WO2008148635A1 - Method for performing a steering operation in a vehicle having a trailer - Google Patents
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- WO2008148635A1 WO2008148635A1 PCT/EP2008/056153 EP2008056153W WO2008148635A1 WO 2008148635 A1 WO2008148635 A1 WO 2008148635A1 EP 2008056153 W EP2008056153 W EP 2008056153W WO 2008148635 A1 WO2008148635 A1 WO 2008148635A1
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- angle
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
- B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
- B62D13/00—Steering specially adapted for trailers
- B62D13/06—Steering specially adapted for trailers for backing a normally drawn trailer
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
- B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
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- B62D15/02—Steering position indicators ; Steering position determination; Steering aids
- B62D15/027—Parking aids, e.g. instruction means
Definitions
- the invention relates to a method for carrying out a steering operation in a vehicle with a trailer.
- the invention has for its object to simplify reversing vehicles with trailer.
- the current actual bending angle is determined, which represents the angle between the longitudinal axis of the vehicle and the longitudinal axis of the trailer.
- a critical angle of articulation is determined by which the angle at which the vehicle, including trailer, just follows steering angles of the vehicle and without reversing the vehicle direction, follows a desired trajectory.
- This critical articulation angle is to be determined in particular for vehicles with a front-axle steering system alone as a function of the maximum adjustable steering wheel angle, whereas for vehicles having an additional rear-axle steering system, the critical articulation angle must additionally be determined as a function of the maximum adjustable rear axle steering angle.
- the critical steering angle which only has to be calculated once, is based on a comparison with the actual actual bending angle for triggering further measures. Is found in the comparison of the actual bending angle with the critical bending angle that the difference falls below a limit or that the actual bending angle of the critical Has reached or exceeds kink angle, so a signal is generated. In this case, the limit is reached that the steering system of the vehicle stabilization and thus a further reversing achieved along the desired trajectory and unwanted buckling of the trailer is prevented relative to the vehicle.
- the size of the differential limit which may be between the actual actual kink angle and the critical kink angle, may be used to set a safe distance that may just be reached by the vehicle or trailer.
- a signal When reaching or exceeding the limit value, a signal is generated which can be used for further processing and used to generate various consequences.
- a warning signal is generated as a signal to give the driver an indication of reaching or exceeding the critical kink angle, so that the driver is able to take timely countermeasures and an uncontrolled knockout with considerable to avoid increased bending angle between trailer and vehicle.
- This warning signal can be displayed to the driver in various ways, e.g. on acoustic, optical or haptic ways, in the latter case, for example, Lenkradvibrationen come into consideration.
- the driver is not only the fact of reaching or exceeding the critical kink angle displayed, but immediately brought a corrective action for display, in particular the direction of a correction steering angle impact recommended.
- this represents a considerable relief and help, since the driver is the steering direction is displayed, which should be taken to avoid critical situations.
- the direction and the size of the steering angle deflection can be displayed.
- AIs third level of action which can be taken either alone or in connection with the above measures, is applied via the signal generated an actuator in the steering system to automatically adjust a steering angle in the system. Additionally or alternatively, it is also possible to act on another actuator in the vehicle, for example, to operate the brake system to bring the vehicle to a halt before the bending angle is further increased in an inadmissible manner.
- the acted upon actuator may be an actuator in
- a steering actuator is adjusted in the vehicle, wherein in the case of an adjustable Schuachslenksystems the Schuachslenkwinkel and in the case of a superposition steering gear in Vorderachslenksystem a superimposable additional steering angle is set.
- the method according to the invention can be implemented in a vehicle assistance system which is installed in the vehicle and, in particular, is activated when reversing.
- a vehicle assistance system which is installed in the vehicle and, in particular, is activated when reversing.
- smaller curve radii than in the prior art known embodiments can be realized.
- a control or control device which the current actual bending angle as
- Input information is supplied and in which also the Anlagengeometrie poems are stored.
- the rule or Control unit is the calculation rule stored to determine the critical kink angle or the critical kink angle stored; After the critical bending angle has been determined, a comparison is made with the actual bending angle and the output of a signal if the difference between the actual buckling angle and the critical buckling angle falls below a limit value or if the actual buckling angle reaches or exceeds the critical buckling angle (limit value zero) ).
