DE102022134146A1

DE102022134146A1 - Verfahren zum Verbessern einer fahrdynamischen Stabilität eines Nutzfahrzeugs mit einer Liftachse

Info

Publication number: DE102022134146A1
Application number: DE102022134146.1A
Authority: DE
Inventors: Benjamin Bieber; Jonas Böttcher; Klaus Plähn; Oliver Wulf
Original assignee: ZF CV Systems Global GmbH
Current assignee: ZF CV Systems Global GmbH
Priority date: 2022-12-20
Filing date: 2022-12-20
Publication date: 2024-06-20

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren (1) zum Verbessern einer fahrdynamischen Stabilität eines Nutzfahrzeugs (300), wobei das Nutzfahrzeug (300) eine Liftachse (314) aufweist, das Verfahren (1) aufweisend: Ermitteln (3) einer gegenwärtigen Fahrgeschwindigkeit (V) des Nutz-fahrzeugs (300); Ermitteln (5) einer stabilitätskritischen Geschwindigkeit (Vcrit) des Nutz-fahrzeugs (300); Vergleichen (7) der gegenwärtigen Fahrgeschwindigkeit (V) mit der stabilitätskritischen Geschwindigkeit (Vcrit); Ermitteln (9) eines Liftstatus (Slift) der Liftachse (314) des Nutzfahrzeugs (300); und Absenken (11) der Liftachse (314) des Nutzfahrzeugs (300), falls der Liftstatus (Slift) eine angehobene Liftachse (Sup) repräsentiert und die gegenwärtige Fahrgeschwindigkeit (V) größer oder gleich der stabilitätskritischen Geschwindigkeit (Vcrit) ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Verbessern einer fahrdynamischen Stabilität eines Nutzfahrzeugs (300), ein Nutzfahrzeug (300) und ein Computerprogrammprodukt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbessern einer fahrdynamischen Stabilität eines Nutzfahrzeugs, das eine Liftachse aufweist.
Ein Nutzfahrzeug ist ein Kraftfahrzeug, das nach seiner Bauart und Einrichtung zum Transport von Personen oder Gütern und/oder zum Ziehen von Anhängern bestimmt ist, aber kein Personenkraftwagen oder Kraftrad ist. Ein Nutzfahrzeug ist beispielsweise ein Omnibus, ein Lastkraftwagen, eine Zugmaschine oder ein Kranwagen. Im Rahmen der vorliegenden Offenbarung kann das Nutzfahrzeug ein einfaches Nutzfahrzeug, das häufig englisch als rigid vehicle bezeichnet wird, oder auch ein Fahrzeugzug aus einem Zugfahrzeug und einem oder mehreren Anhängerfahrzeugen sein. Ein typisches Beispiel eines Fahrzeugzugs umfasst eine Sattelzugmaschine und einen Sattelauflieger.
Nutzfahrzeuge sind meist zum Transport großer Lasten vorgesehen und weisen oftmals mehr als zwei Achsen auf, um die Last gleichmäßig auf den Untergrund zu verteilen und einzelne Achsen nicht zu sehr zu belasten. Zusätzliche Achsen haben jedoch den Nachteil, dass diese die Betriebskosten des Nutzfahrzeugs erhöhen, wenn die Zusatzachsen nicht benötigt werden. So ist ein Treibstoffverbrauch und Verschleiß des Nutzfahrzeugs mit zusätzlichen Achsen in der Regel erhöht. Ferner verringern Zusatzachsen häufig eine Wendigkeit des Nutzfahrzeugs, was insbesondere in urbanen Gebieten nachteilig sein kann. Häufig weisen Nutzfahrzeuge eine liftbare Zusatzachse, die auch als Liftachse bezeichnet wird, auf. Eine solche Achse kann angehoben bzw. geliftet werden, wobei die Liftachse im angehobenen Zustand nicht auf der Fahrbahn aufliegt. Im angehobenen Zustand drehen sich die Räder der Liftachse nicht mit, woraus insbesondere wirtschaftliche Vorteile entstehen. So ist ein Reifenverschleiß besonders bei Kurvenfahrten verringert. Ferner sind durch verminderte Lager- und Reifenreibung Kraftstoffeinsparungen möglich und es können bei Tarifen, die pro Achse zu entrichten sind, Mautgebühren eingespart werden. Ein Wendekreis des Nutzfahrzeugs ist mit angehobener Liftachse in der Regel geringer als mit abgesenkter Liftachse. Aus diesen Gründen werden Liftachsen meist nur dann abgesenkt, wenn die vom Nutzfahrzeug zu transportierende Last so groß ist, dass die zulässige Achslast der nicht angehobenen Achsen bei angehobener Liftachse überschritten wird, oder wenn das Fahrzeug mit angehobener Liftachse eine zulässige Achslast zum Befahren einer Brücke überschreitet. Bei abgesenkter Liftachse wird die Last des Fahrzeugs auf eine zusätzliche Achse verteilt und eine Achslast der einzelnen Achsen wird reduziert. Die Fähigkeit des Nutzfahrzeugs, bei abgesenkter Liftachse größere Lasten transportieren zu können, geht aus den vorgenannten Gründen jedoch mit höherem Verschleiß und höheren Kosten einher.
Das Absenken der Liftachse erfolgt daher im Stand der Technik in der Regel lastabhängig. DE 20 2019 003 735 U1 offenbart eine Vorrichtung zum automatischen Absenken und zum lastabhängigen Anheben einer Liftachse, wobei Einrichtungen zum automatischen Anheben eine abgesenkte Liftachse nur bei Unterschreitung eines vorgebbaren maximalen Gewichtes auf einer Ladefläche anheben.
DE 10 2019 007 532 A1 offenbart ein Verfahren zur situationsabhängigen Steuerung einer Liftachse eines Nutzfahrzeuges, bei welchem die Liftachse abgesenkt wird. In dem offenbarten Verfahren, durch welches eine Gefährdungssituation durch überhitzte Bremsen des Nutzfahrzeuges unterbunden werden soll, wird nach einer Aktivierung einer automatischen Anhaltefunktion des Nutzfahrzeuges die Liftachse zur Maximierung einer Bremskraft abgesenkt. Die Liftachse wird nach Aktivierung der automatischen Anhaltefunktion erst bei Erreichen (bzw. Unterschreiten) einer vorgegebenen Geschwindigkeit des Nutzfahrzeugs abgesenkt, um sicherzustellen, dass die Drehzahl der Fahrzeugräder und der Räder der Liftachse bei Absenken auf den Boden eine möglichst geringe Differenz aufweisen, wodurch Reifenschäden beim Bremsen verhindert werden. Das Verfahren senkt die Liftachse nur bei Aktivierung einer automatischen Anhaltefunktion, also nur in Notsituationen und nicht im regulären Fahrbetrieb, ab.
Der Einfluss der Liftachse auf ein dynamisches Fahrverhalten des Nutzfahrzeugs wird bisher nicht berücksichtigt. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, durch das eine fahrdynamische Stabilität eines Nutzfahrzeugs, das eine Liftachse aufweist, verbessert werden kann.
In einem ersten Aspekt löst die vorliegende Erfindung die Aufgabe durch ein Verfahren zum Verbessern einer fahrdynamischen Stabilität eines Nutzfahrzeugs, das eine Liftachse aufweist, das Verfahren aufweisend die Schritte: Ermitteln einer gegenwärtigen Fahrgeschwindigkeit des Nutzfahrzeugs; Ermitteln einer stabilitätskritischen Geschwindigkeit des Nutzfahrzeugs; Vergleichen der gegenwärtigen Fahrgeschwindigkeit mit der stabilitätskritischen Geschwindigkeit; Ermitteln eines Liftstatus der Liftachse des Nutz-fahrzeugs; und Absenken der Liftachse des Nutzfahrzeugs, falls der Liftstatus eine angehobene Liftachse repräsentiert und die gegenwärtige Fahrgeschwindigkeit größer oder gleich der stabilitätskritischen Geschwindigkeit ist. Durch das Verfahren wird die fahrdynamische Stabilität, insbesondere eine Gierstabilität des Nutzfahrzeugs durch Absenken der Liftachse erhöht, wenn das Nutzfahrzeug bei angehobener Liftachse stabilitätskritisch wäre. Das Nutzfahrzeug ist vorzugsweise ein Fahrzeugzug, der ein Zugfahrzeug und zumindest ein Anhängerfahrzeug umfasst. Durch Absenken der Liftachse kann insbesondere auch eine Stabilität eines Fahrzeugzugs erhöht werden, insbesondere da Instabilitäten eines Anhängerfahrzeugs, die aus übermäßigen Gieranregungen des Zugfahrzeugs resultieren, verhindert werden können.
Zur Beurteilung, ob sich das Nutzfahrzeug stabilitätskritisch verhält, wird eine gegenwärtige Fahrgeschwindigkeit des Nutzfahrzeugs mit einer stabilitätskritischen Geschwindigkeit des Nutzfahrzeugs verglichen. Die gegenwärtige Fahrgeschwindigkeit ist diejenige Geschwindigkeit, mit der sich das Nutzfahrzeug in der gegenwärtigen Situation, also der Situation in der das Verfahren ausgeführt wird, fortbewegt. Die stabilitätskritische Geschwindigkeit ist eine Geschwindigkeit, ab der das Nutzfahrzeug stabilitätskritisch ist. Das Nutzfahrzeug ist stabilitätskritisch, wenn es in Folge üblicher Lenkanregungen instabil wird. Übliche Lenkanregungen sind Lenkanregungen die im Fahrbetrieb eines Nutzfahrzeugs auftreten können, insbesondere solche, die in Notsituationen, beispielsweise bei einem Ausweichmanöver, auftreten. Vorzugsweise verhält sich das Fahrzeug stabilitätskritisch, wenn ein vorgegebenes Mindestmaß, mit dem das Fahrzeug daran vorgegebene Anregungen dämpft, unterschritten wird und/oder wenn Eigenkreisfrequenzen des Fahrzeugs im Bereich üblicher Anregungsfrequenzen liegen. Das stabilitätskritische Dämpfungsmaß liegt vorzugsweise bei 0,6 oder weniger, bevorzugt 0,5 oder weniger, vorzugsweise 0,4, wobei ein Dämpfungsmaß von 1 dem sogenannten aperiodischen Grenzfall entspricht.
Es soll verstanden werden, dass das Nutzfahrzeug nicht zwingend instabil ist, sobald es sich mit der stabilitätskritischen Geschwindigkeit fortbewegt. Vielmehr kann das Nutzfahrzeug in diesem Fall instabil werden, sofern beim Fahren mit stabilitätskritischer Geschwindigkeit eine destabilisierende Anregung an das Fahrzeug angelegt wird. Dies kann beispielsweise der Fall sein, wenn das Nutzfahrzeug ein Ausweichmanöver vollführen muss oder eine Kurve mit geringem Kurvenradius durchfährt.
Ferner umfasst das Verfahren das Ermitteln eines Liftstatus der Liftachse des Nutzfahrzeugs, der kennzeichnet, ob die Liftachse des Nutzfahrzeugs abgesenkt oder angehoben ist. Der Liftstatus kann zumindest eine angehobene Liftachse und eine abgesenkte Liftachse repräsentieren, kann also ein digitaler Status sein. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass der Liftstatus ein Maß des Anhebens der Liftachse repräsentiert. Beispielsweise kann der Liftstatus einen Prozentwert eines absoluten Hubes der Liftachse repräsentieren, wobei vorzugsweise ein Wert von 100% eine vollständig angehobene Liftachse repräsentiert während ein Wert von 0% eine vollständig abgesenkte Liftachse repräsentiert.
Zum Verbessern der fahrdynamischen Stabilität des Nutzfahrzeugs umfasst das Verfahren ferner das Absenken der Liftachse des Nutzfahrzeugs, falls der Liftstatus eine angehobene Liftachse repräsentiert und die gegenwärtige Fahrgeschwindigkeit größer oder gleich der stabilitätskritischen Geschwindigkeit ist. So ist ein Absenken der Liftachse dann nicht sinnvoll bzw. möglich, wenn diese bereits abgesenkt ist. Das Absenken wird also vorzugsweise nur bei vorab vollständig oder teilweise angehobener Liftachse durchgeführt. Ferner erfolgt das Absenken der Liftachse erfindungsgemäß dann, wenn sich das Nutzfahrzeug mit einer gegenwärtigen Fahrgeschwindigkeit fortbewegt, die größer ist, als die ermittelte stabilitätskritische Geschwindigkeit. Vorzugsweise erfolgt das Absenken der Liftachse unabhängig von Verschleiß- oder Wirtschaftlichkeitserwägungen.
Das Absenken einer Liftachse, die als Nachlaufachse, also einer Antriebsachse in Fahrtrichtung nachgeordneten Achse, ausgebildet ist, bewirkt eine Verringerung des wirksamen Hebelarmes für angreifende Kräfte eines Anhängers. Ferner bewirkt das Absenken der Liftachse grundsätzlich eine Erhöhung der potenziellen Seitenführungskräfte des Fahrzeugs, sodass ein Ausbrechen des Nutzfahrzeugs auch bei hohen Lenkfrequenzen verhindert wird. Beide Einflüsse erhöhen die Fahrstabilität und verringern das Risiko für eine Instabilität des Nutzfahrzeugs. Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird der Einfluss einer Liftachse, insbesondere einer als Nachlaufachse ausgebildeten Liftachse, auf die Fahrstabilität des Nutzfahrzeugs berücksichtigt.
