vereister Fahrbahn der an der hinteren Achse ausgeübte Schub bestrebt ist, den Knickwinkel zwischen den Fahrzeugteilen zu erhöhen. Bei Geradeausfahrtim Geschwindigkeitsbereich von 100 km/h treten auch bei normalen Straßenbedingungen Instabilitäten auf, angeregt von Fahrzeug- und Lenkimpulsen. Bei Mehrgelenk-Straßenfahrzeugen treten diese instabilen Fahrzustände bereits bei niedrigeren Geschwindigkeiten auf. Da dies zu kritischen Fahrsituationen führen kann, ist für Eingelenkfahrzeuge vorgeschlagen worden, die Fahrzeugteile mittels Drehgelenk zu verbinden, das eine Verriegelungseinrichtung aufweist. Das Steuerteil dieser Einrichtung umfaßt im Gelenk ein Potentiometer und ein Potentiometer, das von der Lenkung angetrieben wird, sowie einen elektronischen Regler. Im Regler werden die Spannungen der Potentiometer verglichen. Ist der dem Gelenk zugehörige Spannungswert größer als der der Lenkung zugehörige Wert, gibt der Regler einen Schaltbefehl an einen hydraulischen Steuerblock zur Betätigung der Gelenksperre.

Der Nachteil dieser bekannten Einrichtung besteht darin, daß eine korrigierende Maßnahme erst ausgeführt werden kann, wenn die Knickgrenze für die stationäre Kreisfahrt überschritten wird. Zu diesem Zeitpunkt ist wertvolle Zeit vergangen und das Heck des Fahrzeuges hat kinetische Energie aufgenommen, die vernichtet werden muß, um das Fahrzeug wieder unter Kontrolle zu bringen. Aus diesem Grund können bei Eingelenkfahrzeugen bei höheren Geschwindigkeiten Instabilitäten auftreten, die von der Regeleinrichtung nicht mehr ausgeglichen werden können. Bei Zwei- und Mehrgelenkfahrzeugen ist die bekannte Einrichtung ungeeignet, da bis zum Zeitpunkt des Überschreitens der Knickgrenze für die stationäre Kreisfahrt das Fahrzeug aufgrund der Länge soviel Energie aufgenommen hat und sich im Zustand des Schleuderns befindet, daß die hydraulischen Einrichtungen nicht mehr in der Lage sind, diese Energie zu vernichten und damit das Fahrzeug außer Kontrolle geraten kann.

Zie! der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Regelung der Knickstabilität von Straßenfahrzeugen mit mindestens zwei durch eine Gelenkeinheit verbundenen Fahrzeugteilen und eine Gelenkeinheit zur Durchführung des Verfahrens aufzuzeigen, das die Nachteile bekannter Einrichtungen vermeidet und die Verkehrssicherheit derartiger Fahrzeuge auch bei höheren Fahrtgeschwindigkeiten erhöht. Die Gelenkeinheit soll das Verfahren zuverlässig ausführen und im Betrieb weitgehend störunanfällig sein.

Wesen der Erfindung

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Regelung der Knickstabilität auch bei Mehrgelenkfahrzeugen aufzuzeigen, durch das eine schnellere und präzisere Regelung der Knickstabilität möglich ist, so daß auch bei schneller Fahrt ein stabiler Fahrzustand gewährleistet ist.

Erfindungsgemäß erfolgt die Lösung der Aufgabe dadurch, daß zunächst für die bei einem stabilen Fahrzustand möglichen Lenkwinkel α, der jeweils zugehörige Gelenkwinkel ß-, bestimmt wird, dann im Fährbetrieb in sich wiederholender Weise nach jeweils einer vorbestimmten Fahrstrecke Δ₅ geprüft wird, ob der bei Beginn der Fahrstrecke Δ₃ in Abhängigkeit vom jeweiligen Lenkwinkel a-_} vorbestimmte Gelenkwinkel ß-, dem tatsächlich am Ende der Fahrstrecke Δ₃ vorliegenden Gelenkwinkel entspricht, und dann bei einer Abweichung des jeweiligen Istwertes des Gelenkwinkels vom Sollwert des Gelenkwinkels die vorbestimmten hydraulischen Funktionen zum Nachsteuern ausgeführt werden, bis unter Berücksichtigung der zulässigen Toleranzen der Istwert des Gelenkwinkels dem Sollwert des Gelenkwinkels entspricht. Über- oder unterschreiten die Gelenkwinkel die zulässigen Toleranzgrenzen ß_t grenz, ßn grenz, so werden Maßnahmen ergriffen, die eine falsche Bewegungsrichtung verhindern und das Erreichen des gewünschten Fahrzustandes ermöglichen bzw. unterstützen. Abhängig vom gewählten Lenkwinkel ist somit stets ein bestimmter Gelenkwinkel vorbestimmt, der nach einer festgelegten Fahrstrecke Δ₃ mit dem dann vorhandenen Gelenkwinkel verglichen wird. Bei Abweichungen ist nur ein begrenztes Sperren oder Nachsteuern mittels der Regeleinrichtung erforderlich. Durch diese Verfeinerung der Regelschritte ist es möglich, einen instabilen Zustand des Fahrzeugs frühzeitig zu erkennen, wodurch grobe Eingriffe der hydraulischen Steuereinrichtung vermieden werden.