- the signal has the function of a control signal, depending on the realized actuation level as a warning signal or as
- Fig. 1 shows a vehicle with a trailer attached via a coupling, wherein the vehicle with a Vorderachslenksystem and an adjustable
- Rear axle steering system is equipped, the actuation of which the rear wheels are acted upon by a steering angle, and wherein the trailer relative to the vehicle has a bending angle
- Fig. 2 shows the vehicle and the trailer when driving through a curve when reversing with a representation in two different positions.
- the vehicle 1 shown in the figures is either a passenger car or a commercial vehicle.
- a trailer 2 is attached via a coupling 3, so that an articulated train or team arises.
- the vehicle 1 is equipped with a Vorderachslenksystem 4 and additionally with a Schuachslenksystem 6, wherein over the
- Vorderachslenksystem 4 a Vorderachslenkwinkel ⁇ F and the Schuachslenksystem 6 a Häachslenkwinkel ⁇ R adjustable is.
- the driver provides via a designed as a steering wheel 10 steering handle before a driver's steering target, which is in the case of a steering wheel to the steering wheel angle ⁇ L.
- This steering wheel angle ⁇ L is transmitted via a steering shaft, a steering gear and a steering linkage to the steerable front wheels 5, in which the desired Vorderachslenkwinkel ⁇ F adjusts.
- Vorderachslenksystem 4 may be expedient to equip the Vorderachslenksystem 4 with a superposition steering gear and an associated actuator, which is known as AFS - Active Front Steering in order to superimpose the steering angle ⁇ L specified by the driver a superposition steering angle. This makes it possible to modify the driver's steering specification.
- the active rear axle steering system 6 comprises the steerable
- the rear axle steering system 6 is advantageously kinematically independent of the front axle steering system 4, there is no forced coupling between the front axle steering angle ⁇ F and the rear axle steering angle ⁇ R.
- the Schuachslenkwinkel ⁇ R is set via a the Schuachslenksystem associated actuator, which is acted upon by control signals of a control unit, in particular as a function of currenthara gleichs- and operating variables. The actuator is driven either in such a way that the
- the trailer 2 is designed uniaxial in the embodiment and has a trailer axle 8 with trailer wheels 9.
- a trailer axle 8 with trailer wheels 9.
- an embodiment of the trailer with two closely spaced trailer axles into consideration, in particular at most one meter apart, are kinematically equal and have a virtual axis that in the middle the two real axes lies.
- the trailer has an articulation angle ⁇ , which is defined as an angle between the longitudinal axis 11 of the vehicle 1 and the longitudinal axis 12 of the trailer 2.
- the vehicle geometries are determined on the one hand in the vehicle 1 via the axial distance L 1 between the front axle and rear axle and the distance L 3 between the rear axle and the clutch 3.
- L 1 the distance between the clutch 3 and the trailer axle 8 is denoted by L 2 .
- the driver presets the steering wheel angle ⁇ L , which is converted according to the steering geometry into the front axle steering angle ⁇ F at the front wheels 5.
- the actuator for adjusting the rear axle steering angle ⁇ R in the rear axle steering system is actuated as a function of the steering wheel angle ⁇ L or of the front axle steering angle ⁇ F.
- the adjustment of the Schuachslenkwinkels and possibly a superposition steering angle in the front axle steering system can also be performed to avoid critical bending angle ⁇ during reverse travel.
- Fig. 2 the vehicle 1 is shown with trailer 2 at the beginning of the curve with a dashed line, whereas vehicle 1 and trailer 2 are shown by a solid line during passage through a curve in the reverse direction.
- the curve to be traversed has the radius R and the instantaneous center M in the instantaneous position shown in the drawing.
- Steering system is the critical bending angle ⁇ crit , which denotes the angle at which the vehicle including the Trailer follows just about steering angles and without reversing the vehicle direction of a desired trajectory, compared with the measured kink angle. If, on the other hand, the critical bending angle ⁇ crit is exceeded, it is necessary to move to the desired curve so that the direction of travel is reversed at least once.
- the critical bending angle ( ⁇ crit ) is in the control unit according to the relationship
- the critical buckling angle ((X k ⁇ t) can also only as a function of the maximum adjustable front axle steering angle ⁇ F max and the geometric vehicle sizes L 1 , L 2 and L 3 according to the relationship
- a Limit value falls below.
