DE19964058A1 - Einrichtung und Verfahren zum Stabilisieren eines Gespanns aus einer Zugmaschine und zumindest einem Auflieger oder Anhänger - Google Patents
Einrichtung und Verfahren zum Stabilisieren eines Gespanns aus einer Zugmaschine und zumindest einem Auflieger oder AnhängerInfo
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Abstract
Einrichtung und Verfahren zum Stabilisieren eines Gespanns aus einer Zugmaschine und zumindest einem Auflieger oder Anhänger, wobei die Bremsen des zumindest einen Aufliegers oder Anhängers automatisch in Abhängigkeit der Giergeschwindigkeit der Zugmaschine und der Soll-Giergeschwindigkeit der Zugmaschine oder in Abhängigkeit der Giergeschwindigkeit der Zugmaschine, der Geschwindigkeit des Gespanns und des Lenkwinkels eingestellt werden.
Description
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung und ein Verfahren zum
Stabilisieren eines Gespanns aus einer Zugmaschine und zumindest
einem Auflieger bzw. Anhänger. Zugmaschine im Sinne der Erfindung
kann dabei ein PKW oder ein LKW sein. Ein Anhänger im Sinne der
Erfindung kann ein LKW-Anhänger oder auch ein Anhänger für einen
PKW, z. B. ein Wohnanhänger, sein.
Aus der DE-OS 25 47 487 ist eine Vorrichtung zur Stabilisierung
eines Fahrzeugs, das wenigstens aus einem Führungsteil und einem
Schubteil besteht, bekannt. Dabei ist das Schubteil über ein
Gelenk mit dem Führungsteil verbunden. Die Vorrichtung weist
einen Meßwertgeber zum Abtasten des zwischen dem Führungsteil und
dem Schubteil auftretenden Knickwinkels auf. Ferner ist ein
Meßwertgeber zur Erfassung des Lenkwinkels vorgesehen. Die
Vorrichtung umfaßt eine Auswerteschaltung, der die Signale der
beiden Meßwertgeber zugeschickt werden und die ein Ausgangssignal
erzeugt, wenn der Knickwinkel bestimmte Winkelgrößen
überschreitet, die vom Lenkwinkel abhängig sind. Die bestimmten
Winkelgrößen entsprechen den in Abhängigkeit des Lenkwinkels
ermittelten und in der jeweiligen Fahrsituation zulässigen
Knickwinkel. Ferner sieht die Vorrichtung ein Gerät zum
automatischen Ansteuern von Bremsdruck und an wenigstens eine
Achse des Schubteils vor, welches von dem Ausgangssignal der
Auswerteschaltung betätigt wird.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte Einrichtung bzw.
ein verbessertes Verfahren zum Stabilisieren eines Gespanns aus
einer Zugmaschine und zumindest einem Auflieger bzw. einem
Anhänger anzugeben.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß und durch eine Einrichtung gemäß
Anspruch 1 sowie durch ein Verfahren gemäß Anspruch 8 gelöst.
Dabei werden zum Stabilisieren eines Gespanns aus einer
Zugmaschine und zumindest einem Auflieger oder Anhänger die
Bremsen des zumindest einen Aufliegers oder Anhängers automatisch
in Abhängigkeit der Giergeschwindigkeit der Zugmaschine und der
Soll-Giergeschwindigkeit der Zugmaschine eingestellt. Alternativ
werden die Bremsen des zumindest einen Aufliegers oder Anhängers
automatisch in Abhängigkeit der Giergeschwindigkeit der
Zugmaschine, der Geschwindigkeit des Gespanns und des Lenkwinkels
eingestellt, wobei vorteilhafterweise aus der Geschwindigkeit des
Gespanns und dem Lenkwinkel die Soll-Giergeschwindigkeit der
Zugmaschine ermittelt wird. Die Berechnung der Soll-
Giergeschwindigkeit der Zugmaschine aus der Geschwindigkeit des
Gespanns und dem Lenkwinkel ist z. B. in dem Artikel "FDR - die
Fahrdynamikreglung von Bosch", von A. von Zanten, R. Erhardt und
G. Pfaff, ATZ Automobiltechnische Zeitschrift 96 (1994) 11 Seiten
674 bis 689 bzw. dem Artikel "Vehicle Dynamics Controler for
Commercial Vehicles" von F. Hecker, 5. Hummel, O. Jundt, K.-D.