In einer Ausgestaltung der Erfindung sind die Stellmittel der Gelenkeinheit als hydraulisch doppeltwirkende Zylinder ausgebildet und die elektronische Steuereinrichtung weist einen Mikroprozessor oder eine Mikroprozessorschaltung auf, die mit einem nichtfiüchtigen Speicher zur Speicherung des Kennfeldes Δ/3, = f (ß„ a,) in Wirkverbindung steht, wobei /3, der Gelenkwinkel, a\

der Lenkwinkel und Δ/3, die Änderung des Gelenkwinkels ß-, nach einer Fahrstrecke Δ₅ bei einem bestimmten Lenkwinkel α zu Beginn der jeweiligen Fahrstrecke ist. Um das Fahrzeug in den stabilen Stand zurückzuführen, wird von den doppeltwirkenden Zylindern ein Moment erzeugt. Abhängig von dem Fahrzustand wird eine Bremsung des kurveninneren Rades dazu benutzt, dieses Moment zu vergrößern. Je größer der Gelenkwinkel ist, desto größer ist der wirksame Hebelarm des bremsenden Rades.

Weitere Merkmale der Erfindung werden in den Unteransprüchen beschrieben.

Ausführungsbeispiele

In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt, die nachstehend näher erläutert werden. Es zeigt Fig. 1: ein Eingelenk-Straßenfahrzeug mit der erfindungsgemäßen Gelenkeinheit in einer schematischen Draufsicht, Fig. 2: ein Zweigelenk-Straßenfahrzeug mit erfindungsgemäßen Gelenkeinheiten in einer schematischen Draufsicht, Fig. 2 a: ein Mehrgelenk-Straßenfahrzeug mit erfindungsgemäßen Gelenkeinheiten in einer schematischen Draufsicht, Fig. 2 b: den hinteren Teil eines Mehrgelenk-Straßenfahrzeugs mit Darstellung des Lenkwinkels, Fig. 3: eine erfindungsgemäße Gelenkeinheit in einer schematischen Ansicht, Fig.3a: ein Diagramm zur Veranschaulichung der Bedingungen zu der Bremsung des kurveninneren Rades der dem Gelenk

nachlaufenden Achse, Fig.4: ein Blockschaltbild einer Ausbildung der hydraulischen Steuereinrichtung der Gelenkeinheit nach Fig. 3 als aktive

Steuerung, Fig. 5: ein Blockschaltbild einer weiteren Ausbildung einer hydraulischen Steuereinrichtung für eine Gelenkeinheit als passive

Steuerung, Fig. 6: ein Flußdiagramm der elektronischen Recheneinrichtung der Gelenkeinheit nach Fig.3 für eine aktive instationäre

Gelenkwinkelsteuerung für Mehrgelenk-Straßenfahrzeuge, Fig. 7: ein Flußdiagramm des Unterprogramms der elektronischen Recheneinrichtung für einen stationären und instationären

Fahrzustand, Fig. 8: ein Flußdiagramm des Unterprogramms der elektronischen Recheneinrichtung für eine aktive Steuerung bei instabilem

oder stabilem Fahrzustand, Fig. 9: ein Flußdiagramm des Unterprogramms der elektronischen Recheneinrichtung für eine passive Steuerung bei instabilem

oder stabilem Fahrzustand, Fig. 10: ein Beispiel für das in einen nichtflüchtigen Speicher des Mikroprozessors einzulesende Kennfeld der

Gelenkwinkeländerungen, Fig. 11: eine beispielhafte Darstellung für das in einen nichtflüchtigen Speicher des Mikroprozessors einzulesende Kennfeld des Lenkwinkels a₂ als Funktion des Lenkwinkels <*i und des Gelenkwinkels /3-|.

In den Fig. 1, 2 und 2a ist ein Eingelenk-Straßenfahrzeug 1, ein Zweigelenk-Straßenfahrzeug 2 und ein Mehrgelenkstraßenfahrzeug 2 a in einer schematischen Draufsicht dargestellt. Sie weisen einen vorderen Fahrzeugteil 3 auf, an dem ein Nachläufer 4 bzw. zwei Nachläufer 4,5 bzw. mehrere Nachläufer 4,5,5... angeordnet sind. Die Verbindung des vorderen Fahrzeugteils 3 mit den Nachläufern 4, 5 erfolgt durch Drehgelenke 14,15. Seitlich der Drehgelenke 14,15sindfaltenbalgartige Verbindungswände 6 angeordnet, die die einzelnen Fahrzeugteile miteinander verbinden und sich bei Gelenkbewegungen des Eingelenk-Straßenfahrzeuges 1, des Zweigelenk-Straßenfahrzeugs 2 bzw. des Mehrgelenk-Straßenfahrzeugs 2 a verformen. Die Nachläufer 4, 5 weisen jeweils eine Achse 8, 9 mit festen Fahrzeugrädern 13 auf. Der vordere Fahrzeugteil weist feste Fahrzeugräder 13 an einer hinteren Achse 10 und lenkbare Fahrzeugräder 12 an der Vorderachse 11 auf. Bei einer Kurvenfahrt besteht zwischen den lenkbaren Fahrzeugrädern 12 der Vorderachse 11 und der Hinterachse 10 der Lenkwinkel αι. Die Lenkwinkel a₂, a₃ werden zwischen der Längsachse des in Fahrtrichtung nachlaufenden Fahrzeugteiles und der Zugrichtung am Gelenkpunkt bestimmt. Sie können durch Sensoren gemessen werden. Es ist möglich, die Lenkwinkel α, + _Ί als Funktion der Variablen α-,,β;... Oi_n- 1,Of_n- ι; der konstanten Fahrzeugabmessungen und der vorbestimmten Fahrstrecke Δ₅ zu bestimmen. Diese Daten für einen Fahrzeugtyp pro Gelenkeinheit können zur Bestimmung der Lenkwinkel a.\ + ι einmal berechnet in einem Kennfeld zusammengefaßt und in einen nichtflüchtigen Speicher eingegeben werden. Durch diese Lösung können die Sensoren zur Messung der Lenkwinkel a\ + i,...a_n eingespart werden. Zur Messung des Lenkwinkels <*i kann ein Hebelgetriebe vorgesehen werden, das von den Übertragungselementen zwischen Lenkstockhebel und Rädern betätigt wird. Das Hebelgetriebe ist zweckmäßigerweise ins Schnelle übersetzt. Eine Unsymmetrie der Kinematik der Übertragungselemente zwischen dem Anlenkpunkt des Hebelgetriebes und den gelenkten Rädern wird ausgeglichen.

