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Beschrieben werden ein Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeugs mit Liftachse sowie ein entsprechendes Kraftfahrzeug.
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Verfahren zum Betrieb von Kraftfahrzeugen mit Liftachse sowie entsprechende Kraftfahrzeuge der eingangs genannten Art sind im Stand der Technik bekannt.
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Nutzfahrzeuge sind häufig für spezielle Einsatzzwecke konstruiert. Insbesondere Lastkraftwagen müssen so ausgelegt sein, dass sie vielfältige Anforderungen erfüllen. Hierzu gehört in erster Linie eine möglichst hohe Zuladung (Nutzlast), was bedingt, dass der Lastkraftwagen stark unterschiedliche Beladungszustände und Achslasten erfährt. Gleichzeitig sollen Fahrbarkeit und Manövrierbarkeit sowohl im leeren als auch im beladenen Zustand und Einsetzbarkeit auf verschiedensten Untergründen, z.B. auf Asphalt und auf Erde, an steilen Steigungen und Gefällen und bei verschiedenen Wetterbedingungen möglich gemacht werden. Ein Nutzfahrzeug soll dazu möglichst langlebig und verschleißarm sein. Die Betriebskosten von Nutzfahrzeugen sind entscheidend für deren Wirtschaftlichkeit. Auf der anderen Seite sollen Nutzfahrzeuge möglichst infrastrukturschonend bewegt werden können, d.h. Straßen oder Wege nicht oder so wenig wie möglich beschädigen. Solche Schäden werden unter anderem durch hohe Aufstandskräfte verursacht.
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Unterschiedliche Konstruktionen haben in Bezug auf die zuvor genannten vielfältigen Anforderungen verschiedene Vor- und Nachteile. Je höher die Aufstandsfläche eines Lastkraftwagens ist, desto geringer ist die Aufstandskraft pro Reifen und desto weniger werden der Untergrund, z.B. eine Teerstraße, und die Reifen belastet. Gleichzeitig sinkt jedoch die Traktion, wenn sich die Aufstandsfläche eines Lastkraftwagens auf mehr Fläche verteilt. In Sachen Rangierbarkeit sind Lastkraftwagen mit weniger Achsen wendiger als solche mit mehr Achsen. Mit weniger Achsen steigt in aller Regel auch der Fahrkomfort bzw. das zu transportierende Gut wird schonender bewegt.
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Um das Einsatzspektrum zu erhöhen, weisen Nutzfahrzeuge teilweise anhebbare und absenkbare Achsen (Liftachsen) auf. Diese können vom Fahrer des entsprechenden Nutzfahrzeugs situativ angehoben oder abgesenkt werden. Dies wird durch unterschiedliche Konstruktionen ermöglicht, z.B. durch Luftfedersysteme, die eine Achse von der Fahrbahn abheben können. Befindet sich ein Lastkraftwagen zum Beispiel auf einer Leerfahrt, ist die Liftachse in aller Regel angehoben. Bei schwerer Ladung ist die Liftachse in aller Regel abgesenkt, um die Last auf die Reifen zu reduzieren. Dies ist vor allem bei Hinterachsen von Bedeutung, es gibt jedoch auch Lastkraftwagen mit anhebbaren und absenkbaren gelenkten Vorderachsen. Unter bestimmten Umständen kann eine abgesenkte Liftachse kurzfristig angehoben werden, zum Beispiel um an einer Steigung ausreichen Traktion zum Anfahren zu haben oder um besser rangieren zu können.
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Aus der
GB 2530877 A ist eine Antriebsstranganordnung für ein Nutzfahrzeug bekannt, wobei die Antriebsstranganordnung umfasst: einen Antriebsstrang, eine erste Antriebsachse, die permanent mit dem Antriebsstrang verbunden ist, um von dem Antriebsstrang angetrieben zu werden, eine zweite Antriebsachse, wobei die Antriebsachsen bezüglich der Fahrzeuglängsrichtung hintereinander angeordnet sind, und eine Kupplungsvorrichtung zum Koppeln und Entkoppeln der zweiten Antriebsachse und des Antriebsstrangs ausgebildet ist, wobei die Antriebsstranganordnung eine Hubvorrichtung zum Anheben und Absenken der zweiten Antriebsachse in Bezug auf die erste Antriebsachse aufweist. Das Anheben und Absenken der zweiten Antriebsachse geschieht auf der Basis von wenigstens einem Parameter, z.B. der Last, der Traktion oder der Geschwindigkeit eines entsprechend ausgerüsteten Nutzfahrzeugs.