- a safety distance to the critical bending angle ⁇ krit can be defined.
- a measure to be taken is an indication to the driver that the critical bending angle is reached or the limit is exceeded, a recommendation or request to initiate a countermeasure and / or the application of an actuator in the vehicle, in particular a steering actuator into consideration.
Landscapes
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Abstract
In a method for performing a steering operation in a vehicle (1) having a trailer (2) during backward travel, the current actual articulation angle between the vehicle and the trailer is determined. A critical articulation angle is determined as a function of the maximum adjustable steering wheel angle, wherein the critical articulation angle designates the angle at which the vehicle, including the trailer, follows a desired trajectory via steering angles of the vehicle and without reversal of the vehicle direction. If the difference between the actual articulation angle and the critical articulation angle drops below a limit value, a signal is generated.
Description
BeSchreibungDescription
Titeltitle
Verfahren zur Durchführung eines Lenkvorganges in einem Fahrzeug mit AnhängerMethod for carrying out a steering operation in a vehicle with a trailer
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Durchführung eines Lenkvorganges in einem Fahrzeug mit Anhänger.The invention relates to a method for carrying out a steering operation in a vehicle with a trailer.
Stand der TechnikState of the art
Bei Fahrzeugen, die einen über eine Kupplung angehängten Anhänger aufweisen - so genannte Gespanne -, stellt sich insbesondere bei Rückwärtsfahrten das Problem, dass der Knickwinkel zwischen dem Anhänger und dem Fahrzeug einen zusätzlichen Freiheitsgrad darstellt, der bei rückwärts durchfahrenen Kurven zu einem Wegknicken des Anhängers nach innen oder außen führen kann. Um dies zu vermeiden, muss der Fahrer zunächst den Knickwinkel einstellen und danach das Heck des Fahrzeugs in die Kurve einlenken, was koordinierte Lenkbewegungen in unterschiedliche Richtungen und damit einhergehend eine längere Wegstrecke erforderlich macht. Dieses Problem verschärft sich noch bei ungünstigen Bedingungen, beispielsweise bei langen Fahrzeugen und kurzen Anhängern oder beim Manövrieren in schwierigen Situationen wie z.B. in engen und kurvigen Fahrbahnen; in diesen Situationen ist oftmals ein Rangieren mit mehrfachem Wechsel zwischen Vorwärts- und Rückwärtsfahrt erforderlich.On vehicles having a trailer attached via a coupling - so-called carriages - the problem arises, in particular when driving backwards, that the angle of articulation between the trailer and the vehicle represents an additional degree of freedom, which in the case of reversed curves causes the trailer to buckle inside or outside. To avoid this, the driver must first adjust the kink angle and then steer the rear of the vehicle into the curve, which requires coordinated steering movements in different directions and thus a longer distance required. This problem is aggravated even in adverse conditions, such as long vehicles and short trailers or maneuvering in difficult situations such as. in narrow and winding lanes; In these situations, shunting with multiple changes between forward and reverse is often required.
In der DE 10 2004 025 252 Al wird ein Verfahren zur Bestimmung des Knickwinkels zwischen einem Fahrzeug und einem Anhänger beschrieben, bei dem optische Sender an einer Frontfläche des Fahrzeuges angeordnet sind, die Signale zu Reflektoren am
Anhänger senden, wobei aus den reflektierten Signalen der Knickwinkel bestimmt wird. Die Bestimmung des Knickwinkels wird einer Regelung bei Rückwärtsfahrt zugrunde gelegt, bei der der Fahrer mittels eines Fahrerassistenzsystems unterstützt wird.In DE 10 2004 025 252 Al a method for determining the bending angle between a vehicle and a trailer is described in which optical transmitters are arranged on a front surface of the vehicle, the signals to reflectors on Send trailer, which is determined from the reflected signals of the bending angle. The determination of the bending angle is based on a control in reverse, in which the driver is assisted by means of a driver assistance system.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Rückwärtsfahren bei Fahrzeugen mit Anhänger zu vereinfachen.The invention has for its object to simplify reversing vehicles with trailer.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.This object is achieved with the features of claim 1. The dependent claims indicate expedient developments.