Leimbach, I. Faye, H. Schramm, SAE 973284, 1997, Seiten 59-66
offenbart. Eine Messung des Knickwinkels, wie es z. B. die Lösung
gemäß der DE-OS 25 47 487 erfordert, ist dabei nicht notwendig.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß besonders vorteilhaft dadurch
gelöst, daß zum Stabilisieren eines Gespanns aus einer
Zugmaschine und zumindest einem Auflieger oder Anhänger die
Bremsen des zumindest einen Aufliegers oder Anhängers,
insbesondere automatisch, derart eingestellt werden, daß der
Auflieger oder Anhänger stärker bebremst wird als die
Zugmaschine, wenn die Giergeschwindigkeit der Zugmaschine,
insbesondere um einen Toleranzwert, größer ist als der Sollwert
der Giergeschwindigkeit der Zugmaschine. D. h., der Auflieger oder
Anhänger wird gebremst, wenn die Zugmaschine übersteuert. Eine
Messung des Knickwinkels, wie es z. B. Lösung gemäß der
DE-OS 25 47 487 erfordert, ist dabei nicht notwendig. Der
erfindungsgemäße Gegenstand kommt bei Fahrzeuggespannen zum
Einsatz. Dabei kann es sich um ein aus einer Zugmaschine und
einen Auflieger oder Anhänger bestehendes Gespann oder um ein aus
einem Personenkraftwagen und beispielsweise einen Wohnwagen
bestehendes Gespann handeln.
Die derartige Einstellung der Bremsen des zumindest einen
Aufliegers oder Anhängers, daß der Auflieger oder Anhänger
stärker bebremst wird als die Zugmaschine, wenn die
Giergeschwindigkeit der Zugmaschine, insbesondere um einen
Toleranzwert, größer ist als der Sollwert der Giergeschwindigkeit
der Zugmaschine, erfolgt vorteilhafterweise dadurch, daß der
Auflieger oder Anhänger stärker bebremst wird als die
Zugmaschine, wenn gilt
|ω* - ω| ≧ c1
und
sign(Δω) ≠ sign(ω)
mit
Δω = ω - ω*
wobei ω die Giergeschwindigkeit, ω* die Soll-Giergeschwindigkeit
und c1 der Toleranzwert ist.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird der Auflieger
oder Anhänger stärker bebremst als die Zugmaschine, wenn gilt
In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird der
Auflieger oder Anhänger stärker bebremst als die Zugmaschine,
wenn gilt
wobei c2 ein weiterer Toleranzwert ist.
Sowohl der Toleranzwert c1 als auch der Toleranzwert c2 sind
beispielsweise auf zwei verschiedene Arten bestimmbar. Zum einen
kann es sich bei dem Toleranzwert c1 und bei dem Toleranzwert c2
jeweils um einen einzelnen Wert handeln. Dieser einzelne Wert
wird im Vorfeld, d. h. im Rahmen der Applikation durch
Fahrversuche und theoretische Überlegungen ermittelt. In diesem
Fall handelt es sich um einen fest vorgegebenen und nicht
veränderlichen Toleranzwert, der während der Fahrt des Fahrzeugs
nicht an die Fahrsituation angepaßt werden kann.
Zum anderen können der Toleranzwert c1 und der Toleranzwert c2
jeweils in Form einer Kennlinie oder in Form eines Kennfeldes
(mehrdimensionale Kennlinie) gespeichert werden. Die Kennlinie
bzw. das Kennfeld wird ebenfalls im Vorfeld, d. h. im Rahmen der
Applikation durch Fahrversuch und theoretische Überlegungen
ermittelt. Hierzu wird das Verhalten des Fahrzeugs in
verschiedenen Fahrsituationen in Hinsicht auf die sich bei diesen
Fahrsituationen einstellenden Werte der Terme |ω* - ω| bzw.
ausgewertet. D. h., es werden bei verschiedenen
Fahrzeuggeschwindigkeiten bzw. bei verschiedenen Lenkwinkeln bzw.
bei verschiedenen Reibwerten der Fahrbahn die Werte dieser Terme
ermittelt, die eine beginnende Instabilität des Fahrzeuggespannes
charakterisieren bzw. bei denen sich das Fahrzeuggespann beginnt
instabil zu verhalten. Diese Werte werden dann in Form einer
Kennlinie bzw. in Form eines Kennfeldes gespeichert. Während des
Betriebs des Fahrzeugs werden dann ständig die vorstehend
aufgeführten Größen Fahrzeuggeschwindigkeit bzw. Lenkwinkel bzw.