Das Ermitteln einer gegenwärtigen Fahrgeschwindigkeit des Nutzfahrzeugs und das Ermitteln einer stabilitätskritischen Geschwindigkeit des Nutzfahrzeugs müssen nicht in der im Anspruch wiedergegebenen Reihenfolge durchgeführt werden. Die Schritte können vorzugsweise auch in umgekehrter Reihenfolge oder (teilweise) simultan durchgeführt werden. Das Ermitteln des Liftstatus kann vor, nach, vollständig simultan und/oder teilweise simultan mit dem Ermitteln der gegenwärtigen Fahrgeschwindigkeit, dem Ermitteln der stabilitätskritischen Geschwindigkeit und/oder dem Vergleichen der Geschwindigkeiten erfolgen.
Vorzugsweise weist das Verfahren vor dem Ermitteln einer stabilitätskritischen Geschwindigkeit des Nutzfahrzeugs auf: Ermitteln, ob das Nutzfahrzeug ein Fahrzeugzug aus einem Zugfahrzeug und zumindest einem Anhängerfahrzeug ist. Das Ermitteln, ob das Nutzfahrzeug ein Fahrzeugzug aus einem Zugfahrzeug und zumindest einem Anhängerfahrzeug ist, erfolgt vorzugsweise unter Verwendung von Signalen, die auf einem Anhängernetzwerk des Nutzfahrzeugs bereitgestellt werden. Alternativ oder ergänzend zu einem Erkennen, ob das Nutzfahrzeug ein Fahrzeugzug ist, das unter Verwendung von Signalen, die auf einem Anhängernetzwerk des Nutzfahrzeugs bereitgestellt werden erfolgt, kann das Erkennen auch durch Ermitteln unter Verwendung einer Zuggesamtmasse des Nutzfahrzeugs und einer Zugfahrzeugmasse des Zugfahrzeugs erfolgen.
Vorzugsweise ist die Liftachse eine Liftachse des Zugfahrzeugs eines Fahrzeugzugs. Die genannten Stabilitätsvorteile gelten aber auch für Liftachsen eines Anhängers, sodass die Liftachse bevorzugt auch eine Liftachse eines Anhängerfahrzeugs sein kann. Ferner soll verstanden werden, dass das Nutzfahrzeug auch mehrere Liftachsen aufweisen kann, wobei zum Erhöhen der Gierstabilität vorzugsweise auch mehrere, besonders bevorzugt alle Liftachsen des Nutzfahrzeugs abgesenkt werden.
Das Ermitteln des Liftstatus kann auch entfallen und das Absenken der Liftachse immer dann erfolgen, wenn die gegenwärtige Fahrgeschwindigkeit die stabilitätskritische Geschwindigkeit erreicht oder überschreitet. So kann beispielsweise immer dann eine Absenkanforderung an einer Lifteinheit der Liftachse, die zum Absenken der Liftachse vorgesehen ist, bereitgestellt werden, sobald die gegenwärtige Fahrgeschwindigkeit die stabilitätskritische Geschwindigkeit erreicht oder überschreitet. Wenn die Liftachse in diesem Fall bereits abgesenkt ist, wird die Absenkanforderung ignoriert und/oder führt zu keinem Ergebnis.
In einer ersten bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens weist das Ermitteln des Liftstatus der Liftachse des Nutzfahrzeugs auf: Ermitteln einer Liftachsen-Raddrehzahl zumindest eines Rads der Liftachse; Ermitteln einer Referenz-Raddrehzahl zumindest eines Referenzrads einer Referenzachse des Nutzfahrzeugs; und Vergleichen der Liftachsen-Raddrehzahl mit der Referenzdrehzahl, wobei der Liftstatus eine angehobene Liftachse repräsentiert, wenn die Liftachsen-Raddrehzahl die Referenz-Raddrehzahl um einen Raddrehzahltoleranzwert unterschreitet, und eine abgesenkte Liftachse repräsentiert, wenn die Liftachsen-Raddrehzahl innerhalb eines Raddrehzahltoleranzbereichs um die Referenz-Raddrehzahl liegt. Der Raddrehzahltoleranzwert, der auch als Raddrehzahltoleranz bezeichnet werden kann, ist vorzugsweise vorgesehen, um geringe Drehzahlunterschiede auszugleichen, die beispielsweise aus verschiedenen Raddurchmessern von Rädern der Liftachse und der Referenzachse oder aus einem Radschlupf resultieren. Der Raddrehzahltoleranzbereich ist ein Bereich, dessen Randwerte durch die Referenz-Raddrehzahl abzüglich des Raddrehzahltoleranzwerts und durch die Referenz-Raddrehzahl zuzüglich des Raddrehzahltoleranzwerts bestimmt werden. Bei abgesenkter Liftachse rollen die Räder der Liftachse auf der Fahrbahnoberfläche ab. Eine Abrollgeschwindigkeit der Reifenumfangsfläche der Räder der Liftachse ist dabei im Wesentlichen identisch zur Abrollgeschwindigkeit von Rädern der übrigen Achsen des Nutzfahrzeugs bzw. einer Referenzachse. Die Erfindung macht sich diese Erkenntnis zunutze. So kann eine abgesenkte Liftachse dann erkannt bzw. ermittelt werden, wenn sich die Räder der Liftachse im Wesentlichen mit der gleichen Raddrehzahl drehen, wie Räder der Referenzachse, da die Räder eines Nutzfahrzeugs in der Regel denselben Durchmesser haben. Wenn die Liftachsen-Raddrehzahl innerhalb des Raddrehzahltoleranzbereichs liegt, dann ist die Liftachse abgesenkt. Wenn die Liftachse hingegen angehoben ist, dann drehen sich deren Räder in der Regel nicht oder nur sehr langsam. Die Liftachsen-Raddrehzahl weicht in diesem Fall um mehr als den Raddrehzahltoleranzwert von der Referenz-Raddrehzahl ab. Durch Betrachtung der Liftachsen-Raddrehzahl und der Referenz-Raddrehzahl kann der Liftstatus besonders einfach ermittelt werden. Vorzugsweise ist das Referenzrad ein angetriebenes Rad des Nutzfahrzeugs.
Vorzugsweise weist das Ermitteln des Liftstatus der Liftachse des Nutzfahrzeugs auf: Ermitteln von Liftstatussignalen, die auf einem Fahrzeugnetzwerk, vorzugsweise einem Bus-Netzwerk, besonders einem CAN-Bus, des Nutzfahrzeugs bereitgestellt werden; und Ermitteln des Liftstatus aus den Netzwerkdaten. So kann in dem Verfahren vorzugsweise ein bereits in einem Fahrzeugsystem, beispielsweise einem Fahrstabilitätssystem wie einem ABS- oder ESC-System, bekannter Liftstatus genutzt werden.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung weist das Verfahren ferner auf: Ermitteln eines Sperrstatus einer lenkbaren Zusatzachse des Nutzfahrzeugs; und Sperren der lenkbaren Zusatzachse des Nutzfahrzeugs, falls der Sperrstatus eine gegenwärtig lenkbare Zusatzachse repräsentiert und die gegenwärtige Fahrgeschwindigkeit des Nutzfahrzeugs größer oder gleich der stabilitätskritischen Geschwindigkeit ist. Die lenkbare Zusatzachse ist eine Zusatzachse des Fahrzeugs, die lenkbar ist. Ferner kann die lenkbare Zusatzachse auch in ihrer Ausrichtung bzw. ihrer Lenkbarkeit gesperrt werden. Durch das Sperren wird die lenkbare Zusatzachse in Geradeausfahrt festgelegt bzw. deren Lenkbarkeit gesperrt. Im gesperrten Zustand wirkt die lenkbare Zusatzachse als Starrachse. Vorzugsweise wird die lenkbare Zusatzachse in Geradeausfahrt gesperrt, also in einer Ausrichtung, die die lenkbare Zusatzachse bei gerader Fahrt des Fahrzeugs einnimmt. Das Fahrverhalten von Nutzfahrzeugen verschiebt sich durch das Sperren der lenkbaren Zusatzachse in der Regel hin zu einem untersteuernden Fahrverhalten, wodurch die Stabilität des Fahrzeugs verbessert wird. So kann die lenkbare Zusatzachse im gesperrten Zustand auch nicht Flattern oder Schwingen.
Vorzugsweise weist das Verfahren ferner auf: Anheben der Liftachse, falls die gegenwärtige Fahrgeschwindigkeit des Nutzfahrzeugs eine stabile Geschwindigkeit erreicht oder unterschreitet, wobei die stabile Geschwindigkeit der stabilitätskritischen Geschwindigkeit abzüglich eines Geschwindigkeitspuffers entspricht. Die stabile Geschwindigkeit ist eine Geschwindigkeit, bei der das Nutzfahrzeug auch mit angehobener Liftachse in einem stabilen Fahrzustand verbleibt, wenn eine sprunghafte Anregung (insbesondere Lenkanregung) erfolgt. Wenn das Fahrzeug sich mit der stabilen Geschwindigkeit bewegt, kann auch mit angehobener Liftachse ein Ausweichmanöver ausgeführt werden, ohne dass das Nutzfahrzeug instabil wird. In diesem Fall ist das Anheben der Liftachse sinnvoll, um die eingangs beschriebenen Nachteile einer abgesenkten Liftachse zu vermeiden (erhöhter Verschleiß, erhöhter Kraftstoffverbrauch, gesteigerte Mautgebühren, verringerte Rangierbarkeit, etc.). Der Geschwindigkeitspuffer sorgt dafür, dass die Liftachse nicht unmittelbar dann angehoben wird, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit die stabilitätskritische Geschwindigkeit unterschreitet. So kann sichergestellt werden, dass das Fahrzeug längerfristig in einem stabilen Geschwindigkeitsbereich bewegt wird, bevor die Liftachse angehoben wird. Alternativ kann aber auch vorgesehen sein, dass die stabile Geschwindigkeit im Wesentlichen der stabilitätskritischen Geschwindigkeit entspricht, beziehungsweise, dass der Geschwindigkeitspuffer gegen null strebt. Alternativ oder ergänzend kann die stabile Geschwindigkeit auch einen festen Wert aufweisen. Der feste Wert der stabilen Geschwindigkeit liegt vorzugsweise bei 15 km/h, 20 km/h oder 25 km/h. So kann die Liftachse beispielsweise auch dann angehoben werden, wenn das Fahrzeug sich mit 15 km/h fortbewegt, obwohl die stabilitätskritische Geschwindigkeit kleiner 15 km/h ist.
Bevorzugt liegt der Geschwindigkeitspuffer in einem Bereich von 1 km/h bis 25 km/h, vorzugsweise 5 km/h bis 25 km/h, vorzugsweise 5 km/h bis 20 km/h, vorzugsweise 10 km/h bis 20 km/h. Die Eckwerte des beanspruchten Bereichs sind ebenfalls bevorzugt. Der Geschwindigkeitspuffer kann also vorzugsweise auch 1 km/h betragen. Vorzugsweise erfolgt das Anheben nur dann, wenn die gegenwärtige Fahrgeschwindigkeit die stabile Geschwindigkeit für einen vorbestimmten Zeitraum erreicht oder unterschreitet. So wird das Anheben der Liftachse in Fällen vermieden, in denen das Fahrzeug die stabilitätskritische Geschwindigkeit, beispielsweise in Folge eines kurzen Bremsmanövers, nur kurzzeitig unterschreitet. Der vorbestimmte Zeitraum kann beispielsweise 1 s (Sekunde) oder mehr, bevorzugt 2 s oder mehr, bevorzugt 3 s oder mehr, bevorzugt 4 s oder mehr, bevorzugt 5 s oder mehr umfassen.
Vorzugsweise erfolgt das Absenken der Liftachse des Nutzfahrzeugs nur dann, wenn der Liftstatus eine angehobene Liftachse repräsentiert, die gegenwärtige Fahrgeschwindigkeit größer oder gleich der stabilitätskritischen Geschwindigkeit ist, und die Fahrgeschwindigkeit eine Mindestgeschwindigkeit erreicht. Bevorzugt hat die Mindestgeschwindigkeit einen Wert von 15 km/h oder mehr, 20 km/h oder mehr, 25 km/h oder mehr, besonders bevorzugt 30 km/h. So kann das Absenken der Liftachse bei geringen Fahrgeschwindigkeiten, die in der Regel auch bei ungünstigen Fahrzeug-, Fahrbahn und/oder Witterungseigenschaften nur geringes Gefahrenpotential bieten, verhindert werden.
In einer Variante weist das Ermitteln einer stabilitätskritischen Geschwindigkeit des Nutzfahrzeugs auf: Prädizieren eines querdynamischen Stabilitätsverhaltens des Nutz-fahrzeugs basierend auf einer gegenwärtigen Fahrzeugkonfiguration des Nutzfahrzeugs und Definieren der stabilitätskritischen Geschwindigkeit basierend auf dem prädizierten querdynamischen Stabilitätsverhalten des Nutzfahrzeugs. Vorzugsweise basiert die Prädiktion des querdynamischen Stabilitätsverhaltens des Nutzfahrzeugs zumindest teilweise auf geometrischen Charakteristika eines Anhängerfahrzeugs und/oder Lastcharakteristika des Anhängerfahrzeugs, falls das Nutzfahrzeug ein Fahrzeugzug ist. Die geometrischen Charakteristika und Lastcharakteristika repräsentieren zumindest teilweise eine gegenwärtige Fahrzeugkonfiguration des Nutzfahrzeugs, die sowohl fahrzeugspezifische Aspekte als auch ladungsspezifische Aspekte betrifft. Die geometrischen Charakteristika repräsentieren die Geometrie des Nutzfahrzeugs. Neben oder anstelle von geometrischen Abmessungen können die geometrischen Charakteristika vorzugsweise auch Mengenangaben (beispielsweise eine Anzahl der Achsen des Fahrzeugs) enthalten. Geometrische Charakteristika sind oder umfassen insbesondere die Fahrdynamik des Fahrzeugs definierende Geometriegrößen, wie einen Radstand des Fahrzeugs, Achsabstände zwischen Achsen des Fahrzeugs, eine Spurbreite des Fahrzeugs, einen Abstand zwischen einer Hinterachse des Fahrzeugs und einem Kupplungspunkt eines Anhängers oder eine Konstruktionsform eines Anhängerfahrzeugs (beispielsweise Deichselanhänger oder Zentralachsanhänger). Die Lastcharakteristika repräsentieren auf das Fahrzeug wirkende Lasten, die aus dem Eigengewicht des Fahrzeugs und aus einer Ladung des Fahrzeugs resultieren können. So ist eine gegenwärtige Fahrzeugkonfiguration eines unbeladenen Fahrzeugs verschieden von einer gegenwärtigen Fahrzeugkonfiguration desselben Fahrzeugs im beladenen Zustand. Eine Lastcharakteristik kann vorzugsweise eine Radlast, eine Achslast, eine Fahrzeuggesamtmasse, eine Masse eines Fahrzeugteils und/oder eine Schwerpunktlage des Fahrzeugs oder eines Fahrzeugteils sein oder umfassen.