Zur Durchführung des Lenkvorganges in einem Fahrzeug, an das ein Anhänger angehängt ist, während des Rückwärtsfahrens wird zunächst aktuelle Ist-Knickwinkel ermittelt, der den Winkel zwischen der Längsachse des Fahrzeugs und der Längsachse des Anhängers darstellt. Unter Berücksichtigung geometrischer Fahrzeuggrößen wird ein kritischer Knickwinkel bestimmt, mit dem derjenige Winkel bezeichnet wird, bei dem das Fahrzeug einschließlich Anhänger gerade noch über Lenkeinschläge des Fahrzeugs und ohne Umkehrung der Fahrzeugrichtung einer gewünschten Trajektorie folgt. Dieser kritische Knickwinkel ist insbesondere bei Fahrzeugen mit einem Vorderachslenksystem allein als Funktion des maximal einstellbaren Lenkradwinkels zu ermitteln, wohingegen bei Fahrzeugen, die über ein zusätzliches Hinterachslenksystem verfügen, der kritische Knickwinkel zusätzlich als Funktion des maximal einstellbaren Hinterachslenkwinkels zu bestimmen ist.To carry out the steering operation in a vehicle to which a trailer is attached during reverse driving, first the current actual bending angle is determined, which represents the angle between the longitudinal axis of the vehicle and the longitudinal axis of the trailer. Taking into account geometric vehicle sizes, a critical angle of articulation is determined by which the angle at which the vehicle, including trailer, just follows steering angles of the vehicle and without reversing the vehicle direction, follows a desired trajectory. This critical articulation angle is to be determined in particular for vehicles with a front-axle steering system alone as a function of the maximum adjustable steering wheel angle, whereas for vehicles having an additional rear-axle steering system, the critical articulation angle must additionally be determined as a function of the maximum adjustable rear axle steering angle.
Der kritische Lenkwinkel, der lediglich einmal berechnet werden muss, wird einem Vergleich mit dem tatsächlichen Ist-Knickwinkel zur Auslösung weiterer Maßnahmen zugrunde gelegt. Wird bei dem Vergleich des Ist-Knickwinkels mit dem kritischen Knickwinkel festgestellt, dass die Differenz einen Grenzwert unterschreitet bzw. dass der tatsächliche Knickwinkel den kritischen
Knickwinkel erreicht hat bzw. überschreitet, so wird ein Signal erzeugt. In diesem Fall ist die Grenze erreicht, dass über das Lenksystem des Fahrzeuges noch eine Stabilisierung und somit eine weitere Rückwärtsfahrt entlang der gewünschten Trajektorie erreicht und ein unerwünschtes Ausknicken des Anhängers bezogen auf das Fahrzeug verhindert wird. Über die Größe des Differenzgrenzwertes, der zwischen dem tatsächlichen Ist- Knickwinkel und dem kritischen Knickwinkel liegen darf, kann ein Sicherheitsabstand festgelegt werden, der von dem Fahrzeug bzw. dem Anhänger gerade noch erreicht werden darf.The critical steering angle, which only has to be calculated once, is based on a comparison with the actual actual bending angle for triggering further measures. Is found in the comparison of the actual bending angle with the critical bending angle that the difference falls below a limit or that the actual bending angle of the critical Has reached or exceeds kink angle, so a signal is generated. In this case, the limit is reached that the steering system of the vehicle stabilization and thus a further reversing achieved along the desired trajectory and unwanted buckling of the trailer is prevented relative to the vehicle. The size of the differential limit, which may be between the actual actual kink angle and the critical kink angle, may be used to set a safe distance that may just be reached by the vehicle or trailer.
Beim Erreichen bzw. Überschreiten des Grenzwerts wird ein Signal erzeugt, das zur Weiterverarbeitung herangezogen und zur Erzeugung verschiedener Konsequenzen genutzt werden kann. Gemäß einer ersten Maßnahmenstufe ist vorgesehen, dass als Signal ein Warnsignal erzeugt wird, um dem Fahrer einen Hinweis auf Erreichen bzw. Überschreiten des kritischen Knickwinkels zu geben, so dass der Fahrer in der Lage ist, rechtzeitig Gegenmaßnahmen zu ergreifen und ein unkontrolliertes Ausschlagen mit erheblich vergrößertem Knickwinkel zwischen Anhänger und Fahrzeug zu vermeiden. Dieses Warnsignal kann dem Fahrer auf verschiedene Arten zur Anzeige gebracht werden, so z.B. auf akustischem, optischem oder haptischem Wege, wobei im letztgenannten Fall beispielsweise Lenkradvibrationen in Betracht kommen.When reaching or exceeding the limit value, a signal is generated which can be used for further processing and used to generate various consequences. According to a first measure level is provided that a warning signal is generated as a signal to give the driver an indication of reaching or exceeding the critical kink angle, so that the driver is able to take timely countermeasures and an uncontrolled knockout with considerable to avoid increased bending angle between trailer and vehicle. This warning signal can be displayed to the driver in various ways, e.g. on acoustic, optical or haptic ways, in the latter case, for example, Lenkradvibrationen come into consideration.