Während der Fahrt können Zustände auftreten, die zum Flattern des Vergleichsreglers führen. Diese Zustände werden dadurch hervorgerufen, daß zwei Spannungen der beiden Potentiometer um den gleichen Mittelwert schwingen. Ursächlich hierfür ist, daß der Fahrer das Lenkrad niemals absolut ruhig halten kann, der Gelenkwinkel aufgrund unebener Fahrbahn nicht absolut konstant bleibt und außerdem Erschütterungen des Fahrzeuges mechanische Schwingungen zwischen den Potentiometern und dem Angriffspunkt des Hebelgetriebes erzeugen. Durch eine Übersetzung ins Schnelle werden bei gleichem Betätigungsweg der Lenkung größere Winkeländerungen und damit größere Spannungsände. u;igen der Potentiometer erreicht. Dieses setzt die Empfindlichkeit gegenüber den Flattererscheinungen herab.

Bei einer Kurvenfahrt tritt an jedem Drehgelenk 14,15 ein Gelenkwinkel/3i,/3₂ bzw./3_n auf. Der Gelenkwinkel /3i ist der Winkel, der bei einer Kurvenfahrt des Eingelenk-Straßenfahrzeugs 1, des Zweigelenk-Straßenfahrzeugs 2 bzw. des Mehrgelenk-Straßenfahrzeugs 2a zwischen der Längsachse 16 des vorderen Fahrzeugteils und den Längsachsen 17 des Nachläufers ausgebildet wird. Der Gelenkwinkel ß₂ bzw. ß_n ist der Winkel, der bei der Kurvenfahrt des Zweigelenk-Straßenfahrzeugs bzw. des Mehrgelenk-Straßenfahrzeugs 2 a zwischen den Längsachsen 17,17 der Nachläufer gebildet wird. Die Gelenkwinkel können mittels Sensoren gemessen werden, die durch Hebelgetriebe betätigbar sind. Die Hebelgetriebe übersetzen ins Schnelle oder aber weisen ein Übersetzungsverhältnis von 1:1 auf. Jedes der Drehgelenke 14,15 ist mit einer Gelenkeinheit 20, 21 versehen. Aufgrund der weiter unten beschriebenen konstruktiven Merkmale eignet sich die Gelenkeinheit 20 insbesondere für ein Drehgelenk 14 eines Eingelenk-Straßenfahrzeugs 1, während die Gelenkeinheit 21 vorzugsweise bei Drehgelenken 15 von Zweigelenk-Straßenfahrzeugen 2 bzw. von Mehrgelenk-Straßenfahrzeugen 2a Anwendung findet. Die erfindungsgemäße Regelung der Knickstabilität ist auch bei Mehrgelenk-Straßenfahrzeugen möglich, von denen eins schematisch in Fig. 2 a dargestellt ist. Fig. 2 b zeigt den hinteren Teil eines Mehrgelenk-Straßenfahrzeugs 2 a mit einer Darstellung des Lenkwinkels a_2las...a_n. Die Zugrichtung ist am Gelenkpunkt des hinteren Teils des Mehrgelenk-Straßenfahrzeugs

dargestellt. Sie ergibt sich aus der Verbindungslinie der Gelenkpunkte vor und nach der Fahrstrecke Δ₅. Da der Gelenkpunkt über die Hinterachse des „vorlaufenden" Fahrzeuges hinausragt, schwenkt der Gelenkpunkt entgegen der Kurvenrichtung aus. In Fig. 3 ist eine Gelenkeinheit 20,21 schematisch dargestellt. Sie besteht aus hydraulisch doppelt wirkenden Zylindern 36,37, die mittig am Querträger vor dem Gelenk 35 angeordnet sind. Der Abstand der Anlenkpunkte 24,25 der Zylinder 36,37 am Querträger ist gering gehalten, da sich die Kraftkomponenten in Längsrichtung des Fahrzeugs subtrahieren. Die Kolbenstangen greifen an den Querträger des Drehkranzes an. Die Zylinder 36,37 sind mit einer hydraulischen Steuereinrichtung 26; 27 verbunden, deren Schaltglieder mittels einer elektronischen Recheneinrichtung 31 in Abängigkeitvon Fahrzeugtyp und Fahrzustand betätigbar sind. Die elektronische Recheneinrichtung 31 weist einen Mikroprozessor 33 auf, der mit einem nichtflüchtigen Speicher 32 verbunden ist. Ferner ist der Mikroprozessor 33 mit einer Stell- und Prüfeinrichtung 34 verbunden. Mittels dieser kann der Mikroprozessor 33 gegebenenfalls programmiert werden. Es ist auch möglich, über die Stell- und Prüfeinrichtung 34 die Gelenkeinheit 20, 21 zu Wartungszwecken einer Diagnose zu unterziehen. Darüber hinaus kann der Speicher 32 über die Stell- und Prüfeinrichtung 34 mit Daten belegt werden. Während die hydraulische Steuereinrichtung 26 der Gelenkeinheit 20 mit einer Druckerhöhungspumpe 28 und einem Fluidsammler 29 verbunden ist, entfallen diese Elemente bei der hydraulischen Steuereinrichtung 27 der Gelenkeinheit 21.