Im Rahmen des Verfahrens werden die ermittelten geometrischen Charakteristika und Lastcharakteristika beim Prädizieren des querdynamischen Verhaltens berücksichtigt. Durch das Definieren der stabilitätskritischen Geschwindigkeit basierend auf dem prädizierten querdynamischen Stabilitätsverhalten des Nutzfahrzeugs, haben die ermittelten Charakteristika auch Einfluss auf die Definition der stabilitätskritischen Geschwindigkeit. Die stabilitätskritische Geschwindigkeit ist zumindest teilweise auf die gegenwärtige Fahrzeugkonfiguration abgestimmt. Der Zeitpunkt zum Absenken der Liftachse kann besonders exakt bestimmt werden. So wird ein Risiko für Instabilitäten, die aus einer ungünstigen Beladung des Fahrzeugs resultieren, erkannt und bei der Definition der stabilitätskritischen Geschwindigkeit berücksichtigt.
Durch das Prädizieren des querdynamischen Stabilitätsverhaltens ist ein Verhalten des Fahrzeugs vorhersagbar. Das querdynamische Stabilitätsverhalten umfasst vorzugsweise ein Gierverhalten des Zugfahrzeugs, ein Knickverhalten des Anhängerfahrzeugs oder der Anhängerfahrzeuge, Eigenkreisfrequenzen des Fahrzeugs und/oder Dämpfungsmaße des Fahrzeugs beziehungsweise des von dem Fahrzeug gebildeten dynamischen Systems. Das Prädizieren des querdynamischen Stabilitätsverhaltens der gegenwärtigen Fahrzeugkonfiguration erfolgt vorzugsweise modellbasiert. Hierfür kann vorzugsweise ein Fahrzeuggrundmodell unter Verwendung der geometrischen Charakteristika und der Lastcharakteristika individualisiert, und das querdynamische Stabilitätsverhalten des Fahrzeugs unter Verwendung des individualisierten Fahrzeugmodells ermittelt werden.
Vorzugsweise umfasst der Schritt des Prädizierens eines querdynamischen Stabilitätsverhaltens des Nutzfahrzeugs basierend auf einer gegenwärtigen Fahrzeugkonfiguration des Nutzfahrzeugs: Ermitteln von zwei oder mehr geometrischen Charakteristika und von zwei oder mehr Lastcharakteristika der gegenwärtigen Fahrzeugkonfiguration; Generieren eines individualisierten Fahrzeugmodells der gegenwärtigen Fahrzeugkonfiguration unter Verwendung der geometrischen Charakteristika und der Lastcharakteristika; und Prädizieren von dynamischen Eigenschaften der gegenwärtigen Fahrzeugkonfiguration unter Verwendung des individualisierten Fahrzeugmodells. Bevorzugt umfasst das Generieren eines individualisierten Fahrzeugmodells der gegenwärtigen Fahrzeugkonfiguration: Approximieren einer Massenverteilung der gegenwärtigen Fahrzeugkonfiguration in zumindest einer Fahrzeuglängsrichtung unter Verwendung der geometrischen Charakteristika und der Lastcharakteristika; und Generieren eines individualisierten Fahrzeugmodells der gegenwärtigen Fahrzeugkonfiguration aus einem Fahrzeuggrundmodell des Nutzfahrzeugs unter Verwendung der geometrischen Charakteristika und der approximierten Massenverteilung.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist oder umfasst das Ermitteln einer stabilitätskritischen Geschwindigkeit des Nutzfahrzeugs eine Auswahl einer vorgespeicherten stabilitätskritischen Geschwindigkeit aus einem Speicher, in dem zumindest eine stabilitätskritische Geschwindigkeit vorgespeichert ist. Die vorgespeicherte stabilitätskritische Geschwindigkeit des Nutzfahrzeugs ist vorzugsweise in einem Speicher einer Steuereinheit gespeichert. Bevorzugt hat die vorgespeicherte stabilitätskritische Geschwindigkeit einen fixen Wert. Ferner kann das Ermitteln einer stabilitätskritischen Geschwindigkeit des Nutzfahrzeugs auch eine Auswahl einer vorgespeicherten stabilitätskritischen Geschwindigkeit aus einer Mehrzahl vorgespeicherter stabilitätskritischer Geschwindigkeiten sein. Die Auswahl erfolgt vorzugsweise unter Berücksichtigung einer gegenwärtigen Fahrzeugkonfiguration. So kann beispielsweise eine erste vorgespeicherte stabilitätskritische Geschwindigkeit ausgewählt werden, falls das Nutzfahrzeug kein Anhängerfahrzeug umfasst, und eine zweite vorgespeicherte stabilitätskritische Geschwindigkeit ausgewählt werden, falls das Nutzfahrzeug ein Fahrzeugzug ist. Die Auswahl kann auch basierend auf einem Beladungszustand erfolgen. So kann bei ansonsten identischen Bedingungen für ein vollbeladenes Nutzfahrzeug eine andere stabilitätskritische Geschwindigkeit ausgewählt werden als bei einem leeren oder teilbeladenen Nutzfahrzeug. Ferner erfolgt die Auswahl vorzugsweise unter Berücksichtigung von gegenwärtigen Straßenverhältnissen, wobei das Verfahren vorzugsweise ein Ermitteln gegenwärtiger Fahrzeugverhältnisse umfasst.
Vorzugsweise liegt die vorgespeicherte stabilitätskritische Geschwindigkeit in einem Bereich von 20 km/h bis 100 km/h, vorzugsweise 20 km/h bis 90 km/h, vorzugsweise 20 km/h bis 80 km/h, vorzugsweise 30 km/h bis 80 km/h, vorzugsweise 30 km/h bis 70 km/h, vorzugsweise 30 km/h bis 60 km/h, vorzugsweise 30 km/h bis 55 km/h, vorzugsweise 40 km/h bis 55 km/h, besonders bevorzugt 45 km/h bis 55 km/h. Bevorzugt wird bei der Auswahl einer vorgespeicherten stabilitätskritischen Geschwindigkeit aus einem Speicher eine stabilitätskritische Geschwindigkeit in einem Bereich von 45 km/h bis 55 km/h ausgewählt, falls das Nutzfahrzeug auf einer Straße innerhalb einer geschlossenen Ortschaft angeordnet ist, eine stabilitätskritische Geschwindigkeit in einem Bereich von 56 km/h bis 70 km/h ausgewählt, falls das Nutzfahrzeug auf einer Landstraße fährt, und/oder eine stabilitätskritische Geschwindigkeit in einem Bereich von größer 70 km/h ausgewählt, falls das Fahrzeug auf einer Autobahn fährt.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung weist das Ermitteln einer stabilitätskritischen Geschwindigkeit des Nutzfahrzeugs auf: Approximieren eines gegenwärtigen Reibschlussbeiwerts für das Nutzfahrzeug; wobei das Ermitteln der stabilitätskritischen Geschwindigkeit des Nutzfahrzeugs unter Verwendung des approximierten Reibschlussbeiwerts erfolgt. Das Ermitteln des gegenwärtigen Reibschlussbeiwerts kann fehlerbehaftet sein, sodass der ermittelte Reibschlussbeiwert einem real vorherrschenden Reibschlussbeiwert nur nahekommt. Der ermittelte gegenwärtige Reibschlussbeiwert kann daher vorzugsweise auch von dem tatsächlichen Reibschlussbeiwert zwischen dem Nutzfahrzeug und einer vom Nutzfahrzeug befahrenen Fahrbahn abweichen. In einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens erfolgt das Auswählen einer vorgespeicherten stabilitätskritischen Geschwindigkeit in Abhängigkeit des approximierten Reibschlussbeiwerts. So könnte beispielsweise für einen hohen Reibwert eine Geschwindigkeit von 50 km/h stabilitätskritisch sein, während für geringe Reibwerte bereits eine Geschwindigkeit von 30 km/h stabilitätskritisch ist. Der Reibwert kann aber alternativ oder ergänzend auch im Rahmen der Prädiktion des querdynamischen Verhaltens berücksichtigt werden.
Bevorzugt umfasst das Verfahren ferner: Ermitteln dynamischer Streckenverlaufsdaten, wobei das Ermitteln der stabilitätskritischen Geschwindigkeit des Nutzfahrzeugs unter Verwendung der dynamischen Streckenverlaufsdaten erfolgt. So kann die stabilitätskritische Geschwindigkeit bei einem geraden Streckenverlauf beispielsweise einen größeren Wert haben als bei einem kurvenreichen Streckenverlauf oder einer Strecke, die ein großes Gefälle umfasst. Das Absenken der Liftachse kann auch nur dann erfolgen, wenn die Streckenverlaufsdaten einen bestimmten Straßentyp kennzeichnen. Die Streckenkenntnis verbessert so den gezielten Einsatz des Verfahrens bzw. das gezielte Absenken der Liftachse. Es ist beispielsweise möglich, zu verhindern, dass eine Liftachse bei einer Geradeausfahrt auf der Autobahn dauerhaft abgesenkt wird, wodurch die Wirtschaftlichkeit des Nutzfahrzeugbetriebs reduziert würde. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass das Absenken der Liftachse unabhängig von einem Straßentyp erfolgt. So kann vorgesehen sein, dass das Verfahren auch bei einer Autobahnfahrt durchgeführt bzw. die Liftachse abgesenkt wird, wenn die dynamischen Streckenverlaufsdaten eine Gefahrensituation, beispielsweise eine vorausliegende Ölspur oder eine glatte Fahrbahn, kennzeichnen. Wenn das Ermitteln der stabilitätskritischen Geschwindigkeit des Nutzfahrzeugs unter Verwendung der dynamischen Streckenverlaufsdaten erfolgt, kann vorzugsweise zunächst eine fahrdynamisch stabilitätskritische Geschwindigkeit, beispielsweise basierend auf dem individualisierten Fahrzeugmodell, ermittelt werden und diese dann unter Verwendung der dynamischen Streckenverlaufsdaten zur stabilitätskritischen Geschwindigkeit angepasst werden. So kann beispielsweise eine fahrdynamisch stabilitätskritische Geschwindigkeit von 60 km/h bei vorausliegender kurvenreicher Strecke zu einer stabilitätskritischen Geschwindigkeit von 50 km/h reduziert werden.
Vorzugsweise erfolgt das Absenken der Liftachse des Nutzfahrzeugs auch dann, wenn eine maximal zulässige Achslast des Nutzfahrzeugs bei angehobener Liftachse unterschritten wird. Das Verfahren wird dann entgegen wirtschaftlicher Erwägungen durchgeführt.
In einem zweiten Aspekt löst die Erfindung die eingangs genannte Aufgabe mit einer Vorrichtung zum Verbessern einer fahrdynamischen Stabilität eines Nutzfahrzeugs, die dazu ausgebildet ist, ein Verfahren gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung durchzuführen. Vorzugsweise weist die Vorrichtung zum Verbessern einer fahrdynamischen Stabilität eines Nutzfahrzeugs eine Steuereinheit und eine Schnittstelle auf, wobei die Steuereinheit dazu ausgebildet ist, an der Schnittstelle eine Absenkanforderung für einen Liftachsenaktuator bereitzustellen, falls der Liftstatus eine angehobene Liftachse repräsentiert und die gegenwärtige Fahrgeschwindigkeit größer oder gleich der stabilitätskritischen Geschwindigkeit ist.
In einem dritten Aspekt löst die Erfindung die eingangs genannte Aufgabe mittels einer Vorrichtung zum Verbessern einer fahrdynamischen Stabilität eines Nutzfahrzeugs, wobei das Nutzfahrzeug eine Liftachse aufweist, wobei die Vorrichtung eine Schnittstelle und eine Steuereinheit aufweist, wobei die Steuereinheit zum Empfangen von Signalen mit zumindest einem Netzwerk des Nutzfahrzeugs verbindbar und dazu ausgebildet ist, unter Verwendung der Signale eine gegenwärtige Fahrgeschwindigkeit des Nutzfahrzeugs zu ermitteln, eine stabilitätskritische Geschwindigkeit des Nutzfahrzeugs zu ermitteln, die gegenwärtige Fahrgeschwindigkeit des Nutzfahrzeugs mit der stabilitätskritischen Geschwindigkeit des Nutzfahrzeugs zu vergleichen, unter Verwendung der Signale einen Liftstatus der Liftachse zu ermitteln, eine Absenkanforderung an der Schnittstelle bereitzustellen, um ein Absenken der Liftachse des Nutzfahrzeugs zu veranlassen, falls der Liftstatus eine angehobene Liftachse repräsentiert und die gegenwärtige Fahrgeschwindigkeit des Nutzfahrzeugs größer oder gleich der stabilitätskritischen Geschwindigkeit ist.