Als zweite Maßnahmenstufe wird dem Fahrer nicht nur die Tatsache des Erreichens bzw. Überschreitens des kritischen Knickwinkels angezeigt, sondern sogleich eine Korrekturmaßnahme zur Anzeige gebracht, insbesondere die Richtung eines Korrektur- Lenkwinkeleinschlags empfohlen. Insbesondere bei verhältnismäßig unerfahrenen Fahrern stellt dies eine erhebliche Erleichterung und Hilfe dar, da dem Fahrer die Lenkrichtung angezeigt wird, die zum Vermeiden kritischer Situationen eingeschlagen werden soll. Gegebenenfalls kann zusätzlich zur Richtung auch die Größe des Lenkwinkelausschlages angezeigt werden.
- A -As a second measure level, the driver is not only the fact of reaching or exceeding the critical kink angle displayed, but immediately brought a corrective action for display, in particular the direction of a correction steering angle impact recommended. In particular, for relatively inexperienced drivers, this represents a considerable relief and help, since the driver is the steering direction is displayed, which should be taken to avoid critical situations. Optionally, in addition to the direction and the size of the steering angle deflection can be displayed. - A -
AIs dritte Maßnahmenstufe, die entweder für sich alleine genommen oder in Zusammenhang mit den vorgenannten Maßnahmen durchgeführt werden kann, wird über das erzeugte Signal ein Aktuator im Lenksystem beaufschlagt, um selbsttätig einen Lenkwinkel im System zu verstellen. Zusätzlich oder alternativ ist es aber auch möglich, einen sonstigen Aktuator im Fahrzeug zu beaufschlagen, beispielsweise das Bremssystem zu betätigen, um das Fahrzeug zum Stillstand zu bringen, bevor der Knickwinkel in unzulässiger Weise weiter vergrößert wird. Bei dem beaufschlagten Aktuator kann es sich um ein Stellglied imAIs third level of action, which can be taken either alone or in connection with the above measures, is applied via the signal generated an actuator in the steering system to automatically adjust a steering angle in the system. Additionally or alternatively, it is also possible to act on another actuator in the vehicle, for example, to operate the brake system to bring the vehicle to a halt before the bending angle is further increased in an inadmissible manner. The acted upon actuator may be an actuator in
Fahrzeug und/oder im Anhänger handeln. Bevorzugt wird jedoch ein Lenkaktuator im Fahrzeug verstellt, wobei im Falle eines einstellbaren Hinterachslenksystems der Hinterachslenkwinkel und im Falle eines Überlagerungslenkgetriebes im Vorderachslenksystem ein überlagerbarer Zusatzlenkwinkel eingestellt wird.Vehicle and / or trailer. Preferably, however, a steering actuator is adjusted in the vehicle, wherein in the case of an adjustable Hinterachslenksystems the Hinterachslenkwinkel and in the case of a superposition steering gear in Vorderachslenksystem a superimposable additional steering angle is set.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann in einem Fahrzeugassistenzsystem realisiert werden, das im Fahrzeug eingebaut ist und insbesondere beim Rückwärtsfahren aktiviert wird. Zusätzlich zu dem Vorteil, ein unerwünschtes Einknicken des Anhängers bei Rückwärtsfahrt zu vermeiden, können auch kleinere Kurvenradien als bei aus dem Stand der Technik bekannten Ausführungen realisiert werden.The method according to the invention can be implemented in a vehicle assistance system which is installed in the vehicle and, in particular, is activated when reversing. In addition to the advantage of avoiding unwanted buckling of the trailer when reversing, smaller curve radii than in the prior art known embodiments can be realized.