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Ein weiterer Aspekt ist, dass in manchen Ländern eine achsabhängige Maut zu entrichten ist. Nutzfahrzeuge mit angehobener Liftachse müssen in solchen Ländern eine geringere Maut zahlen.
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Die entsprechende Antriebsstranganordnung erlaubt eine gewisse Automatisierung des Anhebens und Absenkens der zweiten Antriebsachse, aber nicht in einem Umfang, dass eine Entscheidung und ein Eingriff eines Fahrers des Nutzfahrzeugs überflüssig gemacht werden können.
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Somit stellt sich die Aufgabe, Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeugs mit Liftachse sowie entsprechende Kraftfahrzeuge dahingehend weiterzubilden, dass eine Automatisierung des Betriebs von Kraftfahrzeugen mit Liftachse möglich wird.
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Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeugs mit Liftachse gemäß Anspruch 1 sowie ein Kraftfahrzeug gemäß dem nebengeordneten Anspruch 6. Weiterbildungen und weiterführende Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Beschrieben wird ein Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Nutzfahrzeugs, das wenigstens eine anhebbare und absenkbare Achse aufweist, wobei mittels wenigstens eines Umgebungssensors eine Umgebung des Kraftfahrzeugs erkannt wird, wobei die Achse in Abhängigkeit der erkannten Umgebung des Kraftfahrzeugs automatisch angehoben oder abgesenkt wird.
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Das Nutzfahrzeug kann insbesondere ein Lastkraftwagen sein. Die anhebbare und absenkbare Achse wird im Nachfolgenden teilweise als Liftachse bezeichnet. Durch das vorbeschriebene Verfahren kann das Kraftfahrzeug mithilfe des Umgebungssensors erkennen, ob es in der entsprechenden Umgebung vorteilhafter ist, mit zusätzlicher abgesenkter Achse zu fahren oder nicht und dementsprechend die Liftachse in ihrer entsprechenden Position zu lassen, sie anzuheben oder sie abzusenken.
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Ein entsprechender Umgebungssensor kann beispielsweise eine Kamera sein, die den Untergrund und den Zustand des Untergrundes erkennt. So kann beispielsweise auf einer schlammigen Steigung eine Liftachse selbständig angehoben werden. Auch bei einer engen Kurve oder in einem Rangiermodus kann beispielsweise eine abgesenkte Liftachse angehoben werden, um die Wendigkeit des Kraftfahrzeugs zu erhöhen und die Belastung auf die Achsen durch das Manöver zu reduzieren, wenn diese höher ist als die Belastung durch die zusätzliche Aufstandskraft. Andere Umgebungssensoren können beispielsweise Radar-, Lidar- und/oder Ultraschallsensoren sein.
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Eine erste weiterführende Ausgestaltung sieht vor, dass eine Position des Kraftfahrzeugs erkannt wird, wobei die Achse in Abhängigkeit von der Position automatisch angehoben oder abgesenkt wird.
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Die Erkennung der Position des Kraftfahrzeuges kann beispielsweise über ein Navigationssystem erfolgen, zum Beispiel mittels eines GPS-Empfängers. Anhand der Position des Kraftfahrzeuges kann beispielsweise mittels hinterlegter Kartendaten ermittelt werden, ob sich das Kraftfahrzeug an einer Steigung, einem Gefälle, einer engen Straße, einer befestigten oder einer unbefestigten Straße befindet. Desweiteren kann erkannt werden, ob sich das Kraftfahrzeug in einem Land mit achsabhängiger Maut befindet und dementsprechend die Liftachse anheben.
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Gemäß einer anderen weiterführenden Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass ein Fahrmanöver des Kraftfahrzeugs erkannt wird, wobei die Liftachse in Abhängigkeit von dem Fahrmanöver automatisch angehoben oder abgesenkt wird.
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Ein solches Fahrmanöver kann beispielsweise ein Rangiermanöver sein, welches beispielsweise beim Be- oder Entladen häufig nötig ist. Ein Rangiermanöver lässt sich besser mit angehobener Achse durchführen. Das Kraftfahrzeug kann hierfür einen aktivierbaren und deaktivierbaren Rangiermodus aufweisen. Ein solcher Rangiermodus kann andere Konfigurationen des Kraftfahrzeugs beeinflussen, z.B. eine Lenkübersetzung, ein Motor- oder Getriebekennfeld etc.
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Gemäß einer anderen weiterführenden Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass das Fahrmanöver eine Rückwärtsfahrt oder eine Kurvenfahrt mit einem Kurvenradius unterhalb eines Grenzwertes ist.