In einer bevorzugten Weiterbildung ist die Steuereinheit zum Empfangen von Raddrehzahlsignalen, die zumindest eine Raddrehzahl eines Referenzrads des Nutzfahrzeugs repräsentieren, mit einem Fahrzeugnetzwerk des Fahrzeugs verbindbar, wobei die Steuereinheit dazu ausgebildet ist, basierend auf den Raddrehzahlsignalen die gegenwärtige Fahrgeschwindigkeit des Nutzfahrzeugs zu ermitteln.
In einem vierten Aspekt wird die eingangs genannte Aufgabe gelöst mit einem Nutzfahrzeug, aufweisend eine Liftachse und eine Vorrichtung gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung und/oder eine Vorrichtung gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung. Vorzugsweise umfasst das Nutzfahrzeug ferner eine Vorderachse und eine Hinterachse. Die Liftachse ist bevorzugt eine Nachlaufachse des Nutzfahrzeugs.
Gemäß einem fünften Aspekt löst die Erfindung die eingangs genannte Aufgabe mit einem Computerprogrammprodukt mit Programmcode-Mitteln, die auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert sind, um das Verfahren nach dem ersten Aspekt der Erfindung auszuführen, wenn das Programmprodukt auf einer Recheneinheit eines Nutzfahrzeugs ausgeführt wird, das eine Liftachse aufweist. Das Nutzfahrzeug ist vorzugsweise ein Nutzfahrzeug gemäß dem vierten Aspekt der Erfindung.
Es soll verstanden werden, dass die Vorrichtungen zum Verbessern einer fahrdynamischen Stabilität eines Nutzfahrzeugs gemäß dem zweiten und/oder dritten Aspekt der Erfindung, das Nutzfahrzeug gemäß dem vierten Aspekt der Erfindung und das Computerprogrammprodukt gemäß dem fünften Aspekt der Erfindung gleiche und ähnliche Unteraspekte aufweisen können, wie sie insbesondere in den abhängigen Ansprüchen zum Verfahren gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung niedergelegt sind.
In einem sechsten Aspekt wird die Erfindung durch ein Verfahren zum Verbessern einer fahrdynamischen Stabilität eines Nutzfahrzeugs gelöst, wobei das Nutzfahrzeug eine lenkbare Zusatzachse aufweist, das Verfahren aufweisend: Ermitteln einer gegenwärtigen Fahrgeschwindigkeit des Nutzfahrzeugs; Ermitteln einer stabilitätskritischen Geschwindigkeit des Nutzfahrzeugs; Vergleichen der gegenwärtigen Fahrgeschwindigkeit mit der stabilitätskritischen Geschwindigkeit; Ermitteln eines Sperrstatus der lenkbaren Zusatzachse; und Sperren der lenkbaren Zusatzachse des Nutzfahrzeugs in Geradeausfahrt, falls der Sperrstatus eine gegenwärtig lenkbare Zusatzachse repräsentiert und die gegenwärtige Fahrgeschwindigkeit des Nutzfahrzeugs größer oder gleich der stabilitätskritischen Geschwindigkeit ist. Wie bereits mit Bezug zu einer bevorzugten Weiterbildung zum ersten Aspekt der Erfindung erläutert wurde, kann die fahrdynamische Stabilität eines Nutzfahrzeugs durch das Sperren einer lenkbaren Zusatzachse verbessert werden. Zu diesem Zweck kann das Sperren der lenkbaren Zusatzachse auch unabhängig von einem Absenken einer Liftachse erfolgen, insbesondere auch dann, wenn das Nutzfahrzeug keine Liftachse aufweist. Die der Erfindung zugrundeliegende Erkenntnis, dass stabilisierende Maßnahmen vorteilhaft in Abhängigkeit einer stabilitätskritischen Geschwindigkeit durchgeführt werden können, gilt auch, für den sechsten Aspekt der Erfindung bzw. das Sperren einer lenkbaren Zusatzachse unabhängig von einer Liftachse. Beim Sperren der lenkbaren Zusatzachse des Nutzfahrzeugs in Geradeausfahrt, wird die lenkbare Zusatzachse in einer Ausrichtung gesperrt, die diese bei Geradeausfahrt des Nutfahrzeugs hat. Das Verfahren gemäß dem sechsten Aspekt der Erfindung kann bezüglich bevorzugter Weiterbildungen im Wesentlichen analog zu bevorzugten Weiterbildungen des ersten Aspekts der Erfindung ausgebildet sein, die insbesondere in den abhängigen Ansprüchen niedergelegt sind.
Ausführungsformen der Erfindung werden nun nachfolgend anhand der Zeichnungen beschrieben. Diese sollen die Ausführungsformen nicht notwendigerweise maßstäblich darstellen, vielmehr sind die Zeichnungen, wenn dies zur Erläuterung dienlich ist, in schematisierter und/oder leicht verzerrter Form ausgeführt. Im Hinblick auf Ergänzungen der aus den Zeichnungen unmittelbar erkennbaren Lehren wird auf den einschlägigen Stand der Technik verwiesen. Dabei ist zu berücksichtigen, dass vielfältige Modifikationen und Änderungen betreffend die Form und das Detail einer Ausführungsform vorgenommen werden können, ohne von der allgemeinen Idee der Erfindung abzuweichen. Die in der Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Weiterbildung der Erfindung wesentlich sein. Zudem fallen in den Rahmen der Erfindung alle Kombinationen aus zumindest zwei der in der Beschreibung, den Zeichnungen und/oder den Ansprüchen offenbarten Merkmale. Die allgemeine Idee der Erfindung ist nicht beschränkt auf die exakte Form oder das Detail der im Folgenden gezeigten und beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen oder beschränkt auf einen Gegenstand, der eingeschränkt wäre im Vergleich zu dem in den Ansprüchen beanspruchten Gegenstand. Bei angegebenen Bemessungsbereichen sollen auch innerhalb der genannten Grenzen liegende Werte als Grenzwerte offenbart und beliebig einsetzbar und beanspruchbar sein. Der Einfachheit halber sind nachfolgend für identische oder ähnliche Teile oder Teile mit identischer oder ähnlicher Funktion gleiche Bezugszeichen verwendet.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen sowie anhand der Zeichnungen; diese zeigen in:

1 ein Nutzfahrzeug mit einer Liftachse;
2 ein erstes Ausführungsbeispiel des Verfahrens;
3 ein Diagramm, dass für ein Ausweichmanöver den Verlauf einer Gierreaktion und eines Knickverlaufs für ein Nutzfahrzeug mit angehobener Liftachse und für ein ansonsten identischen Nutzfahrzeug mit abgesenkter Liftachse zeigt;
4 ein zweites Ausführungsbeispiel des Verfahrens.

Das Verfahren 1 wird am Beispiel eines Nutzfahrzeugs 300 illustriert, das als Fahrzeugzug 302 ausgebildet ist. Der in 1 gezeigte Fahrzeugzug 302 umfasst ein dreiachsiges Zugfahrzeug 304, das ein zweiachsiges Anhängerfahrzeug 306 zieht, das als Deichselanhänger 308 ausgebildet ist. Das Zugfahrzeug 304 umfasst eine Vorderachse 310, eine erste Hinterachse 312 und eine Liftachse 314. Die Liftachse 314 ist als Nachlaufachse in einer Fahrzeuglängsrichtung R1 hinter der ersten Hinterachse 312 angeordnet.
Eine Beladungssituation, die häufig bei Fahrzeugzügen 302 eingestellt wird, zeichnet sich dadurch aus, dass das Zugfahrzeug 304 leer gefahren wird, während das Anhängerfahrzeug 306 beladen ist. Diese Beladungssituation wird aufgrund wirtschaftlicher Überlegungen insbesondere dann gewählt, wenn das Anhängerfahrzeug 306 geleast wurde, während das Zugfahrzeug 304 im Besitz des Betreibers ist. So ist in der beschriebenen Beladungssituation insbesondere das Anhängerfahrzeug 306 Verschleiß ausgesetzt. Ein Verschleiß am Zugfahrzeug 304 wird aufgrund der fehlenden Ladung minimiert. Nachteilig ist jedoch, dass aufgrund der ungünstigen Lastverteilung, die Stabilität des Nutzfahrzeugs 300 beeinträchtigt sein kann.
Zum Aufnehmen von Ladung 320 weist das Zugfahrzeug 304 eine erste Ladefläche 322 auf. Zum selben Zweck umfasst das Anhängerfahrzeug 306 eine zweite Ladefläche 324. Die erste Ladefläche 322 ist leer, während eine Ladung 320 auf der zweiten Ladefläche 322 angeordnet ist. 1 soll durch Pfeile 325 verdeutlichen, dass eine Belastung des Anhängerfahrzeugs 306 in etwa doppelt so groß ist, wie eine aus dem Eigengewicht des Zugfahrzeugs 304 resultierende Belastung des Zugfahrzeugs 304. Diese Lastverteilung ist ungünstig für eine fahrdynamische Stabilität des Nutzfahrzeugs 300. Eine Deichsel 316 des Anhängerfahrzeugs 306 überträgt keine vertikalen Lasten auf das Zugfahrzeug 304, sodass Achslasten im Zugfahrzeug 304 nicht von dessen Leerlasten abweichen. Aus wirtschaftlichen Gründen wird in dieser Konfiguration die Liftachse 314 des Zugfahrzeugs 304 in der Regel angehoben, wodurch die fahrdynamische Stabilität des Nutzfahrzeugs 300 weiter beeinträchtigt wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren 1 ist dazu vorgesehen, die fahrdynamische Stabilität des Nutzfahrzeugs 300 und insbesondere des Anhängerfahrzeugs 306 zu verbessern, insbesondere indem die Liftachse 314 situationsabhängig abgesenkt wird.
Es soll jedoch verstanden werden, dass das Verfahren 1 neben dem dargestellten Fahrzeugzug 302 mit Zugfahrzeug 304, das einen Deichselanhänger 308 zieht, auch für Nutzfahrzeuge 300 ohne Anhängerfahrzeug 306 und für Nutzfahrzeuge 300 mit Zentralachsanhänger einsetzbar ist. Der Abstand einer ersten Hinterachse 312 des Zugfahrzeugs 304 zu einem Kupplungspunkt 318 ist bei einem Deichselanhänger 308 deutlich länger als bei einem Tiefkuppelsystem. Ein Stabilitätsgewinn, der durch ein später beschriebenes Absenken der Liftachse 314 erzielt wird, ist bei einem Nutzfahrzeug 300 mit Deichselanhänger 308 daher in der Regel größer als bei Nutzfahrzeugen 300 mit Zentralachsanhänger. Dieser Stabilitätsgewinn ist bei Nutzfahrzeugen 300 mit Deichselanhänger 308 besonders vorteilhaft, da ein Deichselanhänger 308 meist mehrere Knickgelenke (in 1 nicht dargestellt) aufweist und daher in der Regel empfindlicher gegenüber Anregungen ist als ein Zentralachsanhänger.
Das in 1 gezeigte Nutzfahrzeug 300 ist durch eine gegenwärtige Fahrzeugkonfiguration 326 gekennzeichnet. Diese gegenwärtige Fahrzeugkonfiguration 326 umfasst sowohl geometrische Charakteristika 328 als auch Lastcharakteristika 330. Die Charakteristika 328, 330 der gegenwärtigen Fahrzeugkonfiguration 326 des Nutzfahrzeugs 300 sind in 1 zur besseren Übersicht nur anhand einiger geometrischer Charakteristika 328 und Lastcharakteristika 330 verdeutlicht. Als geometrischen Charakteristika 328 ist beispielhaft ein Achsabstand L11 zwischen der Vorderachse 310 und der ersten Hinterachse 312 des Zugfahrzeugs 304 dargestellt. Weitere in 1 gezeigte geometrische Charakteristika 328 sind ein Kupplungsabstand L13 zwischen der ersten Hinterachse 312 und dem Kupplungspunkt 318 des Zugfahrzeugs 304 und ein Liftachsenabstand L12 zwischen der ersten Hinterachse 312 und der Liftachse 314 des Zugfahrzeugs 304. Die geometrischen Charakteristika 328 der gegenwärtigen Fahrzeugkonfiguration 326 umfassen ferner einen Liftstatus S der Liftachse 314. Der Liftstatus S kann hier eine abgesenkte Liftachse 314 (Liftstatus Sdown) und eine angehobene Liftachse 314 (Liftstatus Sup) repräsentieren. Bei abgesenkter Liftachse 314 ändert sich der fahrdynamisch wirksame Radstand des Zugfahrzeugs 304 und zwar von dem in 1 gezeigten Achsabstand L11 zu einer Summe aus dem Achsabstand L11 und dem halben Liftachsenabstand L12 (L11 + L12/2).
Das querdynamische Stabilitätsverhalten des Nutzfahrzeugs 300 wird durch den Radstand beeinflusst, wobei der Liftstatus S der Liftachse 314 eine diesen Einfluss unmittelbar kennzeichnende geometrische Charakteristik 328 ist. Weitere geometrische Charakteristika 328 des gezeigten Nutzfahrzeugs 300 sind ferner eine Deichsellänge der Deichsel 316 des Deichselanhängers 308 oder ein Radstand des Anhängerfahrzeugs 306, die jedoch in 1 aus Darstellungsgründen nicht explizit gekennzeichnet sind.
Die Lastcharakteristika 330 kennzeichnen die in der gegenwärtigen Fahrzeugkonfiguration 326 auf das Nutzfahrzeug 300 wirkenden Lasten, die hier aus dem Eigengewicht des Nutzfahrzeugs 300 und aus der Ladung 320 resultieren. Die Lastcharakteristika 330 sind in 1 vereinfacht als auf die erste Hinterachse 312 des Zugfahrzeugs 304 und eine Vorderachse 332 des Anhängerfahrzeugs 306 wirkende Lasten verdeutlicht. Wie bereits erläutert wurde, ist das Anhängerfahrzeug 306 beladen während das Zugfahrzeug 304 leer ist, sodass die auf die erste Hinterachse 312 des Zugfahrzeugs 304 wirkende Last geringer ist, als die auf die Vorderachse 332 des Anhängerfahrzeugs 306 wirkende Last. Dies wird durch die Länge der die Lastcharakteristika 330 repräsentierenden Pfeile verdeutlicht.