In Fig.3 a ist über einer Fahrstrecke die Abhängigkeit des Gelenkwinkels vom Lenkwinkel aufgetragen. Da die Kraftrichtung des bremsenden Rades ein Moment erzeugt, das den Gelenkwinkel verkleinern will, wird die Bremsung nur dann wirkam, wenn dieses den stabilen Fahrzustand wiederherzustellen ermöglicht. Zusätzlich zu den vorbestimmten hydraulischen Funktionen werden die Radbremsen der kurveninneren Räder dann betätigt, wenn bei einem Gelenkwinkel „nach rechts" das Gelenk zu weit nach rechts oder bei einem Gelenkwinkel „nach links" das Gelenk zu weit nach links knickt. Dieses erfolgt insbesondere bei einem Knicken eines Gelenkes 35 über einen vorbestimmten Gelenkwinkel ft hinaus, wobei zusätzlich zu den Sperrventilen 38, 39 oder den Entspannungsventilen 46,47 die Radbremsen der kurveninneren Räder an der dem jeweiligen Gelenk 35 nachlaufende Achse betätigt werden. Hierdurch ist eine funktionale Verbindung mit ansich bekannten Antiblockiersystemen möglich.

Wie in Fig. 4 dargestellt, besteht die hydraulische Steuereinrichtung 26 aus einem Steuerblock, in dem Dämpfungsventile 40,42, Sperrventile 38,39, Entspannungsventile 46,47 und Druckbegrenzungsventile 52,53 angeordnet sind. Die Dämpfungsventile 40, 42, Sperrventile 38,39 und Entspannungsventile 46,47 sind als Magnetventile ausgebildet und weisen zur Betätigung von dem Mikroprozessor 33 ansteuerbare Stellglieder 45,44,48 auf. Zur Druckversorgung ist eine Druckerhöhungspumpe 28 vorgesehen, die in einer Druckleitung 75 ausgebildet ist, welche ein Rückschlagventil 66 aufweist und mit dem Fluidsammler 29 verbunden ist. An dem anderen Endabschnitt der Druckleitung 75 ist ein Druckspeicher 30 angeordnet, der für einen Druck von z.B. 220 bar ausgebildet sein kann. An diese Druckleitung 75 schließt sich eine weitere Druckleitung 54 an, die in das Gehäuse 76 der hydraulischen Steuereinrichtung 26 eingeführt ist und in Leitungsabschnitte 56 übergeht. An diesen Leitungsabschnitten ist in Beipaßleitungen jeweils ein Dämpfungsventil 40,42 angeordnet, das jeweils als Zwei/Zweiwegeventil ausgebildet ist. In den Leitungsabschnitten 56 sind jeweils parallel zu den Dämpfungsventilen 40,42 Drosseln 41,43 angeordnet. An dem Endabschnitt des einen Leitungsabschnitts 56 ist eine Verzweigung 57 ausgebildet, an der zwei Anschlußleitungen 60, 61 parallel zueinander angeschlossen sind. In jeder der Anschlußleitungen 60,61 befindet sich ein Rückschlagventil 58,59 sowie ein Sperrventil 38,39. Die Sperrventile 38,39 sind ebenfalls als Zwei/Zweiwegeventile ausgebildet. Am Ausgang der Sperrventile 38,39 ist an die Anschlußleitung 60,61 eine Beipaßleitung 62,63 mit einem Rückschlagventil 64,65 angeschlossen, die vor den Dämpfungsventilen 40,42 mit dem einen Leitungsabschnitt 56 verbunden sind. Die Anschlußleitung 60, 61 ist mit einer Druckleitung 67, 68 verbunden, in der ein Entspannungsventil 46,47 eingebaut ist. Zwischen den Entspannungsventilen 46,47 und den hydraulischen Zylindern 36,37 ist an die Druckleitungen 67,68 eine Abzweigleitung 50, 51 mit einem Druckbegrenzungsventil 52,53 angeschlossen. Diese Abzweigleitungen 50, 51 sind zu einem Kreis geschlossen und über eine Rücklaufleitung 79 mit dem Fluidsammler 29 verbunden. Ebenso ist jedes Entspannungsventil 46,47 mit einem Ausgang über eine Verbindungsleitung 77,78 an die Abzweigleitung 50,51 angeschlossen. Die Druckleitung 67 ist mit der Druckkammer 71 der Kolbenoberseite des Zylinders 36 und über eine Verzweigungsleitung 70 mit der Druckkammer 74 der Kolbenunterseite des Kolbens des Zylinders 37 verbunden. Die andere Druckleitung 68 ist an die Druckkammer 72 der Kolbenoberseite des Zylinders 37 und über die Verzweigungsleitung 69 an die Druckkammer 73 der Kolbenunterseite des Zylinders 36 angeschlossen. Durch diese Schaltung ist sichergestellt, daß sich beim Einknicken des Gelenks die hydraulischen Ströme addieren. Wie in Fig. 5 dargestellt, weist die hydraulische Steuereinrichtung 27 keine Entspannungsventile 46,47 mit Verbindungsleitung 77,78 auf. Darüber hinaus entfällt der Fluidsammler 29 und die Druckerhöhungspumpe 28. Der Druckspeicher 30 a kann für wesentliche niedrigere Drücke wie z. B. 11,5 bar ausgelegt sein. Da die hydraulische Steuereinrichtung wegen Fortfall einer hydraulischen Druckerzeugungseinrichtung nur eine passive Steuerung durchführen kann, können auch die hydraulischen Verbindungen zu den Zylindern 36,37 sowie die Druckbegrenzungsventile 52, 53 angepaßt werden. Demgegenüber ist mit der hydraulischen Steuereinrichtung 26 eine aktive Gelenksteuerung möglich. Bei Ansteuerung der Entspannungsventile 46,47 wird der Vorspanndruck der hydraulischen Zylinder 36,37 einseitig entspannt. Der anstehende Vorspanndruck der anderen Koibsnseite übt die aktive Drehmomentenwirkung auf das Gelenk 35 aus. Durch den Einsatz der gespeicherten Energie kann somit ein instabiler Fahrzustand noch wirksamer bekämpft werden. Bei Ai !Steuerung der Sperrventile 38,39 wird die Bewegung des Gelenkes 35 jeweils in eine Richtung gesperrt. Bei Ansteuerung der Dämpfungsventile 40,42 werden durch die Verdrängung des Volumens von einer Kolbenseite auf die andere die Drosseln 41,43 wirksam. Die Durchfluß-Querschnitte der Drosseln 41,43 sind so gewählt, daß die Vorrichtung der Energie den Geschwindigkeitsbereichen von z.B. 9 bis 70km/h und 70km/h bis Höchstgeschwindigkeit entspricht. Bei Dämpfung für den Geschwindigkeitsbereich von 70 km/h bis Höchstgeschwindigkeit bleibt die Dämpfung I (für den Geschwindigkeitsbereich von 9 bis 70 km/h) eingeschaltet.