Reibwert der Fahrbahn ermittelt. Diese Größen dienen als
Eingangsgrößen für die Kennlinie bzw. für das Kennfeld. In
Abhängigkeit dieser Eingangsgrößen wird dann der für die
jeweilige Fahrsituation entsprechende Toleranzwert c1 bzw. c2
ermittelt. Bei dieser Vorgehensweise wird folglich sowohl der
Toleranzwert c1 als auch der Toleranzwert c2 permanent an die
jeweilige Fahrzeugsituation angepaßt. Somit ist es also möglich,
beispielsweise für eine Autobahnfahrt (längere Zeit größere
Fahrzeuggeschwindigkeit und gleichzeitig keine allzu großen
Lenkwinkeländerungen) andere Toleranzwerte einzustellen als bei
Fahrten im Stadtverkehr (kleinere Fahrzeuggeschwindigkeit bei
gleichzeitig größeren Lenkwinkeländerungen).
In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird der
Auflieger oder Anhänger stärker bebremst als die Zugmaschine,
wenn gilt
und
mit
Δω = ω - ω*
In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird der
zumindest eine Auflieger oder Anhänger auf beiden Seiten im
wesentlichen gleich abgebremst.
In besonders vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird die
Einstellung der Bremsen des zumindest einen Aufliegers oder
Anhängers in Abhängigkeit der Giergeschwindigkeit der
Zugmaschine und der Soll-Giergeschwindigkeit der Zugmaschine
oder in Abhängigkeit der Giergeschwindigkeit der Zugmaschine,
der Geschwindigkeit des Gespanns und des Lenkwinkels,
insbesondere unmittelbar, abgebrochen, nachdem ein Wechsel im
Vorzeichen der Gierbeschleunigung eingetreten ist. Alternativ
wird untersucht, ob der Wert der Gierbeschleunigung in einem
kleinen Bereich um Null herum liegt. Dieser Bereich wird durch
einen kleinen Bereich um Null definiert, d. h. der Bereich
entspricht dem Intervall von -GB1 bis +GB1. Folglich wird die
Bremsung des Aufliegers bzw. Anhängers dann abgebrochen, wenn
für positive Gierbeschleunigungen die Gierbeschleunigung kleiner
als +GB1 ist bzw. wenn für negative Gierbeschleunigungen die
Gierbeschleunigung größer als -GB1 ist.
Unter einer stärkeren Bremsung des Aufliegers oder Anhängers als
der Zugmaschine im Sinne der Erfindung ist im allgemein zu
verstehen, daß der Auflieger oder Anhänger gebremst wird, die
Zugmaschine jedoch nicht. Sollte aus bestimmten Gründen etwa
durch eine Betätigung der Bremse durch den Fahrer der
Zugmaschine, auch ein Bremssignal an die Bremsen der Zugmaschine
erfolgen, so ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Bremsen des
Aufliegers diesen stärker Abbremsen als die Zugmaschine, d. h.,
daß der Auflieger bzw. der Anhänger stärker bebremst wird als
die Zugmaschine.
Weitere Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus nachfolgender
Beschreibung von Ausführungsbeispielen. Im Einzelnen zeigen:
Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes
Bremsberechnungsmittel
Fig. 2 einen Verlauf von Soll-Giergeschwindigkeit und Ist-
Giergeschwindigkeit bei beispielhafter Anwendung der
Erfindung
Fig. 3 einen Verlauf von Knickwinkel und Soll-Knickwinkel
zwischen der Zugmaschine und einem Anhänger oder
Auflieger bei beispielhafter Anwendung der Erfindung
Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel für ein
Bremsberechnungsmittel 7. Das Bremsberechnungsmittel 7 ermittelt
einen Sollwert Fs* für die Bremskraft des Aufliegers oder
Anhängers in Abhängigkeit des Lenkwinkels δ der Geschwindigkeit
V des Gespanns aus Zugmaschine und Anhänger oder Auflieger und
der Giergeschwindigkeit ω. Der Lenkwinkel δ wird mittels eines
Lenkwinkelsensors 1 ermittelt. Die Geschwindigkeit V des
Gespanns aus Zugmaschine und Auflieger oder Anhänger wird
mittels eines Geschwindigkeitssensors 2 ermittelt. In
alternativer Ausgestaltung wird die Geschwindigkeit V des
Gespanns in Abhängigkeit der für das Zugfahrzeug ermittelten
Raddrehzahlen in bekannter Weise ermittelt. Die
Giergeschwindigkeit ω der Zugmaschine wird mittels eines
Giergeschwindigkeitssensors 3 ermittelt. Der Sollwert Fs* für die
Bremskraft ist vorteilhafterweise ein Signal zur Steuerung des
Bremsdrucks.