Hier ist die auf die erste Hinterachse 312 des Zugfahrzeugs 304 wirkende Lastcharakteristik 330 eine Achslast der ersten Hinterachse 312. Diese Achslast wird von einer elektronisch steuerbaren Luftfederung des Nutzfahrzeugs 300 ermittelt. Als weitere Lastcharakteristik 330 ermittelt die elektronisch steuerbare Luftfederung die auf die Vorderachse 332 des Anhängerfahrzeugs 306 wirkende Achslast. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind neben der ermittelten Achslast auf der ersten Hinterachse 312 des Zugfahrzeugs 304 auch eine Gesamtmasse des Zugfahrzeugs 304 und der Liftstatus S der Liftachse 314 bekannt, sodass eine Achslast auf einer Vorderachse 310 des Zugfahrzeugs 304 durch Berechnung der Ladungsverteilung rechnerisch ermittelt werden kann. Ferner kann basierend auf der Achslast der Vorderachse 332 des Anhängerfahrzeugs 306 und einer bekannten Gesamtmasse des Anhängerfahrzeugs 306 auch eine Achslast auf einer Hinterachse des Anhängerfahrzeugs 306 ermittelt werden. Die Lastcharakteristika 330 können im vorliegenden Ausführungsbeispiel also einerseits unmittelbar messtechnisch erfasst werden und andererseits mittelbar durch Berechnung ermittelt werden.
Die gegenwärtige Fahrzeugkonfiguration 326 kann für dasselbe Nutzfahrzeug 300 in Abhängigkeit der geometrischen Charakteristika 328 und der Lastcharakteristika 330 variieren. So wäre eine gegenwärtige Fahrzeugkonfiguration 326 des Nutzfahrzeugs 300 von der in 1 gezeigten gegenwärtigen Fahrzeugkonfiguration 326 verschieden, wenn die Liftachse 314 des Nutzfahrzeugs 300 abgesenkt wäre (d.h. der Liftstatus S wäre verschieden) oder, wenn die Ladung 320 auf der ersten Ladefläche 322 und nicht auf der zweiten Ladefläche 324 angeordnet wäre. 1 soll verdeutlichen, dass die gegenwärtige Fahrzeugkonfiguration 326 situationsabhängig ist und einen gegenwärtigen Zustand des Nutzfahrzeugs 300 repräsentiert.
Ein weiterer Faktor, der von der gegenwärtigen Fahrzeugkonfiguration 326 umfasst sein kann, ist ein gegenwärtiger Reibschlussbeiwert µ zwischen dem Nutzfahrzeug 300 und einer in 1 mittels einer Strichlinie angedeuteten Fahrbahn 336. Selbst bei identischer geometrischer Konfiguration des Nutzfahrzeugs 300 und identischer Ladungssituation kann aufgrund verschiedener Fahrbahnverhältnisse beziehungsweise aufgrund eines verschiedenen Reibschlussbeiwerts µ, die gegenwärtige Fahrzeugkonfiguration 326 des Nutzfahrzeugs 300 variieren. Insbesondere anhand des Reibschlussbeiwerts µ wird unmittelbar verständlich, dass die gegenwärtige Fahrzeugkonfiguration 326 des Nutzfahrzeugs 300 sich auch während des Betriebs des Nutzfahrzeugs 300 verändern kann. So kann beispielsweise der Reibschlussbeiwert µ während einer Fahrt des Nutzfahrzeugs 300 dann abnehmen, wenn Regen einsetzt.
Nachfolgend werden bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens 1 zum Verbessern einer fahrdynamischen Stabilität des Nutzfahrzeugs 300 im Wesentlichen unter Bezugnahme auf 2 bis 4 erläutert. Gegebenenfalls können einzelne Aspekte, die insbesondere das Nutzfahrzeug 300 betreffen, auch unter Bezug auf 1 erläutert sein.
2 zeigt schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel des Verfahrens 1, im Rahmen dessen zunächst eine gegenwärtige Fahrgeschwindigkeit V des Nutzfahrzeugs 300 ermittelt wird (Ermitteln 3 in 2). Das Ermitteln 3 der gegenwärtige Fahrgeschwindigkeit V kann beispielsweise basierend auf Signalen erfolgen, die von einem Tacho, einem Drehzahlsensor und/oder einer Steuereinheit des Nutzfahrzeugs 300 bereitgestellt werden. Vorzugsweise erfolgt das Ermitteln 3 der gegenwärtigen Fahrgeschwindigkeit V kontinuierlich oder wird zyklisch wiederholt.
Im ersten Ausführungsbeispiel erfolgt simultan zum Ermitteln 3 der gegenwärtigen Fahrgeschwindigkeit V ein Ermitteln 5 einer stabilitätskritischen Geschwindigkeit Vcrit des Nutzfahrzeugs 300. Das simultane Ermitteln 3, 5 der gegenwärtigen Fahrgeschwindigkeit V und der stabilitätskritischen Geschwindigkeit Vcrit bietet den Vorteil, dass das Verfahren 1 gestrafft wird und Fehler reduziert werden. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass das Ermitteln 3 der gegenwärtigen Fahrgeschwindigkeit V zeitlich vor oder nach dem Ermitteln 5 der stabilitätskritischen Geschwindigkeit Vcrit erfolgt oder die Schritte des Ermittelns 3,5 teilweise simultan ausgeführt werden. So kann das Ermitteln 5 der stabilitätskritischen Geschwindigkeit Vcrit vorzugsweise auch bei einer Fahrzeugaktivierung durchgeführt werden, die beispielsweise durch Betätigen der Zündung oder eines Fahrtschalters eines Nutzfahrzeugs 300 erfolgt.
Anschließend an das Ermitteln 3, 5 erfolgt im gezeigten Ausführungsbeispiel ein Vergleichen 7 der gegenwärtigen Fahrgeschwindigkeit V mit der stabilitätskritischen Geschwindigkeit Vcrit. Das Vergleichen 7 ergibt hier, das die gegenwärtige Fahrgeschwindigkeit V größer gleich der stabilitätskritischen Geschwindigkeit Vcrit ist (V ≥ Vcrit). Für den Fall, dass das Vergleichen 7 ergibt, dass die Fahrgeschwindigkeit V kleiner als die stabilitätskritische Geschwindigkeit Vcrit (V < Vcrit) ist, wird das Verfahren 1 beendet und erneut begonnen, wenn sich die Fahrgeschwindigkeit V oder ein dem Ermitteln 5 zugrundeliegender Einflussfaktor ändert. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass das Verfahren 1 nach Ablauf einer gewissen Wartezeit erneut begonnen. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass einer oder mehrere der nachfolgend beschriebenen Schritte des Verfahrens 1 auch dann durchgeführt werden, wenn das Vergleichen 7 ergibt, dass die Fahrgeschwindigkeit V kleiner als die stabilitätskritische Geschwindigkeit Vcrit (V < Vcrit) ist.
Simultan zum Vergleichen 7 der gegenwärtigen Fahrgeschwindigkeit V mit der stabilitätskritischen Geschwindigkeit Vcrit wird der Liftstatus S der Liftachse 314 ermittelt (Ermitteln 9 in 2). Hier ergibt dieses Ermitteln 9, dass der Liftstatus S ein Liftstatus Sup ist, der eine angehobene Liftachse 314 repräsentiert. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass das Ermitteln 9 des Liftstatus S zeitlich vor, nach oder simultan zu dem Vergleichen 7 der Geschwindigkeiten V, Vcrit erfolgt. Vorzugsweise wird der Liftstatus S bei der Fahrzeugaktivierung ermittelt.
Im Ausführungsbeispiel gemäß 2 ist die gegenwärtige Fahrzeuggeschwindigkeit V größer als die stabilitätskritische Geschwindigkeit Vcrit und die Liftachse 314 des Nutzfahrzeugs 300 ist angehoben (S = Sup). Aus diesem Grund erfolgt in einem weiteren Schritt ein Absenken 11 der Liftachse 314 des Nutzfahrzeugs 300.
Wie eingangs bereits erläutert wurde, verlängert sich so der fahrdynamische relevante Radstand des Nutzfahrzeugs vom Achsabstand L11 zur Summe aus dem Achsabstand L11 und der Hälfte des Liftachsenabstands L12. Hierdurch erhöht sich eine Fahrstabilität des Zugfahrzeugs 304. Durch die Erhöhung des fahrdynamisch effektiven Radstandes des Nutzfahrzeugs von L11 auf L11 +L12/2, wird die Fähigkeit des Zugfahrzeugs 304, Richtungsänderungen zu folgen, verringert, wodurch das Zugfahrzeug 304 geringere Gierraten erreicht und stabilisiert wird.
Ferner verringert sich der Abstand zwischen dem Kupplungspunkt 318 und einem fahrdynamisch wirksamen Aufstandspunkt des Zugfahrzeugs 304 am Heck vom Kupplungsabstand L13 zur Differenz aus Kupplungsabstand L13 und dem halben Liftachsenabstand L12 (L13-L12/2). Hierdurch reduziert sich ein Hebelarm für vom Anhängerfahrzeug 306 bzw. der Deichsel 316 auf das Zugfahrzeug 304 übertragene Kräfte. Dies hat zur Folge, dass eine kinematische Schleppkurve des Kupplungspunktes 318 bei Kurvenfahrt einen größeren Kurvenradius beschreibt, wenn in dem Nutzfahrzeug 300 die als Nachlaufachse ausgebildet Liftachse 314 abgesenkt ist. Hieraus resultiert eine verringerte Auslenkung des Deichselanhängers 308, wodurch die Gefahr eines Ausbrechens des Anhängerfahrzeugs 306 in einer Gefahrensituation abnimmt. Ein Ausweichmanöver (Spur- oder Doppelspurwechsel), in dem mit hohen Lenkwinkelamplituden und Lenkwinkelgeschwindigkeiten eine Gierreaktion des Nutzfahrzeugs 300 aufgebaut wird, ist ein Beispiel für eine solche Gefahrensituation.
3 zeigt eine Gierreaktion und einen Knickwinkelverlauf entlang des Weges für einen Fahrzeugzug 302 mit angehobener Liftachse 314 (der Fahrzeugzug 302 ist in 3 nur vereinfacht dargestellt), der ein Ausweichmanöver ausführt, das ein Doppelspurwechselmanöver ist. Analog illustriert 3 den Verlauf der Gierrate Ψ̇ und des Knickwinkels γ entlang des Weges für einen ansonsten identischen Fahrzeugzug 302 mit angehobener Liftachse 314, der das identische Ausweichmanöver ausführt. Kurzum zeigt 3 also einen Vergleich der Gierreaktion und des Knickwinkelverlaufs für einen Fahrzeugzug 302 mit abgesenkter Liftachse 314 und einen Fahrzeugzug 302 mit angehobener Liftachse 314.
Der Knickwinkelverlauf beschreibt den zeitlichen Verlauf des zwischen dem Zugfahrzeug 304 und dem Anhängerfahrzeug 306 gebildeten Knickwinkels γ. Für ein exakt gerade hinter dem Zugfahrzeug 304 herfahrendes Anhängerfahrzeug 306 hat der Knickwinkel γ einen Wert von 0 °. Bei einer Kurvenfahrt oder einem Ausweichmanöver verringert bzw. vergrößert sich der Knickwinkel γ entsprechend. Die Gierreaktion betrifft den Verlauf der Gierrate Ψ̇ des Nutzfahrzeugs 300 entlang eines vom Nutzfahrzeug 300 befahrenen Weges. In 3 kennzeichnet die Linie 47a (durchgezogene Linie) den Verlauf der Gierrate Ψ̇ mit abgesenkter Liftachse 314 und die Linie 47b (grobe Strichlinie) den Verlauf der Gierrate Ψ̇ mit angehobener Liftachse 314. Die Linie 49a (Strich-Punkt-Linie) kennzeichnet analog den Knickwinkelverlauf bei abgesenkter Liftachse 314 und die Linie 49b (feine Strichlinie) den Knickwinkelverlauf bei angehobener Liftachse 314.
3 verdeutlicht, dass die Gierrate Ψ̇ bei abgesenkter Liftachse 314 im Verlauf 47a für ein ansonsten identisches Ausweichmanöver 51 sowohl einen flacheren Gradienten als auch ein geringeres Maximum erreicht als der Verlauf 47b der Gierrate Ψ̇ für den Fahrzeugzug 302 bei angehobener Liftachse 314. Dies ist auf ein früheres Einsetzen eines untersteuernden Fahrverhaltens des Nutzfahrzeugs 300 zurückzuführen. Zudem nimmt der Knickwinkel γ zwischen Anhängerfahrzeug 306 bzw. Deichsel 316 und Zugfahrzeug 304 ab, wenn die Liftachse 314 abgesenkt ist. Eine Gierdämpfung des Nutzfahrzeugs 300 ist erhöht, sodass eine durch das Anhängerfahrzeug 306 erfolgte Anregung des Fahrzeugzugs 302 bei abgesenkter Liftachse 314 (Linie 49a) besser gedämpft wird als bei angehobener Liftachse 314 (Linie 49b). Die erhöhte Fahrstabilität des Nutzfahrzeugs 300 zeigt sich insbesondere durch geringe Knickwinkel γ zwischen Zugfahrzeug 304 und Anhängerfahrzeug 306 beim Rücklenken 53 in eine Ausgangsgasse 55 und dem folgenden geraden Streckenverlauf. Insbesondere bei als Fahrzeugzug 302 ausgebildeten Nutzfahrzeugen 300 wird die Fahrstabilität durch das Absenken 11 der Liftachse 314 deutlich erhöht. Eine Verbesserung der Fahrstabilität kann aber auch bei Nutzfahrzeugen 300 ohne Anhängerfahrzeug 306 verbessert werden, insbesondere dann, wenn ein Radstand eines solchen Nutzfahrzeugs 300 kurz ist und/oder das Nutzfahrzeug 300 hecklastig beladen ist.