Grundsätzlich wird zur Durchführung des Verfahrens als Zustandsgröße lediglich der aktuelle Ist-Knickwinkel zwischen Fahrzeug und Anhänger benötigt. Darüber hinaus ist die Kenntnis geometrischer Fahrzeuggrößen erforderlich, die jedoch als feste Werte abgespeichert werden können, da sie im laufenden Betrieb nicht geändert werden. Die Ermittlung des aktuellen Ist- Knickwinkels erfolgt vorteilhaft über entsprechende Sensoren.Basically, only the current actual bending angle between the vehicle and the trailer is needed to perform the method as a state variable. In addition, the knowledge of geometric vehicle sizes is required, but they can be stored as fixed values, since they are not changed during operation. The determination of the current actual bending angle is advantageously carried out via corresponding sensors.
Zur Durchführung des Verfahrens ist ein Regel- bzw. Steuergerät vorgesehen, dem der aktuelle Ist-Knickwinkel alsTo carry out the method, a control or control device is provided, which the current actual bending angle as
Eingangsinformation zugeführt wird und in dem auch die Fahrzeuggeometriedaten abgespeichert sind. In dem Regel- bzw.
Steuergerät ist die Berechnungsvorschrift zur Ermittlung des kritischen Knickwinkels hinterlegt bzw. der kritische Knickwinkel abgespeichert; nach der Bestimmung des kritischen Knickwinkels erfolgt ein Vergleich mit dem Ist-Knickwinkel und die Ausgabe eines Signals, falls die Differenz von Ist- Knickwinkel und kritischem Knickwinkel einen Grenzwert unterschreitet oder falls der Ist-Knickwinkel den kritischen Knickwinkel erreicht bzw. überschreitet (Grenzwert gleich Null). Das Signal hat die Funktion einen Stellsignals, das je nach realisierter Betätigungsstufe als Warnsignal oder alsInput information is supplied and in which also the Fahrzeuggeometriedaten are stored. In the rule or Control unit is the calculation rule stored to determine the critical kink angle or the critical kink angle stored; After the critical bending angle has been determined, a comparison is made with the actual bending angle and the output of a signal if the difference between the actual buckling angle and the critical buckling angle falls below a limit value or if the actual buckling angle reaches or exceeds the critical buckling angle (limit value zero) ). The signal has the function of a control signal, depending on the realized actuation level as a warning signal or as
Aufforderungssignal an den Fahrer zur Anzeige gebracht oder einem Aktuator zur Verstellung zugeführt wird.Request signal to the driver displayed or supplied to an actuator for adjustment.
Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:Further advantages and expedient embodiments can be taken from the further claims, the description of the figures and the drawings. Show it:
Fig. 1 ein Fahrzeug mit einem über eine Kupplung angehängten Anhänger, wobei das Fahrzeug mit einem Vorderachslenksystem und einem einstellbarenFig. 1 shows a vehicle with a trailer attached via a coupling, wherein the vehicle with a Vorderachslenksystem and an adjustable
Hinterachslenksystem ausgestattet ist, bei dessen Betätigung die Hinterräder mit einem Lenkwinkel beaufschlagt werden, und wobei der Anhänger gegenüber dem Fahrzeug einen Knickwinkel aufweist,Rear axle steering system is equipped, the actuation of which the rear wheels are acted upon by a steering angle, and wherein the trailer relative to the vehicle has a bending angle,
Fig. 2 das Fahrzeug und der Anhänger beim Durchfahren einer Kurve bei Rückwärtsfahrt mit einer Darstellung in zwei unterschiedlichen Positionen.Fig. 2 shows the vehicle and the trailer when driving through a curve when reversing with a representation in two different positions.