Die Entspannungsventile 46,47 werden nur bei instabilem Fahrzustand (schleudern) wirksam. Da dieser Zustand sehr selten auftritt, wird die Einschaltdauer der Druckerhöhungspumpe und damit der Energieverbrauch sehr gering. Der Druckspeicher 30, der als Blasenspeicher ausgebildet sein kann, ist zweckmäßigerweise so zu dimensionieren, daß mindestens eine Gelenkbewegung von 45° ausgeführt werden kann, ohne daß die Druckerhöhungspumpe 28 nachspeisen muß. Während die aktive Gelenksteuerung mit einer hydraulischen Steuereinrichtung 26 bei Zweigelenk-Straßenfahrzeugen 2 und Mehrgelenk-Straßenfahrzeugen 2a aus Sicherheitsgründen zwingend erforderlich ist, kann bei Eingelenk-Straßenfahrzeugen 1 sowohl eine aktive Gelenksteuerung mit einer hydraulischen Steuereinrichtung 26 wie auch eine passive Gelenksteuerung mit einer hydraulischen Steuereinrichtung 27 durchgeführt werden. In allen Fällen empfiehlt es sich aber zwecks Reduzierung des

Steueraufwandes durch die elektronische Recheneinrichtung 31 den Mikroprozessor 33 in einer Frequenz zu takten, die einem Vielfachen des Wegimpulses entspricht.

Die erforderlichen Aktionen für eine instationäre Gelenksteuerung bei den einzelnen Fahrzuständen sind in der nachfolgenden Tabelle aufgeführt.

Aktive Beeinflussung d. Gelenkbewegung durch Stellkräfte d. Hydraulikzylinder bei instabilen Fahrzuständen, passive Beeinflussung bei stabilen Fahrzuständen

Passive Beeinflussung d. Gelenkbewegung durch dämpfen u. sperrend, hydraulischen Flusses

Mehrgelenk-Straßenfahrzeug „aktiv" (1)

Eingelenk-Straßenfahrzeug „aktiv" (2)

Eingelenk-Straßenfahrzeug „passiv" (3)

1. Stationärer Fahrzustand

Dämpfung I oder l+ll abhängig v. d. Fahrgeschwindigkeit je Gelenk

2. Instationärer Fahrzustand (tritt im Fahrbetrieb am häufigsten auf)

2.1 Knickt links

2.2 Knickt rechts

je nach Gelenk Gelenkbewegung wie (1) nach rechts sperren

je nach Gelenk Gelenkbewegung wie (1) nach links sperren

3. Stabiler Fahrzustand

keine Aktion

keineAktion

4. Instabiler Fahrzustand (tritt selten auf; nur bei Verlust d. Seitenführg.-kraftd.Achse(n)

Glatteis etc) 4.1 Gelenkbewegung zu weit nach links

4.2 Gelenkbewegung zu weit nach rechts

je Gelenk Gelenkbewegung aktiv wie (1) durch Stellkräfte d. Hydraulikzylinder nach rechts erzwingen u. Bremsen d. linken Rad. d. Nachläuferachse

je Gelenk Gelenkbewegung aktiv wie (1) durch Stellkräfte d. Hydraulikzylinder nach links erzwingen u. Bremsen d. rechten Rad. d. Nachläuferachse

weitere Gelenkbewegung nach links-Sperren u. Bremsen d. linken Rades d. Nachläuferachse, weitere Gelenkbewegung nach rechts-Sperren u. Bremsen d. rechten Rades d. Nachläuferachse