Im Ausführungsbeispiel gemäß 2 erfolgt das Ermitteln 5 der stabilitätskritischen Geschwindigkeit Vcrit durch Prädizieren 13 eines querdynamischen Stabilitätsverhaltens des Nutzfahrzeugs 300 und Definieren 15 der stabilitätskritischen Geschwindigkeit Vcrit basierend auf dem prädizierten querdynamischen Stabilitätsverhalten des Nutzfahrzeugs 300.
In einem ersten Schritt des Prädizierens 13 erfolgt hier ein Ermitteln 17 von zwei oder mehr geometrischen Charakteristika 328 und von zwei oder mehr Lastcharakteristika 330. Die ermittelten geometrische Charakteristika 328 sind unter anderem der Achsabstand L11, der Liftachsenabstand L12, der Kupplungsabstand L13 und der Liftstatus S. Der Kupplungsabstand L13 kann beispielsweise über eine Achsformel des Nutzfahrzeugs 300 unter Verwendung eines Typs des Anhängerfahrzeugs 306 (Zentralachsanhänger oder Deichselanhänger 308) ermittelt werden. Der Typ des Anhängerfahrzeugs 306 kann beispielsweise basierend auf Signalen eines Anhängernetzwerks (in den Figuren nicht dargestellt), das insbesondere ein ISO 11992 CAN sein kann, ermittelt werden. Simultan zum Ermitteln der geometrischen Charakteristika 328 werden zwei oder mehr Lastcharakteristika 300, die in 2 aus Gründen der Übersicht nur teilweise illustriert sind, ermittelt. Die Lastcharakteristika 330 umfassen im vorliegenden Ausführungsbeispiel auf die Vorderachse 310 und die erste Hinterachse 312 des Zugfahrzeugs 304 wirkende Achslasten. Ferner umfassen die Lastcharakteristika 330 auf Achsen 338 des Anhängerfahrzeugs 306 wirkende Achslasten, wovon in 1 nur die auf die Vorderachse 332 des Anhängerfahrzeugs 306 wirkende Achslast als Lastcharakteristik 330 illustriert ist. Vorzugsweise umfassen die Lastcharakteristika 330 aber auch nur eine Zugfahrzeuggesamtmasse des Zugfahrzeugs 304 und eine Anhängerfahrzeuggesamtmasse des Anhängerfahrzeugs 306, und/oder eine Masseverteilung des Nutzfahrzeugs 300, wobei die Masseverteilung ein aus der Zugfahrzeuggesamtmasse und der Anhängerfahrzeuggesamtmasse gebildetes Verhältnis ist.
Das Ermitteln 17 der geometrischen Charakteristika 328 und der Lastcharakteristika 330 wird bei einer Fahrzeugaktivierung des Nutzfahrzeugs 300 erstmalig durchgeführt. Bereits beim Aktivieren einer Zündung des Nutzfahrzeugs 300 sind ein Fahrzeugtyp des Nutzfahrzeugs 300 sowie geometrische Charakteristika 328 (Anzahl der Achsen 310, 312, 314, 338, Achsabstand L11) bekannt. Ferner sind weitere Eigenschaften der Achsen 310, 312, 314, 338 verfügbar. Diese sind hier als geometrische Charakteristika 328 in einem ESC-Steuergerät 340 des Nutzfahrzeugs 300 hinterlegt, das im Falle einer Instabilität regelnd in den Fahrbetrieb eingreift, beispielsweise indem es ein Einbremsen eines kurvenäußeren Rades eines übersteuernden Nutzfahrzeugs 300 veranlasst. Im vorliegenden Fall weist das Anhängerfahrzeug 306 ein elektronisches Bremssystem (EBS) auf. Das Anhängerfahrzeug 306 ist über eine Anhängerschnittstelle (in 1 nicht gezeigt), die als ISO11992-Schnittstelle ausgebildet sein kann, mit dem Zugfahrzeug 304 verbunden. Das Anhängerfahrzeug 306 stellt auf der Anhängerschnittstelle Signale für das Zugfahrzeug 304 bereit, die genutzt werden, um die geometrischen Charakteristika 328 des Anhängerfahrzeugs 306 zu ermitteln. Die geometrischen Charakteristika 328 des Anhängerfahrzeugs 306 umfassen einen Modell-Typ des Anhängerfahrzeugs 306, eine Anzahl der Achsen 338 des Anhängerfahrzeugs 306 sowie deren Abstände zum Kupplungspunkt 318. Diese geometrischen Charakteristika 328 des Anhängerfahrzeugs 306 werden hier unmittelbar an der ISO11992-Schnittstelle bereitgestellt, sodass das Ermitteln der Charakteristika 328, 330 des Anhängerfahrzeugs 306 ein Empfangen der korrespondierenden Signale ist. Darüber hinaus weist das EBS-Anhängerfahrzeug 306 Sensoren auf (in 1 nicht dargestellt), die den Achsen 338 zugeordnet sind. Diese Sensoren ermitteln an den sensierten Achsen 338 vorliegende Achslasten und stellen entsprechende Signale an der Anhängerschnittstelle bereit. Aus diesen Signalen werden wiederum die Achslasten des Anhängerfahrzeugs 306 als Lastcharakteristika 330 ermittelt. Des Weiteren umfasst das Ermitteln 17 hier ein Berechnen einer Achslast auf der Vorderachse 310 des Zugfahrzeugs 304.
Im Anschluss an das Ermitteln 17 der geometrischen Charakteristika 328 und Lastcharakteristika 330, wird in einem nächsten Schritt des Verfahrens 1 ein individualisiertes Fahrzeugmodell der gegenwärtigen Fahrzeugkonfiguration 3 aus einem Fahrzeuggrundmodell des Nutzfahrzeugs 300 generiert (Generieren 19 in 2). Das individualisierte Fahrzeugmodell kann ein Einspurmodell des Nutzfahrzeugs 300 sein, das als vereinfachtes Modell des Nutzfahrzeugs 300 das Zugfahrzeug 304 und das Anhängerfahrzeug 306 aus 1 in deren Minimalkoordinaten abbildet, wobei die Fahrzeugbreite gegen Null geht und Hub-, Roll- oder Nickbewegungen des Nutzfahrzeugs 300 vernachlässigt werden können.
Das Generieren 19 des individualisierten Fahrzeugmodells erfolgt unter Verwendung der geometrischen Charakteristika 328 und der Lastcharakteristika 330. Hierfür wird eine Massenverteilung der gegenwärtigen Fahrzeugkonfiguration 326 in der Fahrzeuglängsrichtung R1 approximiert. Daran Anschließend erfolgt beim Generieren 19 des individualisierten Fahrzeugmodells vorzugsweise ein Individualisieren eines parametrisierten Fahrzeuggrundmodells des Nutzfahrzeugs 300 durch Anwenden der geometrischen Charakteristika 328 und der Lastcharakteristika 330, wobei die ermittelten Charakteristika 328, 330 sowie die Massenverteilung als Parameterwerte in das Fahrzeuggrundmodell eingesetzt werden.
Unter Verwendung des individualisierten Fahrzeugmodells werden anschließend dynamische Eigenschaften, insbesondere querdynamische Eigenschaften, der gegenwärtigen Fahrzeugkonfiguration 326 prädiziert (Prädizieren 21 in 2). Die im Rahmen des Prädizierens 21 ermittelten dynamischen Eigenschaften sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel Eigenkreisfrequenzen und Dämpfmaße für Eigenwerte des individualisierten Fahrzeugmodells. In 1 fährt das Nutzfahrzeug 300 stationär geradeaus und ist stabil. Aufgrund der hecklastigen Beladung ist das Nutzfahrzeug 300 aber im Falle eines plötzlichen Ausweichmanövers 51 (vgl. 3), das durch eine hohe Lenkwinkelfrequenz gekennzeichnet ist, anfällig für Instabilitäten. Abhängig von der gegenwärtigen Fahrgeschwindigkeit V ist das Anhängerfahrzeug 306 gegenüber einer durch das Ausweichmanöver erfolgten Anregung des Nutzfahrzeugs 300 unter Umständen nicht ausreichend gedämpft und bricht aus. Eine Steuereinheit 202 des Nutzfahrzeugs 300 ist dazu ausgebildet, basierend auf den ermittelten dynamischen Eigenschaften zu ermitteln, ab welcher gegenwärtigen Fahrgeschwindigkeit V das Nutzfahrzeug 300 für eine typische Lenkanregung eines Ausweichmanövers 51 instabil wird. Diese Geschwindigkeit definiert die Steuereinheit 202 als stabilitätskritische Geschwindigkeit Vcrit. Die Steuereinheit 202 ist hier ferner auch zum Prädizieren 21 der dynamischen Eigenschaften, zum Ermitteln der Charakteristika 328, 330 und zum Generieren 19 des individualisierten Fahrzeugmodells ausgebildet.
In den Ausführungsbeispielen des Verfahrens 1, ist ferner ein Approximieren 33 eines gegenwärtigen Reibschlussbeiwerts µ für das Nutzfahrzeug 300 vorgesehen. Im Ausführungsbeispiel gemäß 2 erfolgt das Ermitteln 5 der stabilitätskritischen Geschwindigkeit Vcrit des Nutzfahrzeugs 300 unter Verwendung des approximierten Reibschlussbeiwerts µ. Der Reibschlussbeiwert µ wird beim Prädizieren 21 der dynamischen Eigenschaften des Nutzfahrzeugs 300 berücksichtigt, indem der Reibschlussbeiwert µ beim Generieren 19 des individualisierten Fahrzeugmodells als Parameterwert des Modells eingesetzt wird. Durch das Ermitteln 33 des gegenwärtigen Reibschlussbeiwerts µ für das Nutzfahrzeug 300 wird die Güte des Prädizierens 21 der dynamischen Eigenschaften der gegenwärtigen Fahrzeugkonfiguration 326 weiter verbessert. In der Realität treten häufig Schwankungen des gegenwärtigen Reibschlussbeiwerts µ auf. So kann der zwischen Nutzfahrzeug 300 und Fahrbahn 336 herrschende Reibschlussbeiwert µ bei Nässe oder Eis gegenüber trockenen Bedingungen reduziert sein. Hieraus resultiert ein erheblicher Einfluss auf die dynamischen Eigenschaften des Nutzfahrzeugs 300. Wenn der gegenwärtige Reibschlussbeiwert µ beim Prädizieren 21 der dynamischen Eigenschaften berücksichtigt wird, dann wirkt sich dies gegebenenfalls auf die ermittelte stabilitätskritische Geschwindigkeit Vcrit aus und die Sicherheit beim Betreiben des Nutzfahrzeugs 300 wird erhöht. Die dynamischen Eigenschaften des Nutzfahrzeugs 300 können aber auch ohne Berücksichtigung des gegenwärtigen Reibschlussbeiwerts µ prädiziert werden, wobei die prädizierten dynamischen Eigenschaften dann gegebenenfalls fehlerbehaftet sein können. Aus Sicherheitsgründen kann dann beim Prädizieren 21 ein niedriger Reibschlussbeiwert µ angenommen werden, sodass die stabilitätskritische Geschwindigkeit Vcrit unter Umständen geringer ist als nötig.
Des Weiteren werden im Verfahren 1 gemäß 2 beim Definieren 15 der stabilitätskritischen Geschwindigkeit Vcrit auch dynamische Streckenverlaufsdaten Droute berücksichtigt, die in einem vorhergehenden Schritt ermittelt wurden (Ermitteln 35 in 2). So kann eine aus den prädizierten dynamischen Eigenschaften der gegenwärtigen Fahrzeugkonfiguration 326 abgeleitete stabilitätskritische Geschwindigkeit Vcrit hier unter Verwendung der Streckenverlaufsdaten Droute reduziert werden, wenn die Streckenverlaufsdaten Droute eine kurvenreiche Strecke repräsentieren. Das Ermitteln 35 der Streckenverlaufsdaten Droute erfolgt durch ein Navigationssystem 344 des Zugfahrzeugs 304, das die Streckenverlaufsdaten Droute an der Steuereinheit 202 bereitstellt.
Nach dem Absenken 11 der Liftachse 314 erfüllt das Nutzfahrzeug 300 weiterhin eine Fahraufgabe, beispielsweise eine Fahrt von einem Punkt A zu einem Punkt B. Im Verlauf der Fahraufgabe kann die Fahrgeschwindigkeit V des Nutzfahrzeugs 300 variieren, sodass diese zweitweise größer und zweitweise kleiner sein kann als die kritische Geschwindigkeit Vcrit. Wenn sich das Nutzfahrzeug 300 mit einer gegenwärtigen Fahrgeschwindigkeit V bewegt, die kleiner ist als die stabilitätskritische Geschwindigkeit Vcrit, dann muss die Liftachse 314 zum Stabilisieren des Nutzfahrzeugs 300 nicht notwendigerweise abgesenkt sein. Im ersten Ausführungsbeispiel (2) erfolgt daher ein Anheben 31 der Liftachse 314, falls die gegenwärtige Fahrgeschwindigkeit V des Nutzfahrzeugs 300 eine stabile Geschwindigkeit Vstab erreicht oder unterschreitet (V ≤ Vstab).