Bei dem in den Figuren dargestellten Fahrzeug 1 handelt es sich entweder um einen Personenkraftwagen oder um ein Nutzfahrzeug. An das Fahrzeug 1 ist über eine Kupplung 3 ein Anhänger 2 angehängt, so dass ein Gliederzug bzw. Gespann entsteht. Das Fahrzeug 1 ist mit einem Vorderachslenksystem 4 und zusätzlich mit einem Hinterachslenksystem 6 ausgestattet, wobei über dasThe vehicle 1 shown in the figures is either a passenger car or a commercial vehicle. To the vehicle 1, a trailer 2 is attached via a coupling 3, so that an articulated train or team arises. The vehicle 1 is equipped with a Vorderachslenksystem 4 and additionally with a Hinterachslenksystem 6, wherein over the
Vorderachslenksystem 4 ein Vorderachslenkwinkel δF und über das Hinterachslenksystem 6 ein Hinterachslenkwinkel δR einstellbar
ist. Der Fahrer gibt über eine als Lenkrad 10 ausgeführte Lenkhandhabe eine Fahrerlenkvorgabe vor, bei der es sich im Falle eines Lenkrades um den Lenkradwinkel δL handelt. Dieser Lenkradwinkel δL wird über eine Lenkwelle, ein Lenkgetriebe und ein Lenkgestänge auf die lenkbaren Vorderräder 5 übertragen, in denen sich der gewünschte Vorderachslenkwinkel δF einstellt.Vorderachslenksystem 4 a Vorderachslenkwinkel δ F and the Hinterachslenksystem 6 a Hinterachslenkwinkel δ R adjustable is. The driver provides via a designed as a steering wheel 10 steering handle before a driver's steering target, which is in the case of a steering wheel to the steering wheel angle δ L. This steering wheel angle δ L is transmitted via a steering shaft, a steering gear and a steering linkage to the steerable front wheels 5, in which the desired Vorderachslenkwinkel δ F adjusts.
Es kann zweckmäßig sein, das Vorderachslenksystem 4 mit einem Überlagerungslenkgetriebe und einem zugeordneten Stellglied auszustatten, was als AFS - Aktive Front Steering bekannt ist, um dem vom Fahrer vorgegebenen Lenkwinkel δL einen Überlagerungslenkwinkel zu überlagern. Hierdurch ist es möglich, die Fahrerlenkvorgabe zu modifizieren.It may be expedient to equip the Vorderachslenksystem 4 with a superposition steering gear and an associated actuator, which is known as AFS - Active Front Steering in order to superimpose the steering angle δ L specified by the driver a superposition steering angle. This makes it possible to modify the driver's steering specification.
Das aktive Hinterachslenksystem 6 umfasst die lenkbarenThe active rear axle steering system 6 comprises the steerable
Hinterräder 7, die mit dem Hinterachslenkwinkel δR zu verstellen sind. Das Hinterachslenksystem 6 ist vorteilhafterweise kinematisch unabhängig vom Vorderachslenksystem 4 ausgebildet, es gibt keine Zwangskopplung zwischen dem Vorderachslenkwinkel δF und dem Hinterachslenkwinkel δR. Der Hinterachslenkwinkel δR wird über einen dem Hinterachslenksystem zugeordneten Aktuator eingestellt, der über Stellsignale einer Regel- bzw. Steuereinheit beaufschlagt wird, insbesondere als Funktion aktueller Fahrzeugzustands- und Betriebsgrößen. Der Aktuator wird entweder in der Weise angesteuert, dass derRear wheels 7, which are to be adjusted with the Hinterachslenkwinkel δ R. The rear axle steering system 6 is advantageously kinematically independent of the front axle steering system 4, there is no forced coupling between the front axle steering angle δ F and the rear axle steering angle δ R. The Hinterachslenkwinkel δ R is set via a the Hinterachslenksystem associated actuator, which is acted upon by control signals of a control unit, in particular as a function of current Fahrzeugzustands- and operating variables. The actuator is driven either in such a way that the
Hinterachslenkwinkel immer eine fest vorgegebene Funktion des Vorderachslenkwinkels ist, also nicht situationsabhängig eingestellt wird. Es ist aber auch möglich, den Hinterachslenkwinkel durch eine entsprechende Ansteuerung des Aktuators situationsabhängig einzustellen.Hinterachslenkwinkel is always a fixed function of the Vorderachslenkwinkels, so is not set depending on the situation. But it is also possible to adjust the Hinterachslenkwinkel by a corresponding control of the actuator depending on the situation.