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Bei Rückwärtsfahrten und bei engen Kurvenradien ist es in aller Regel bevorzugt, wenn das Kraftfahrzeug mit angehobener Liftachse fährt, insbesondere wenn die Liftachse ungelenkt ist.
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Gemäß einer anderen weiterführenden Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass das Kraftfahrzeug ein selbstfahrendes Kraftfahrzeug ist, das in einem autonomen Fahrmodus fährt.
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Dies erhöht das Einsatzspektrum selbstfahrender Kraftfahrzeuge, insbesondere selbstfahrender Lastkraftwagen. Ein Planungsmodul, das für die Planung der Fahrmanöver zuständig ist, kann dann die Eingangsdaten des wenigstens einen Umgebungssensors und, je nach Ausgestaltung, anderer Sensorik wie Positionssensorik verwenden, um selbst ständig zu entscheiden, ob eine Liftachse besser angehoben oder abgesenkt sein sollte.
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Eine erster unabhängiger Gestand betrifft ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein Nutzfahrzeug, mit wenigstens einer anhebbaren und absenkbaren Achse, wobei wenigstens eine Steuerung vorgesehen ist, die mit einer Liftachsenaktuatorik und wenigstens einem Umgebungssensor verbunden ist, wobei die Steuerung dazu eingerichtet ist, die Achse auf der Basis einer Auswertung der Eingangssignale des wenigstens einen Umgebungssensors mittels der Liftachsenaktuatorik anzuheben oder abzusenken.
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Die Steuerung kann eine Recheneinheit und einen Speicher beinhalten, wobei in dem Speicher ein Computerprogrammprodukt gespeichert sein kann, dass, wenn es geladen und von der Recheneinheit ausgeführt wird, das oben genannte Verfahren umsetzt.
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Gemäß einer anderen weiterführenden Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die Steuerung mit einer Positionserkennungsvorrichtung verbunden ist, wobei die Steuerung dazu eingerichtet ist, die Achse in Abhängigkeit von der Position des Kraftfahrzeugs anzuheben oder abzusenken.
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Gemäß einer anderen weiterführenden Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die Steuerung mit wenigstens einem Fahrzustandssenor verbunden ist, wobei die Steuerung dazu eingerichtet ist, die Achse in Abhängigkeit von dem Fahrzustand des Kraftfahrzeugs anzuheben oder abzusenken.
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Gemäß einer anderen weiterführenden Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die Steuerung Bestandteil eines Planungsmoduls eines autonom fahrenden Kraftfahrzeugs ist.
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Gemäß einer anderen weiterführenden Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die Achse eine angetriebene Achse ist. Der Antrieb kann mittels einer Kupplung von der Liftachse abkoppelbar sein.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der - gegebenenfalls unter Bezug auf die Zeichnung - zumindest ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Gleiche, ähnliche und/oder funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Es zeigen schematisch:
- 1 einen Lastkraftwagen mit einer angehobenen Liftachse;
- 2 den Lastkraftwagen aus 1 mit abgesenkter Liftachse, sowie
- 3 ein Ablaufdiagramm des Verfahrens.
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1 zeigt einen Lastkraftwagen 2. Der Lastkraftwagen 2 ist als selbstfahrender Lastkraftwagen ausgebildet.
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Der Lastkraftwagen 2 ist als Dreiachser ausgebildet, der eine gelenkte Achse 4, eine Antriebsachse 6 sowie eine Liftachse 8 aufweist.
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Der Lastkraftwagen 2 weist einen Antrieb 10 auf, der mittels einer Kardanwelle 12 mit der Antriebsachse 6 verbunden ist. Die Antriebsachse 6 ist über eine (nicht dargestellte) Kupplung mit der Liftachse 8 gekoppelt. Ist die Liftachse 8 abgesenkt, ist die Kupplung eingekuppelt und der Lastkraftwagen 2 wird über zwei Achsen angetrieben. Ist die Liftachse 8 angehoben, ist der Antrieb 10 von der Liftachse 8 entkoppelt.
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Die Liftachse 8 weist eine Liftachsenaktuatorik 14 auf. Die Liftachsenaktuatorik 14 ist vorliegend als Luftfeder ausgestaltet. Die Liftachsenaktuatorik 14 kann mittels einer Steuerung 16 angesteuert werden, sodass mittels der Steuerung 16 die Liftachse 8 betätigbar ist.