Die Fahrgeschwindigkeit V, die stabile Geschwindigkeit Vstab und die stabilitätskritische Geschwindigkeit Vcrit sind in 1 illustriert. Die stabile Geschwindigkeit Vstab entspricht der stabilitätskritischen Geschwindigkeit Vcrit abzüglich eines Geschwindigkeitspuffers ΔV (Vstab = Vcrit - ΔV). Der Geschwindigkeitspuffer ΔV gewährleistet, dass die Liftachse 314 nicht unmittelbar bei Unterschreiten der stabilitätskritischen Geschwindigkeit Vcrit angehoben wird. So wird verhindert, dass die Liftachse 314 bereits bei geringfügigen Schwankungen der gegenwärtigen Fahrgeschwindigkeit V um die stabilitätskritischen Geschwindigkeit Vcrit angehoben (und abgesenkt) wird. Ferner gewährleistet der Geschwindigkeitspuffers ΔV, dass die Liftachse 314 erst dann angehoben wird, wenn das Nutzfahrzeug 300 sicher in einem stabilen Geschwindigkeitsbereich bewegt wird.
Ein Risiko für das Auftreten von Instabilitäten wird umso geringer, je geringer die gegenwärtige Fahrgeschwindigkeit V ist, sodass das Vorsehen des Geschwindigkeitspuffers ΔV den durch das Verfahren 1 bereitgestellten Zugewinn an Sicherheit weiter erhöht. Ferner können Fehler, insbesondere Messfehler, beim Ermitteln 3 der gegenwärtigen Fahrgeschwindigkeit V kompensiert werden. Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass das Anheben 31 der Liftachse 314 erst dann erfolgt, wenn die gegenwärtige Fahrgeschwindigkeit V die stabile Geschwindigkeit Vstab für einen vorbestimmten Zeitraum Δt unterschreitet. Dies verhindert beispielsweise, dass die Liftachse 314 bereits dann angehoben wird, wenn das Nutzfahrzeug 300 kurzfristig abbremst, beispielsweise um einen Abstand zu einem vor dem Nutzfahrzeug 300 auf die befahrene Fahrspur einscherenden weiteren Fahrzeug zu vergrößern.
Zum Erreichen einer weiteren Verbesserung der querdynamischen Stabilität des Nutzfahrzeugs 300 umfasst das Verfahren 1 ein Sperren 45 einer lenkbaren Zusatzachse 344. Im in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die erste Hinterachse 312 des Zugfahrzeugs 304 die lenkbare Zusatzachse 344. Diese lenkbare Zusatzachse 344 kann gesperrt werden, wobei durch das Sperren 45 die fahrdynamische Stabilität des Zugfahrzeugs 304 und damit des gesamten Fahrzeugzugs 302 erhöht wird. Im Verfahren 1 erfolgt das Sperren 45 der lenkbaren Zusatzachse 344 nur dann, wenn die gegenwärtige Fahrgeschwindigkeit V größer oder gleich der stabilitätskritischen Geschwindigkeit Vcrit ist und falls ein Sperrstatus LS anzeigt, dass die lenkbare Zusatzachse 344 ungesperrt bzw. offen ist. Ist die lenkbare Zusatzachse 344 hingegen bereits gesperrt, was durch einen Sperrstatus LSlock repräsentiert wird, kann das Sperren 45 entfallen.
Der Sperrstatus LS wird in einem vorhergehenden Schritt ermittelt (Ermitteln 43 in 2). Das Ermitteln 43 des Sperrstatus LS erfolgt durch Ermitteln von Sperrsignalen, die auf einem Fahrzeugnetzwerk 334 des Nutzfahrzeugs 300 bereitgestellt werden, und durch Ermitteln des Sperrstatus LS unter Verwendung der Sperrsignale. Im gezeigten Ausführungsbeispiel stellt das ESC-Steuergerät 340 den Sperrstatus LS an einem Fahrzeugnetzwerk 334 bereit, das hier ein ISO 11992 CAN-Bus ist. Die Steuereinheit 202 empfängt die Sperrsignale und ermittelt daraus den Sperrstatus LS.
Im ersten Ausführungsbeispiel des Verfahrens 1 (vgl. 2) erfolgt das Ermitteln 9 des Liftstatus S der Liftachse 314 basierend auf Raddrehzahlen n_wheel, n_ref der Liftachse 314 und einer Referenzachse 346 des Nutzfahrzeugs 300. Die Referenzachse 346 ist vorzugsweise eine angetriebene Achse des Nutzfahrzeugs 300. Vorliegend bildet die Vorderachse 310 des Nutzfahrzeugs 300 die Referenzachse 346. Das Ermitteln 9 des Liftstatus umfasst ein Ermitteln 37 einer Liftachsen-Raddrehzahl n_wheel von Rädern 348 der Liftachse 314 und Ermitteln 39 einer Referenz-Raddrehzahl n_ref von Referenzrädern 222, die hier Vorderräder des Nutzfahrzeugs 300 sind. Nach dem Ermitteln 37 der Liftachsen-Raddrehzahl n_wheel und dem Ermitteln 39 der Referenz-Raddrehzahl n_ref, erfolgt ein Vergleichen 41 dieser beiden Raddrehzahlen n_wheel, n_ref. In 2 ergibt das Vergleichen 41, dass die Liftachsen-Raddrehzahl n_wheel kleiner oder gleich der Referenzdrehzahl n_ref abzüglich eines Raddrehzahltoleranzwerts Δn ist (n_wheel ≤ n_ref - Δn).
Während sich das Nutzfahrzeug 300 mit der Fahrgeschwindigkeit V fortbewegt, rollen die Referenzräder 350 auf der Fahrbahn 336 ab, wobei eine Reifenabrollgeschwindigkeit der Referenzräder 350 in etwa der Fahrgeschwindigkeit V entspricht. Die Referenz-Raddrehzahl n_wheel korrespondiert zur Reifenabrollgeschwindigkeit der Referenzräder 350 und ist bei höheren Fahrgeschwindigkeiten V signifikant größer null. Wenn die Liftachse 314 angehoben ist, dann stehen deren Räder 348 nicht auf der Fahrbahn 336 auf, sodass die Liftachsen-Raddrehzahl n_wheel in diesem Fall einen Wert von null oder geringfügig größer null hat. Eine große Differenz zwischen der Referenz-Raddrehzahl n_ref und der Liftachsen-Raddrehzahl n_wheel entspricht daher einer angehobene Liftachse 314 bzw. einem Liftstatus Sup, der eine angehobene Liftachse 314 repräsentiert.
Wenn die Liftachse 314 hingegen abgesenkt ist, dann stehen auch deren Räder 348 auf der Fahrbahn 336 auf und Rollen daran ab. Die Reifenabrollgeschwindigkeit der Referenzräder 350 und der Räder 348 der Liftachse 314 ist im Wesentlichen identisch, wenn alle Räder 348, 350 denselben Umfang aufweisen. Daher kann eine abgesenkte Liftachse 314 bzw. ein Liftstatus Sdown, der eine abgesenkte Liftachse 314 repräsentiert, dann ermittelt werden, wenn eine Liftachsen-Raddrehzahl n_wheel der Räder 348 der Liftachse 314 innerhalb eines Raddrehzahltoleranzbereichs ± Δn um die Referenz-Raddrehzahl n_ref der Referenzräder 350 liegt. Der Raddrehzahltoleranzwert Δn ist im gezeigten Ausführungsbeispiel des Verfahrens 1 dazu vorgesehen, Ungenauigkeiten oder Fehler beim Ermitteln 37, 39 der Raddrehzahlen n_wheel, n_ref zu kompensieren. Solche Ungenauigkeiten können beispielsweise aus geringfügigen Abweichungen im Durchmesser nominell gleich großer Räder 348, 350 resultieren. Vorzugsweise hat der Raddrehzahltoleranzbereich ± Δn eine Breite von 100 U/min oder weniger, bevorzugt 50 U/min oder weniger, besonders bevorzugt 15 U/min oder weniger. Vorzugsweise kann das Ermitteln 9 auch nur dann erfolgen, wenn die Liftachsen-Raddrehzahl n_wheel für einen vorbestimmten Zeitraum, beispielsweise einen Zeitraum von zwei Sekunden, konstant ist.
Die Liftachse 314 des in 1 gezeigten Nutzfahrzeugs 300 ist angehoben, sodass die Liftachsen-Raddrehzahl n_wheel deutlich kleiner als die Referenzdrehzahl n_ref der Referenzräder 350 an der Vorderachse 310 des Nutzfahrzeugs 300 ist (n_ref - n_wheel > Δn) und das Ermitteln 9 des Liftstatus S der Liftachse 314 einen Liftstatus Sup ergibt, der eine angehobene Liftachse 314 repräsentiert.
4 illustriert ein zweites Ausführungsbeispiel des Verfahrens 1, wobei gleiche Schritte mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet sind. Das Verfahren 1 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem Verfahren 1 gemäß 2 im Wesentlichen im Ermitteln 5 der stabilitätskritischen Geschwindigkeit 5 und im Ermitteln 9 des Liftstatus S.
Im Verfahren 1 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel umfasst das Ermitteln 5 der stabilitätskritischen Geschwindigkeit Vcrit eine Auswahl 27 einer vorgespeicherten stabilitätskritischen Geschwindigkeit vcrit_pre aus einem Speicher 204. Die Auswahl 27 erfolgt hier durch die Steuereinheit 202, wobei der Speicher 204 ein Speicher 204 der Steuereinheit 202 ist. Analog zum ersten Ausführungsbeispiel erfolgt auch im Verfahren 1 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel ein Approximieren 33 des Reibschlussbeiwerts µ und ein Ermitteln 35 dynamischer Streckenverlaufsdaten Droute. Die Auswahl 27 der vorgespeicherten stabilitätskritischen Geschwindigkeit Vcrit_pre ist eine parameterbasierte Auswahl einer vorgespeicherten stabilitätskritischen Geschwindigkeit Vcrit_pre aus einer Vielzahl von in dem Speicher 204 vorgespeicherten stabilitätskritischen Geschwindigkeiten Vcrit_pre. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Auswahl 27 eine kennfeldbasierte Auswahl ist, in dem relevante Kennwerte (Typ des Anhängerfahrzeugs 306, Masseverteilung des Nutzfahrzeugs 300, Zugfahrzeugmasse, Anhängerfahrzeugmasse, Achslasten, geometrische Charakteristika 328, etc.) repräsentiert sind. Im Rahmen der Auswahl 27 werden neben den Streckenverlaufsdaten Droute und dem Reibschlussbeiwert µ auch geometrische Charakteristika 328 und Lastcharakteristika 330 der gegenwärtigen Fahrzeugkonfiguration 330 berücksichtigt. So wird bei der Auswahl 27 eine zu den geometrischen Charakteristika 328 und den Lastcharakteristika 330 korrespondierende vorgespeicherte stabilitätskritischen Geschwindigkeit Vcrit_pre ausgewählt und diese daraufhin an die Streckenverlaufsdaten Droute und den gegenwärtigen Reibschlussbeiwert µ angepasst.
Mit Bezug zum in 1 dargestellten Nutzfahrzeug 300 wird also eine vorgespeicherten stabilitätskritische Geschwindigkeit Vcrit_pre ausgewählt, die für einen Fahrzeugzug 202 abgespeichert ist, der ein unbeladenes Zugfahrzeug 304 und ein beladenes Anhängerfahrzeug 306 aufweist. Wenn der ermittelte Reibschlussbeiwert µ einen geringen Wert aufweist, eine Haftung zwischen dem Nutzfahrzeug 300 und der Fahrbahn 336 also gering ist, dann kann diese vorgespeicherte stabilitätskritische Geschwindigkeit Vcrit_pre entsprechend dem ermittelten gegenwärtigen Reibschlussbeiwert µ reduziert werden. So kann für das in 1 gezeigte Fahrzeug 300 eine vorgespeicherte stabilitätskritische Geschwindigkeit Vcrit_pre von 65 km/h ausgewählt werden und bei niedrigem Reibschlussbeiwert µ (d.h. bei glatter Fahrbahn) auf eine stabilitätskritische Geschwindigkeit Vcrit von 50 km/h reduziert werden. Analog kann die vorgespeicherte stabilitätskritische Geschwindigkeit Vcrit_pre reduziert werden, wenn die Streckenverlaufsdaten Droute eine kurvenreiche zu befahrende Strecke repräsentieren.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Streckenverlaufsdaten Droute und/oder der gegenwärtige Reibschlussbeiwert µ teil der Parameterkombination sind und die im Speicher 204 vorgespeicherten stabilitätskritischen Geschwindigkeiten vcrit_pre passend zu diesen Parameterkombinationen abgelegt sind. Vorzugsweise wird die vorgespeicherten stabilitätskritischen Geschwindigkeit vcrit_pre ausgewählt, die der Parameterkombination am nächsten kommt. Beispielsweise kann die Auswahl 27 einer Interpolation und/oder Mittelwertbildung mehrerer vorgespeicherter stabilitätskritischen Geschwindigkeiten vcrit_pre umfassen.
Das Ermitteln 9 des Liftstatus S erfolgt im zweiten Ausführungsbeispiel (vgl. 4) nicht unmittelbar durch Ermitteln von Raddrehzahlen n_ref, n_wheel (vgl. das erste Ausführungsbeispiel gemäß 2), sondern durch Ermitteln 23 von Liftstatussignalen, die auf dem als ISO 11992 CAN-Bus ausgebildeten Fahrzeugnetzwerk 334 bereitgestellt werden. Basierend auf den ermittelten Liftstatussignalen kann dann der Liftstatus S ermittelt werden. Hier stellt das ESC-Steuergerät 340 die Liftstatussignale auf dem Fahrzeugnetzwerk 334 bereit. Das ESC-Steuergerät 340 kann die Liftstatussignale beispielsweise basierend auf Achslastsensordaten, die eine Achslast auf der Liftachse 314 repräsentieren, oder basierend auf Daten eines der Liftachse 314 zugeordneten Wegmesssensors und/oder Endschalters bereitstellen.