Das Bremsbrechungsmittel 7 weist eine Soll-Giergeschwindigkeits-
Berechnung 4 auf, mittels der die Soll-Giergeschwindigkeit in
Abhängigkeit der Geschwindigkeit V des Gespanns und des
Lenkwinkels 5 ermittelt wird.
Mittels eines Soll-Istwert-Vergleichers 5 wird der Sollwert FS*
für die Bremsen des Aufliegers oder Anhängers derart
eingestellt, daß die Bremsen des Aufliegers oder Anhängers den
Auflieger oder Anhänger bremsen, wenn die Giergeschwindigkeit ω*
der Zugmaschine den Sollwert ω der Giergeschwindigkeit der
Zugmaschine um einen Toleranzwert c1 überschreitet. Die
Bremskraft wird in vorteilhafter Weise mittels einer Kennlinie
bzw. eines Kennfeldes eingestellt. Als Eingangsgrößen werden
hierfür folgende Größen ausgewertet: Fahrzeugmasse (Masse des
Anhängers bzw. Aufliegers sowie Masse des Zugfahrzeugs),
Fahrzeuggeschwindigkeit sowie Reibwert des Fahrbahn, auf der
sich das Fahrzeuggespann befindet. Es sollen folgende
Zusammenhänge gelten: Je größer die Masse des Fahrzeuges ist,
desto größer ist die einzustellende Bremskraft. Je kleiner der
Reibwert der Fahrbahn ist, desto kleiner ist die einzustellende
Bremskraft.
Der Soll-Istwert-Vergleicher 5 stellt den Sollwert FS* für die
Bremsen des Anhängers oder Aufliegers derart ein, daß der
Anhänger oder Auflieger stärker bebremst wird als die
Zugmaschine, wenn gilt
|ω* - ω| ≧ c1
und
sign(Δω) ≠ sign(ω)
wobei und c1 der Toleranzwert ist.
In besonders vorteilhafter Ausgestaltung stellt der Soll
Istwert-Vergleicher 5 den Sollwert FS* für die Bremsen des
Anhängers oder Aufliegers derart ein, daß der Anhänger oder
Auflieger stärker bebremst wird als die Zugmaschine, wenn gilt
und
mit
Δω = ω* - ω
Δω = ω* - ω
Fig. 2 zeigt einen Verlauf von Soll-Giergeschwindigkeit ω* und
Ist-Giergeschwindigkeit ω über die Zeit t beispielhafter
Anwendung der Erfindung. Dabei bezeichnet Bezugszeichen 10 den
Zeitpunkt an dem gilt
|ω* - ω| ≧ c1
und
sign(Δω) ≠ sign(ω)
und der Anhänger oder Auflieger erfindungsgemäß abgebremst wird.
Bezugszeichen 11 bezeichnet den Zeitpunkt, an dem ein Wechsel im
Vorzeichen der Gierbeschleunigung nach Abbremsung des Anhängers
oder Aufliegers zum Zeitpunkt 10 eingetreten ist. Der zum
Zeitpunkt 10 begonnene Bremsvorgang wird zum Zeitpunkt 11
abgebrochen.
Fig. 3 zeigt den entsprechenden Verlauf von Soll-Knickwinkel ΔΨ*
und Ist-Knickwinkel ΔΨ zwischen der Zugmaschine und einem
Anhänger oder Auflieger zum Verlauf von Soll-Giergeschwindigkeit
ω* und Ist-Giergeschwindigkeit ω gemäß Fig. 2. Wie Fig. 3 zeigt,
ist es mit dem erfindungsgemäßen Verfahren möglich, den Anhänger
oder Auflieger auch ohne Messung des Knickwikels ΔΨ in besonders
geeigneter Weise zu stabilisieren.
Claims (11)
1. Stabilisierungseinrichtung zum Stabilisieren eines Gespanns
aus einer Zugmaschine und zumindest einem Auflieger oder Anhänger
dadurch gekennzeichnet,
daß die Stabilisierungseinrichtung Bremsberechnungsmittel (7) zur
automatischen Einstellung der Bremsen des zumindest einen
Aufliegers oder Anhängers in Abhängigkeit der Giergeschwindigkeit
(ω) der Zugmaschine und der Soll-Giergeschwindigkeit (ω*) der
Zugmaschine oder in Abhängigkeit der Giergeschwindigkeit (ω) der
Zugmaschine, der Geschwindigkeit (V) des Gespanns und des
Lenkwinkels (δ) aufweist.
2. Stabilisierungseinrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Bremsberechnungsmittel (7) die Bremsen des zumindest
einen Aufliegers oder Anhängers automatisch derart einstellen,
daß der Auflieger oder Anhänger stärker bebremst wird als die
Zugmaschine wenn die Giergeschwindigkeit (ω) der Zugmaschine, den
Sollwert (ω*) der Giergeschwindigkeit der Zugmaschine
insbesondere um einen Toleranzwert (c1), überschreitet.
3. Stabilisierungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Bremsberechnungsmittel (7) die Bremsen des zumindest
einen Aufliegers oder Anhängers automatisch derart einstellen,
daß der Auflieger oder Anhänger stärker bebremst wird als die
Zugmaschine, wenn gilt
|ω* - ω| ≧ c1
und
sign(Δω) ≠ sign(ω)
mit
Δω = ω* - ω
wobei ω die Giergeschwindigkeit, ω* die Soll-Giergeschwindigkeit und c1 ein Toleranzwert ist.
|ω* - ω| ≧ c1
und
sign(Δω) ≠ sign(ω)
mit
Δω = ω* - ω
wobei ω die Giergeschwindigkeit, ω* die Soll-Giergeschwindigkeit und c1 ein Toleranzwert ist.
4. Stabilisierungseinrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Bremsberechnungsmittel (7) die Bremsen des zumindest
einen Aufliegers oder Anhängers automatisch derart einstellen,
daß der Auflieger oder Anhänger stärker bebremst wird als die
Zugmaschine, wenn gilt
mit
Δω = ω* - ω
mit
Δω = ω* - ω
5. Stabilisierungseinrichtung nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Bremsberechnungsmittel (7) die Bremsen des zumindest
einen Aufliegers oder Anhängers automatisch derart einstellen,
daß der Auflieger oder Anhänger stärker bebremst wird als die
Zugmaschine, wenn gilt
mit
Δω = ω* - ω
wobei c2 ein weiterer Toleranzwert ist.
mit
Δω = ω* - ω
wobei c2 ein weiterer Toleranzwert ist.
6. Stabilisierungseinrichtung nach einem der vorhergehenden
Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Bremsberechnungsmittel (7) den zumindest einen Auflieger
oder Anhänger auf beiden Seiten im wesentlichen gleich abbremsen.
7. Stabilisierungseinrichtung nach einem der vorhergehenden
Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Bremsberechnungsmittel (7) die Einstellung der Bremsen
des zumindest einen Aufliegers oder Anhängers in Abhängigkeit der
Giergeschwindigkeit (ω) der Zugmaschine und der Soll-
Giergeschwindigkeit (ω*) der Zugmaschine oder in Abhängigkeit der
Giergeschwindigkeit (ω) der Zugmaschine, der Geschwindigkeit (V)
des Gespanns und des Lenkwinkels (δ), insbesondere unmittelbar,
abbricht, nachdem ein Wechsel im Vorzeichen der Gierbeschleunigung
(dω/dt) eingetreten ist.
8. Verfahren zum Stabilisieren eines Gespanns aus einer
Zugmaschine und zumindest einem Auflieger oder Anhänger mittels
einer Stabilisierungseinrichtung nach einem der vorhergehenden
Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Bremsen des zumindest einen Aufliegers oder Anhängers
automatisch in Abhängigkeit der Giergeschwindigkeit (ω) der
Zugmaschine und der Soll-Giergeschwindigkeit (ω*) der Zugmaschine
oder in Abhängigkeit der Giergeschwindigkeit (ω) der
Zugmaschine, der Geschwindigkeit (V) des Gespanns und des
Lenkwinkels (δ) eingestellt werden.
9. Verfahren nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Bremsen des zumindest einen Aufliegers oder Anhängers
automatisch derart eingestellt werden, daß der Auflieger oder
Anhänger stärker bebremst wird als die Zugmaschine, wenn die
Giergeschwindigkeit (ω) der Zugmaschine, insbesondere um einen
Toleranzwert (c1), größer ist als der Sollwert (ω*) der
Giergeschwindigkeit der Zugmaschine.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß der zumindest eine Auflieger oder Anhänger auf beiden Seiten
im wesentlichen gleich abgebremst wird.
11. Verfahren nach Anspruch 8, 9 oder 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Einstellung der Bremsen des zumindest einen Aufliegers
oder Anhängers in Abhängigkeit der Giergeschwindigkeit (ω) der
Zugmaschine und der Soll-Giergeschwindigkeit (ω*) der Zugmaschine
oder in Abhängigkeit der Giergeschwindigkeit (ω) der
Zugmaschine, der Geschwindigkeit (V) des Gespanns und des
Lenkwinkels (δ), insbesondere unmittelbar, abgebrochen wird,
nachdem ein Wechsel im Vorzeichen der Gierbeschleunigung (dω/dt)
eingetreten ist.
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