Der zur Steuerung der hydraulischen Steuereinrichtung 26, 27 jeweils erforderliche Programmablauf in der elektronischen Recheneinrichtung 31 ist in den Flußdiagrammen der Fig. 6 bis 9 näher dargestellt. Zweckmäßigerweise ist das Gesamtprogramm in ein Hauptprogramm sowie verschiedene Unterprogramme für instationären/stationären und instabilen/ stabilen Fahrzustand unterteilt. Das Hauptprogramm ist sowohl für die Steuerung von einer wie auch von zwei bzw. mehreren Gelenkeinheiten 21 einsetzbar, wobei lediglich ein Wiederholungsteil des Hauptprogramms bei der Steuerung nur eines Gelenkes entfällt. Wie das Flußdiagramm in Fig.6 zeigt, wird bei einer aktiven instationären Gelenkwinkelsteuerung zunächst von den vorgegebenen Wegimpulsen der Geschwindigkeitszustand des Fahrzeugs ermittelt. Das Programm für einen Gelenkbus mit η-Gelenken bearbeitet im ersten Teil:

— die Gelenkwinkel ßi,ß₂---ß_n

— die Dämpfungsventile (I) 4O₁,4C^,.. -, 4O_n,

— die Dämpfungsventile (II) 42,, 42₂,...,42_n,

— die Entspannungsventile 46i,462,..., 46_n,

— die Entspannungsventile 47i, 472, · · ·/ 47_n,

— die Sperrventile 38i,38₂,...,38_n,

— und die Sperrventile 39!,392,...,3S_n.

Den Programmen werden je Gelenkeinheit die in Fig. 6 gestrichelt dargestellten Programmsektionen zugefügt. In einem weiteren Programmteil nach Fig. 7 wird dann ausgehend von dem Lenkwinkel a-, bei Kurvenfahrt der zugehörigen Gelenkwinkel ß-, ermittelt. Ausgehend von diesem Gelenkwinkel ß-, werden die Abweichungen des vorliegenden Gelenkwinkels vom Sollwert ermittelt, die Sperrventile 38,39 angesteuert und gegebenenfalls die Bremsung des kurveninneren Rades der nachlaufenden Achse betätigt, um der instabilen Gelenkbewegung entgegenzuwirken.

Die aktive Steuerung bei einem instabilen/stabilen Fahrzustand wird über das in Fig. 8 als Flußdiagramm dargestellte Unterprogramm gesteuert. Ausgehend von dem Gelenkwinkel ß-, und den Sollwerten ß_u _grenz und ftu _grenz wird zwischen stabilem (innerhalb der Toleranzgrenzen) und instabilem Fahrzustand (außerhalb derToleranzgrenzen) jeweils nach Knickrichtung des Gelenks unterschieden. Über den Mikroprozessor 33 werden die Entspannungsventile 46,47 der hydraulischen Steuereinrichtung 26 und gegebenenfalls die kurveninneren Räder der den Gelenken „nachlaufenden" Achsen betätigt, um der instabilen Gelenkbewegung entgegenzuwirken. Bei der Ausführungsform „passive Steuerung" werden die Sperrventile 38,39 der hydraulischen Steuereinrichtung 27 angesteuert und gegebenenfalls die kurveninneren Räder der den Gelenken „nachlaufenden" Achsen betätigt, um der instabilen Gelenkbewegung entgegenzuwirken. Bei einer passiven Steuerung einer Gelenkeinheit 20, beim instabilen/stabilen Fahrzustand, kommt das in Fig. 9 als

Flußdiagramm dargestellte Unterprogramm zur Anwendung. Hierbei wird ebenfalls über die elektronische Recheneinrichtung eine Überschreitung der Toleranzgrenzen ermittelt. Das Unterprogramm ermittelt vergleichbar mit dem Ablauf nach Fig. 8 die drei Zustände instabiler Fahrzustand/knickt zu weit links, stabiler Fahrzustand und instabiler Fahrzustand/knickt zu weit rechts. Entsprechend der jeweiligen Situation werden dann durch Steuerimpulse des Mikroprozessors 33 die Sperrventile 38,39 und gegebenenfalls die Bremsung der kurveninneren Räder der jeweils „nachlaufenden" Achse betätigt, um der instabilen Gelenkbewegung entgegenzuwirken.

In Fig. 10 ist ein mögliches Kennfeld der Gelenkwinkeländerung für eine Rechtskurve dargestellt, das in dem nichtflüchtigen Speicher 32 der elektronischen Recheneinrichtung 31 gespeichert sein kann. Dieses Kennfeld muß für den jeweiligen Fahrzeugtyp, in dem die Gelenkeinheit 20, 21 eingebaut werden soll, individuell bestimmt werden. Pro Gelenkeinheit ist ein Kennfeld erforderlich. Die Verwendung eines Kennfeldes für mehrere Gelenkeinheiten ist dann möglich, wenn die Abmessungen der Fahrzeugteile identisch sind.

In Fig. 11 ist ein mögliches Kennfeld des Lenkwinkels a₂ für ein Zweigelenk-Straßenfahrzeug 2 für eine Rechtskurve dargestellt, das in dem nichtflüchtigen Speicher 32 der elektronischen Recheneinrichtung 31 gespeichert sein kann. Dieses Kennfeld ersetzt einen Sensor zur Messung des Lenkwinkels a₂. Es ist besonders vorteilhaft dann einsetzbar, wenn der Mikroprozessor die Berechnung des Lenkwinkels während der von der Fahrgeschwindigkeit und der Wegstrecke As vorgegebenen Zykluszeit zusätzlich erledigen kann. Dieses Kennfeld muß für den jeweiligen Fahrzeugtyp, in den die Gelenkeinheit 20,21 eingebaut werden soll individuell bestimmt werden. Pro Gelenkeinheit ist ein Kennfeld erforderlich. Die Verwendung eines Kennfeldes für mehrere Gelenkeinheiten ist dann möglich, wenn die Abmessung der Fahrzeugteile identisch sind.