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Die Steuerung 16 ist mit einer Kamera 18 verbunden, von der die Steuerung 16 Umgebungssignale empfängt. Die Steuerung 16 kann die Signale der Kamera 18 auswerten. Die Kamera 18 kann beispielsweise erkennen, ob sich der Lastkraftwagen 2 auf einer Asphaltstraße oder einer unbefestigten Straße befindet.
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Die Steuerung 16 ist Bestandteil eines Planungsmoduls 20, mithilfe dessen der Lastkraftwagen 2 autonom fahren kann.
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Die Steuerung 16 ist des Weiteren mit einem GPS-Sensor 22 verbunden, um die Position des Lastkraftwagens 2 zu ermitteln. Mithilfe von Kartendaten kann die Steuerung 16 somit ableiten, ob der Lastkraftwagen 2 auf einer befestigten Straße, einer unbefestigten Straße, an einer Steigung, einem Gefälle oder auf einer Straße mit einer oder mehreren engen Kurven fährt.
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Die Steuerung 16 ist des Weiteren mit einem Geschwindigkeitssensor 24 verbunden, sodass ein Anheben der Liftachse 8 bei Geschwindigkeiten größer einer Grenzgeschwindigkeit unterbunden wird.
2 zeigt den Lastkraftwagen 2 mit abgesenkter Liftachse 8.
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Die Liftachse 8 wird vom Planungsmodul 20 abgesenkt, wenn der Lastkraftwagen 2 beladen ist und die bevorstehende Fahrsituation besser mit abgesenkter Liftachse 8 bewältigt werden kann, beispielsweise aufgrund geringerer Aufstandskräfte an den Achsen 4, 6, und 8.
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Umgekehrt kann das Planungsmodul 20 auch entscheiden, dass die Liftachse 8 besser angehoben werden sollte, beispielsweise um an einer Steigung mit losem Untergrund mehr Traktion zu haben.
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3 zeigt ein Ablaufdiagramm des Verfahrens, das vom Planungsmodul 20 durchgeführt wird.
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In einem 1. Schritt wird geprüft, ob die Geschwindigkeit des Lastkraftwagen 2 kleiner ist als eine Grenzgeschwindigkeit Vok . In diesem Fall kann das Planungsmodul 20 entscheiden, ob die Liftachse 8 besser angehoben oder abgesenkt wird.
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Befindet sich der Lastkraftwagen beispielsweise in einem Rangiermodus, wird die Liftachse 8 angehoben.
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Ist dies nicht der Fall, aber werden kleine Kurvenradien geplant, wird die Liftachse 8 ebenfalls angehoben.
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Ist dies ebenfalls nicht der Fall, aber befindet sich der Lastkraftwagen 2 auf einem rutschigen Untergrund, wird die Liftachse 8 ebenfalls angehoben.
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Ist dies nicht der Fall, aber befindet sich der Lastkraftwagen 2 in Rückwärtsfahrt oder ist eine solche geplant, wird ebenfalls die Liftachse 8 angehoben.
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Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungsbeispiele näher illustriert und erläutert wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Es ist daher klar, dass eine Vielzahl von Variationsmöglichkeiten existiert. Es ist ebenfalls klar, dass beispielhaft genannte Ausführungsformen wirklich nur Beispiele darstellen, die nicht in irgendeiner Weise als Begrenzung etwa des Schutzbereichs, der Anwendungsmöglichkeiten oder der Konfiguration der Erfindung aufzufassen sind. Vielmehr versetzen die vorhergehende Beschreibung und die Figurenbeschreibung den Fachmann in die Lage, die beispielhaften Ausführungsformen konkret umzusetzen, wobei der Fachmann in Kenntnis des offenbarten Erfindungsgedankens vielfältige Änderungen, beispielsweise hinsichtlich der Funktion oder der Anordnung einzelner, in einer beispielhaften Ausführungsform genannter Elemente, vornehmen kann, ohne den Schutzbereich zu verlassen, der durch die Ansprüche und deren rechtliche Entsprechungen, wie etwa weitergehenden Erläuterung in der Beschreibung, definiert wird.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Lastkraftwagen
- 4
- Lenkachse
- 6
- Antriebsachse
- 8
- Liftachse
- 10
- Antrieb
- 12
- Kardanwelle
- 14
- Liftachsenaktuatorik
- 16
- Steuerung
- 18
- Kamera
- 20
- Planungsmodul
- 22
- GPS-Sensor
- 24
- Geschwindigkeitssensor
- Vok
- Grenzgeschwindigkeit
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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