Die Steuereinheit 202 und der Speicher 204 sind hier Teil einer Vorrichtung 200 zum Verbessern der fahrdynamischen Stabilität eines Nutzfahrzeugs 300, die dazu ausgebildet ist, das Verfahren 1 auszuführen. Die Vorrichtung 200 umfasst ferner eine Schnittstelle 206, die hier an der Steuereinheit 202 ausgebildet ist. Mittels der Schnittstelle 206 kann die Steuereinheit 202 eine Absenkanforderung bereitstellen. Im Nutzfahrzeug 300 gemäß 1 ist die Schnittstelle 206 mit dem Fahrzeugnetzwerk 334 verbunden, sodass die Steuereinheit 202 die Absenkanforderung zum Absenken 11 der Liftachse 314 auf dem Fahrzeugnetzwerk 334 bereitstellt. Das Fahrzeugnetzwerk 334 ist mit der Liftachse 314 bzw. mit einer Lifteinheit (nicht gezeigt) der Liftachse 314 verbunden, die die Absenkanforderung empfängt. In Antwort auf das Empfangen der von der Vorrichtung 200 bereitgestellten Absenkanforderung, senkt die Lifteinheit die Liftachse 314 ab. In analoger Weise hebt die Lifteinheit die Liftachse 314 an, wenn diese eine auf dem Fahrzeugnetzwerk 334 bereitgestellte Liftanforderung empfängt.
Bezugszeichen (Teil der Beschreibung)

1: Verfahren
3: Ermitteln der gegenwärtigen Fahrgeschwindigkeit
5: Ermitteln einer stabilitätskritischen Geschwindigkeit
7: Vergleichen der gegenwärtigen Fahrgeschwindigkeit mit der stabilitätskritischen Geschwindigkeit
9: Ermitteln des Liftstatus der Liftachse
11: Absenken der Liftachse
13: Prädizieren eines querdynamischen Stabilitätsverhaltens des Nutzfahrzeugs
15: Definieren der stabilitätskritischen Geschwindigkeit
17: Ermitteln von geometrischen Charakteristika und Lastcharakteristika
19: Generieren eines individualisierten Fahrzeugmodells
21: Prädizieren von dynamischen Eigenschaften
23: Ermitteln von Liftstatussignalen
27: Auswahl einer vorgespeicherten stabilitätskritischen Geschwindigkeit
31: Anheben der Liftachse
33: Approximieren eines gegenwärtigen Reibschlussbeiwerts
35: Ermitteln dynamischer Streckenverlaufsdaten
37: Ermitteln einer Liftachsen-Raddrehzahl;
39: Ermitteln einer Referenz-Raddrehzahl
41: Vergleichen der Liftachsen-Raddrehzahl mit der Referenzdrehzahl
43: Ermitteln eines Sperrstatus
45: Sperren der lenkbaren Zusatzachse
47a: Verlauf der Gierrate mit abgesenkter Liftachse
47b: Verlauf der Gierrate mit angehobener Liftachse
49a: Knickwinkelverlauf bei abgesenkter Liftachse
49b: Knickwinkelverlauf bei angehobener Liftachse
51: Ausweichmanöver
53: Rücklenken
55: Ausgangsgasse
200: Vorrichtung zum Verbessern einer fahrdynamischen Stabilität
202: Steuereinheit
204: Speicher
206: Schnittstelle
300: Nutzfahrzeug
302: Fahrzeugzug
304: Zugfahrzeug
306: Anhängerfahrzeug
308: Deichselanhänger
310: Vorderachse
312: erste Hinterachse
314: Liftachse
316: Deichsel
318: Kupplungspunkt
320: Ladung
322: erste Ladefläche
324: zweite Ladefläche
325: Pfeile
326: gegenwärtige Fahrzeugkonfiguration
328: geometrische Charakteristika
330: Lastcharakteristika
332: Vorderachse des Anhängerfahrzeugs
334: Fahrzeugnetzwerk
336: Fahrbahn
338: Achsen des Anhängerfahrzeugs
340: ESC-Steuergerät
344: lenkbare Zusatzachse
346: Referenzachse
348: Räder der Liftachse
350: Referenzräder
Droute: Streckenverlaufsdaten
L11: Achsabstand
L12: Liftachsenabstand
L13: Kupplungsabstand
n_ref: Referenz-Raddrehzahl
n_wheel: Liftachsen-Raddrehzahl
R1: Fahrzeuglängsrichtung
S: Liftstatus
Sdown: Liftstatus, der eine abgesenkte Liftachse repräsentiert
LS: Sperrstatus
LSlock: Sperrstatus, der eine gesperrte lenkbare Zusatzachse repräsentiert
LSopen: Sperrstatus, der eine ungesperrte lenkbare Zusatzachse repräsentiert
Sup: Liftstatus, der eine angehobene Liftachse repräsentiert
V: gegenwärtige Fahrgeschwindigkeit
Vcrit: stabilitätskritische Geschwindigkeit
Vcrit_pre: vorgespeicherte stabilitätskritische Geschwindigkeit
Vstab: stabile Geschwindigkeit
Δn: Raddrehzahltoleranzwert
± Δn: Raddrehzahltoleranzbereich
ΔV: Geschwindigkeitspuffer
γ: Knickwinkel
µ: gegenwärtiger Reibschlussbeiwert
Ψ̇: Gierrate

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 202019003735 U1 [0004]
DE 102019007532 A1 [0005]

Claims

Verfahren (1) zum Verbessern einer fahrdynamischen Stabilität eines Nutzfahrzeugs (300), wobei das Nutzfahrzeug (300) eine Liftachse (314) aufweist, das Verfahren (1) aufweisend: - Ermitteln (3) einer gegenwärtigen Fahrgeschwindigkeit (V) des Nutzfahrzeugs (300); - Ermitteln (5) einer stabilitätskritischen Geschwindigkeit (Vcrit) des Nutzfahrzeugs (300); - Vergleichen (7) der gegenwärtigen Fahrgeschwindigkeit (V) mit der stabilitätskritischen Geschwindigkeit (Vcrit); - Ermitteln (9) eines Liftstatus (Slift) der Liftachse (314) des Nutzfahrzeugs (300); und - Absenken (11) der Liftachse (314) des Nutzfahrzeugs (300), falls der Liftstatus (Slift) eine angehobene Liftachse (Sup) repräsentiert und die gegenwärtige Fahrgeschwindigkeit (V) größer oder gleich der stabilitätskritischen Geschwindigkeit (Vcrit) ist.
Verfahren (1) nach Anspruch 1, wobei das Ermitteln (9) des Liftstatus (Slift) der Liftachse (314) des Nutzfahrzeugs (300) aufweist: - Ermitteln (37) einer Liftachsen-Raddrehzahl (n_wheel) zumindest eines Rads (348) der Liftachse (314); - Ermitteln (39) einer Referenz-Raddrehzahl (n_ref) zumindest eines Referenzrads (350) einer Referenzachse (346) des Nutzfahrzeugs (300); und - Vergleichen (41) der Liftachsen-Raddrehzahl (n_wheel) mit der Referenzdrehzahl (n_ref), wobei der Liftstatus (Sup) eine angehobene Liftachse (314) repräsentiert, wenn die Liftachsen-Raddrehzahl (n_wheel) die Referenzraddrehzahl (n_ref) um einen Raddrehzahltoleranzwert (Δn) unterschreitet, und eine abgesenkte Liftachse (Sdown) repräsentiert, wenn die Liftachsen-Raddrehzahl (n_wheel) innerhalb eines Raddrehzahltoleranzbereichs (± Δn) um die Referenzdrehzahl (n_ref) liegt.
Verfahren (1) nach Anspruch 1 oder 2, ferner aufweisend: - Ermitteln (43) eines Sperrstatus (LS) einer lenkbaren Zusatzachse (344) des Nutzfahrzeugs (300); und - Sperren (45) der lenkbaren Zusatzachse (344) des Nutzfahrzeugs (300), falls der Sperrstatus (LSopen) eine bewegliche gegenwärtig lenkbare Zusatzachse (344) repräsentiert und die gegenwärtige Fahrgeschwindigkeit (V) des Nutzfahrzeugs (300) größer oder gleich der stabilitätskritischen Geschwindigkeit (Vcrit) ist.
Verfahren (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, ferner aufweisend: - Anheben (31) der Liftachse (314), falls die gegenwärtige Fahrgeschwindigkeit (V) des Nutzfahrzeugs (300) eine stabile Geschwindigkeit (Vstab) erreicht oder unterschreitet, wobei die stabile Geschwindigkeit (Vstab) der stabilitätskritischen Geschwindigkeit (Vcrit) abzüglich eines Geschwindigkeitspuffers (ΔV) entspricht.
Verfahren (1) nach Anspruch 4, wobei der Geschwindigkeitspuffer (ΔV) in einem Bereich von 1 km/h bis 25 km/h, vorzugsweise 10 km/h bis 20 km/h, liegt.
Verfahren (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Ermitteln (5) einer stabilitätskritischen Geschwindigkeit (Vcrit) des Nutzfahrzeugs (300) aufweist: - Prädizieren (13) eines querdynamischen Stabilitätsverhaltens des Nutzfahrzeugs (300) basierend auf einer gegenwärtigen Fahrzeugkonfiguration (326) des Nutzfahrzeugs (300); - Definieren (15) der stabilitätskritischen Geschwindigkeit (Vcrit) basierend auf dem prädizierten querdynamischen Stabilitätsverhalten des Nutzfahrzeugs (300).
Verfahren (1) nach Anspruch 6, wobei das Prädizieren (13) eines querdynamischen Stabilitätsverhaltens des Nutzfahrzeugs (300) basierend auf einer gegenwärtigen Fahrzeugkonfiguration (326) des Nutzfahrzeugs (300) aufweist: - Ermitteln (17) von zwei oder mehr geometrischen Charakteristika (328) und von zwei oder mehr Lastcharakteristika (330) der gegenwärtigen Fahrzeugkonfiguration (326); - Generieren (19) eines individualisierten Fahrzeugmodells der gegenwärtigen Fahrzeugkonfiguration (326) unter Verwendung der geometrischen Charakteristika (328) und der Lastcharakteristika (330); und - Prädizieren (21) von dynamischen Eigenschaften der gegenwärtigen Fahrzeugkonfiguration (326) unter Verwendung des individualisierten Fahrzeugmodells.
Verfahren (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Ermitteln (5) einer stabilitätskritischen Geschwindigkeit (vcrit) des Nutzfahrzeugs (300) eine Auswahl (27) einer vorgespeicherten stabilitätskritischen Geschwindigkeit (Vcrit_pre) aus einem Speicher (204) ist, in dem zumindest eine stabilitätskritische Geschwindigkeit (Vcrit_pre) vorgespeichert ist.
Verfahren (1) nach Anspruch 8, wobei die vorgespeicherte stabilitätskritische Geschwindigkeit (Vcrit_pre) in einem Bereich von 20 km/h bis 100 km/h, vorzugsweise 30 km/h bis 60 km/h, besonders bevorzugt 45 km/h bis 55 km/h liegt.
Verfahren (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Ermitteln (5) einer stabilitätskritischen Geschwindigkeit (Vcrit) des Nutzfahrzeugs (300) aufweist: - Approximieren (33) eines gegenwärtigen Reibschlussbeiwerts (µ) für das Nutzfahrzeug (300); wobei das Ermitteln (5) der stabilitätskritischen Geschwindigkeit (Vcrit) des Nutzfahrzeugs (300) unter Verwendung des approximierten Reibschlussbeiwerts (µ) erfolgt.
Verfahren (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, ferner aufweisend: - Ermitteln (35) dynamischer Streckenverlaufsdaten (Droute), wobei das Ermitteln (5) der stabilitätskritischen Geschwindigkeit (Vcrit) des Nutzfahrzeugs (300) unter Verwendung der dynamischen Streckenverlaufsdaten (Droute) erfolgt.
Verfahren (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei das Absenken (11) der Liftachse (314) des Nutzfahrzeugs (300) auch dann erfolgt, wenn eine maximal zulässige Achslast des Nutzfahrzeugs (300) bei angehobener Liftachse (314) unterschritten wird.
Vorrichtung (13) zum Verbessern einer fahrdynamischen Stabilität eines Nutzfahrzeugs (300), die dazu ausgebildet ist ein Verfahren (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12 auszuführen.
Nutzfahrzeug (300), aufweisend eine Liftachse (314) und eine Vorrichtung (100) gemäß Anspruch 13.
Computerprogrammprodukt mit Programmcode-Mitteln, die auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert sind, um das Verfahren (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12 auszuführen, wenn das Programmprodukt auf einer Recheneinheit (104) eines Nutzfahrzeugs (300) ausgeführt wird, das eine Liftachse (314) aufweist.
Verfahren zum Verbessern einer fahrdynamischen Stabilität eines Nutzfahrzeugs (300), wobei das Nutzfahrzeug (300) eine lenkbare Zusatzachse (344) aufweist, das Verfahren aufweisend: - Ermitteln (3) einer gegenwärtigen Fahrgeschwindigkeit (V) des Nutzfahrzeugs; - Ermitteln (5) einer stabilitätskritischen Geschwindigkeit (Vcrit) des Nutzfahrzeugs; - Vergleichen (7) der gegenwärtigen Fahrgeschwindigkeit (V) mit der stabilitätskritischen Geschwindigkeit (Vcrit); - Ermitteln (43) eines Sperrstatus (LSlock) der lenkbaren Zusatzachse (344); und - Sperren (45) der lenkbaren Zusatzachse (344) des Nutzfahrzeugs (300) in Geradeausfahrt, falls der Sperrstatus (LSopen) eine bewegliche gegenwärtig lenkbare Zusatzachse (334) repräsentiert und die gegenwärtige Fahrgeschwindigkeit (V) des Nutzfahrzeugs (300) größer oder gleich der stabilitätskritischen Geschwindigkeit (Vcrit) ist.