Die Gelenkeinheit 20,21 ermöglicht es, durch die Modulbauweise der einzelnen Elemente eine Anpassung der verschiedensten Anwendungsbereiche vorzunehmen. Darüber hinaus lassen sich leicht Systemverbesserungen durch Anpassung von Einzelelementen durchführen, wobei die verbleibenden Elemente weiterhin Anwendung finden können. Durch diese Konzeption ist die Gelenkeinheit 20,21 für die Anwendung bei den verschiedensten Ein- und Mehrgelenk-Straßenfahrzeugen geeignet.

Claims

Erfindungsanspruch:

1. Verfahren zur Regelung der Knickstabilität von Straßenfahrzeugen mit mindestens zwei durch eine Gelenkeinheit verbundenen Fahrzeugteilen, die sich in einem stationären, instationären, stabilen oder instabilen Fahrzustand befinden können, gekennzeichnet dadurch, daß zunächst für die bei einem stabilen Fahrzustand möglichen Leitwinkel a-, der jeweils zugehörige Gelenkwinkel ß, bestimmt wird, dann im Fahrbetrieb in sich wiederholender Weise nach jeweils einer vorbestimmten Fahrstrecke As geprüft wird, ob der bei Beginn der Fahrstrecke in As in Abhängigkeit vom jeweiligen Lenkwinkel α, vorbestimmten Gelenkwinkel ß, dem tatsächlich am Ende der Fahrstrecke As vorliegenden Gelenkwinkel entspricht, und dann bei einer Abweichung des jeweiligen Istwertes des Gelenkwinkels vom Sollwert des Gelenkwinkels die vorbestimmten hydraulischen Funktionen zum Nachsteuern ausgeführt werden, bis unter Berücksichtigung der zulässigen Toleranzen der Istwert des Gelenkwinkels ß, dem Sollwert des Gelenkwinkels ßj entspricht.
2. Verfahren nach Punkt !,gekennzeichnetdadurch,daß die Lenkwinkel α₂, α₃...α_ηzwischen der Längsachse des in fahrtrichtung nachlaufenden Fahrzeugteiles und der Zugrichtung am Gelenkpunkt bestimmt werden.
3. Verfahren nach Punkt 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Leitwinkel a₂,03,...a_n durch Sensoren gemessen werden.
4. Verfahren nach Punkt 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß die Lenkwinkel α₂,α₃...α_η als Funktion der Variablen Ci₁, β,; a₂, β₂...α_η_ι, ßn-i/ der konstanten Fahrzeugabmessungen und der vorbestimmten Fahrstrecke A₅ bestimmt werden.
5. Verfahren nach Punkt 4, gekennzeichnet dadurch, daß die Variablen a₁₍ ß-,; a₂, ß₂...a_n_₁, ß_n__1# die konstanten Fahrzeugabmessungen und die vorbestimmte Fahrstrecke A₅ zur Bestimmung der Lenkwinkel a₂,03... α_π miteinander in einem Kennfeld für einen Fahrzeugtyp zusammengefaßt und als Daten in einem Speicher wie Halbleiterspeicher od. dgl. abrufbar gespeichert werden.
6. Verfahren nach Punkt 1 bis 5, gekennzeichnet dadurch, daß zusätzlich zu den vorbestimmten hydraulischen Funktionen die Radbremsen der kurveninneren Räder dann betätigt werden, wenn bei einem Gelenkwinkel „nach rechts" das Gelenk zuweit nach rechts oder bei einem Gelenkwinkel „nach links" das Gelenk zu weit nach links knickt.
7. Verfahren nach Punkt 3, gekennzeichnet dadurch, daß der Sensor zur Messung des Lenkwinkels Ci₁ mittels eines Hebelgetriebes von den Übertragungselementen zwischen Lenkstockhebel und Rädern betätigt wird, wobei das Hebelgetriebe ins Schnelle übersetzt und eine Unsymmetrie der Kinematik der Übertragungselemente zwischen dem Anlenkpunkt des Hebelgetriebes und den gelenkten Rädern ausgleicht.
8. Gelenkeinheit zur Durchführung des Verfahrens nach Punkt 1 bis 7 mit einem mittels hydraulischer Stellmittel betätigbaren Gelenk und einer mittels einer elekronischen Recheneinrichtung ansteuerbaren hydraulischen Steuereinrichtung mit im hydraulischen Kreislauf angeordneten Sperrventilen und mindestens einem Dämpfungsventil, gekennzeichnet dadurch, daß die Stellmittel als hydraulisch doppeltwirkende Zylinder (36,37) ausgebildet sind und die elektronische Steuereinrichtung (31) einen Mikroprozessor (33) oder eine Mikroprozessorschaltung aufweist, die mit einem nichtflüchtigen Speicher (32) zur Speicherung des Kennfeldes Δβί = f (ß_i( Ci₁) in Wirkverbindung steht, wobei ßi der Gelenkwinkel, a-, der Lenkwinkel und dieÄnderung des Gelenkwinkels ßi nach einer Fahrstrecke A₃ bei einem bestimmten Lenkwinkel α, zu Beginn der Fahrstrecke ist.
9. Gelenkeinheit nach Punkt 8, gekennzeichnet dadurch, daß der Mikroprozessor (33) oder die Mikroprozessorschaltung mittels eines Frequenzgenerators in einer einem Vielfachen des Wegimpulses A₅ entsprechenden Frequenz getaktet wird.
10. Gelenkeinheit nach Punkt 8 und 9, gekennzeichnet dadurch, daß jedem hydraulischen Zylinder (36,37) ein Sperrventil (38, 39) zugeordnet ist.
11. Gelenkeinheit nach Punkt 10, gekennzeichnet dadurch, daß bei einer hydraulischen Steuereinrichtung (26) zwischen jedem Sperrventil (38, 39) und dem zugehörigen hydraulischen Zylinder (36,37) ein Entspannungsventil (46,47) angeordnet ist.
12. Gelenkeinheit nach Punkt 10 und 11, gekennzeichnet dadurch, daß an dem die Drosseln (41,43) enthaltenden Leitungsabschnitt (56) drosselausgangsseitig eine Verzweigung (57) mit jeweils einem Rückschlagventil (58,59) ausgebildet ist, an dem ausgangsseitig das Sperrventil (38,39) angeschlossen ist.
13. Gelenkeinheit nach Punkt 10 bis 12, gekennzeichnet dadurch, daß an der dem Rückschlagventil (58,59) abgewandten Anschlußleitung (60,61) des Sperrventils (38,39) eine Beipaßleitung (62, 63) mit Rückschlagventil (64,65) angeschlossen und mit der Druckleitung (54) verbunden ist.
14. Gelenkeinheit nach Punkt 10 bis 13, gekennzeichnet dadurch, daß jedes Sperrventil (38,39) bzw. Entspannungsventil (46,47) über eine Druckleitung (67, 68) mit Verzweigungsleitung (69,70) wechselseitig mit der der Kolbenoberseite und Kolbenunterseite zugeordneten Druckkammer (71,72,73,74) der hydraulischen Zylinder (36,37) verbunden ist.
15. Gelenkeinheit nach Punkt 8 bis 14, gekennzeichnet dadurch, daß bei stationärem und instationärem Fahrzustand die Stellglieder (45) der Dämpfungsventile (40,42) in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit von dem Mikroprozessor (33) oder der Mikroprozessorschaltung ansteuerbar sind.
16. Gelenkeinheit nach Punkt 8 bis 14, gekennzeichnet dadurch, daß bei stabilem Fahrzustand die Sperrventile (38, 39) auf Durchgang geschaltet sind.
17. Gelenkeinheit nach Punkt 8 bis 16, gekennzeichnet dadurch, daß bei einem instationänn Fahrzustand mittels des Mikroprozessors (33) oder der Mikroprozessorschaltung bei einer Gelenkbewegung nach links das Sperrventil (39) gesperrt und das Sperrventil (38) auf Durchgang geschaltet und bei einer Gelenkbewegung nach rechts das Sperrventil (38) gesperrt und das Sperrventil (39) auf Durchgang geschaltet ist.
18. Gelenkeinheit nach Punkt 8 bis 17, gekennzeichnet dadurch, daß bei einem stabilen Fahrzustand die Entspannungsventile (46, 47) mittels des Mikroprozessors (33) oder der Mikroprozessorschaltung auf neutralen Durchgang geschaltet sind.
19. Gelenkeinheit nach Punkt 8 bis 13 sowie 14 bis 17, gekennzeichnet dadurch, daß bei einem instabilen Fahrzustand mittels des Mikroprozessors (33) oder der Mikroprozessorschaltung bei einer Überschreitung des zulässigen Gelenkwinkels nach links das Entspannungsventil (46) auf Durchgang zum druckentlasteten Fluidsammler (29) und das Entspannungsventil (47) auf Durchgang zum Sperrventil (39) und bei einer Überschreitung des zulässigen Gelenkwinkels nach rechts das Entspannungsventil (46) auf Durchgang zum Sperrventil (39)-und das Entspannungsventil (47) auf Durchgang zum druckentlasteten Fluidsammler (29) geschaltet ist.
20. Gelenkeinheit nach Punkt 8 bis 13 sowie 15 bis 17, gekennzeichnet dadurch, daß bei einem instabilen Fahrzustand mittels des Mikroprozessors (33) oder der Mikroprozessorschaltung bei einer Überschreitung des zulässigen Gelenkwinkels nach links das Sperrventil (38) auf Durchgang zur Druckleitung (54) und das Sperrventil (39) in Sperrstellung und bei einer

Überschreitung des zulässigen Gelenkwinkels nach rechts das Sperrventil (39) auf Durchgang zur Druckleitung (54) und das Sperrventil (38) in Sperrstellung geschaltet ist.
21. Gelenkeinheit nach Punkt 8 bis 20, gekennzeichnet dadurch, daß zur Messung des Lenkwinkels α_Ί ein Sensor am Fahrzeug angeordnet ist, der mittels eines ins Schnelle übersetzenden Hebelgetriebes betätigbar ist, das mit den Übertragungselementen zwischen Lenkstockhebel und Rädern verbunden ist.
22. Gelenkeinheit nach Punkt 8, gekennzeichnet dadurch, daß die Gelenkwinkel ß^ ß₂...ß_n mittels Sensoren meßbar sind, die durch Hebelgetriebe betätigbar sind, die ins Schnelle übersetzen oder Übersetzungsverhältnisse von 1:1 aufweisen.
23. Gelenkeinheit nach Punkt 8 bis 22, gekennzeichnet dadurch, daß bei einem Knicken eines Gelenks (35) über einen durch die Mikroprozessorschaltung in Abhängigkeit von Lenkwinkel und Fahrstrecke Δ₅ vorbestimmten Gelenkwinkel ß_1# ß₂...ß_n zusätzlich zu den Sperrventilen (38,39) oder den Entspannungsventilen (46,47) die Radbremsen der kurveninneren Räder an der dem jeweiligen Gelenk (35) nachlaufenden Achse betätigbar sind.

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