Der Anhänger 2 ist im Ausführungsbeispiel einachsig ausgeführt und besitzt eine Anhängerachse 8 mit Anhängerrädern 9. Gegebenenfalls kommt auch eine Ausführung des Anhängers mit zwei eng beabstandeten Anhängerachsen in Betracht, die insbesondere höchstens einen Meter auseinander liegen, kinematisch gleich zu werten sind und eine virtuelle Achse aufweisen, die in der Mitte
der beiden realen Achsen liegt. Als zusätzlichen Freiheitsgrad weist der Anhänger einen Knickwinkel α auf, der als Winkel zwischen der Längsachse 11 des Fahrzeugs 1 und der Längsachse 12 des Anhängers 2 definiert ist.The trailer 2 is designed uniaxial in the embodiment and has a trailer axle 8 with trailer wheels 9. Optionally, an embodiment of the trailer with two closely spaced trailer axles into consideration, in particular at most one meter apart, are kinematically equal and have a virtual axis that in the middle the two real axes lies. As an additional degree of freedom, the trailer has an articulation angle α, which is defined as an angle between the longitudinal axis 11 of the vehicle 1 and the longitudinal axis 12 of the trailer 2.
Die Fahrzeuggeometrien werden zum einen im Fahrzeug 1 über den Achsabstand L1 zwischen Vorderachse und Hinterachse sowie den Abstand L3 zwischen der Hinterachse und der Kupplung 3 bestimmt. Im Anhänger 2 ist der Abstand zwischen der Kupplung 3 und der Anhängerachse 8 mit L2 bezeichnet.The vehicle geometries are determined on the one hand in the vehicle 1 via the axial distance L 1 between the front axle and rear axle and the distance L 3 between the rear axle and the clutch 3. In the trailer 2, the distance between the clutch 3 and the trailer axle 8 is denoted by L 2 .
Das Durchfahren einer Kurve bei Rückwärtsfahrt ist in Fig. 2 dargestellt. Über das Lenkrad 10 gibt der Fahrer den Lenkradwinkel δL vor, der gemäß der Lenkgeometrie in den Vorderachslenkwinkel δF an den Vorderrädern 5 umgesetzt wird. In einem Fahrerassistenzsystem wird als Funktion des Lenkradwinkels δL bzw. des Vorderachslenkwinkels δF der Aktuator zur Einstellung des Hinterachslenkwinkels δR im Hinterachslenksystem betätigt. Die Einstellung des Hinterachslenkwinkels sowie ggf. eines Überlagerungslenkwinkels im Vorderachslenksystem kann auch zur Vermeidung kritischer Knickwinkel α während der Rückwärtsfahrt durchgeführt werden.The passage through a curve when reversing is shown in FIG. 2. Via the steering wheel 10, the driver presets the steering wheel angle δ L , which is converted according to the steering geometry into the front axle steering angle δ F at the front wheels 5. In a driver assistance system, the actuator for adjusting the rear axle steering angle δ R in the rear axle steering system is actuated as a function of the steering wheel angle δ L or of the front axle steering angle δ F. The adjustment of the Hinterachslenkwinkels and possibly a superposition steering angle in the front axle steering system can also be performed to avoid critical bending angle α during reverse travel.
In Fig. 2 ist das Fahrzeug 1 mit Anhänger 2 zu Beginn der Kurvenfahrt mit gestrichelter Linie dargestellt, wohingegen Fahrzeug 1 und Hänger 2 mit durchgezogener Linie während des Durchfahrens einer Kurve in Rückwärtsrichtung dargestellt sind. Die zu durchfahrende Kurve weist in der in der Zeichnung dargestellten momentanen Position den Radius R und den momentanen Mittelpunkt M auf.In Fig. 2, the vehicle 1 is shown with trailer 2 at the beginning of the curve with a dashed line, whereas vehicle 1 and trailer 2 are shown by a solid line during passage through a curve in the reverse direction. The curve to be traversed has the radius R and the instantaneous center M in the instantaneous position shown in the drawing.
Zur Vermeidung unzulässig hoher und kritischer Knickwinkel
werden permanent die aktuellen, vom Fahrer vorgegebenen Lenkradwinkel δL sowie die aktuellen Ist-Knickwinkel αist ermittelt bzw. gemessen. In einem Regel- bzw. Steuergerät desTo avoid unacceptably high and critical kink angles are permanently the current, predetermined by the driver steering wheel angle δ L and the current actual bending angle α is determined or measured. In a control unit of the
Lenksystems wird der kritische Knickwinkel αkrit, der denjenigen Winkel bezeichnet, bei dem das Fahrzeug einschließlich dem
Anhänger gerade noch über Lenkeinschläge und ohne Umkehrung der Fahrzeugrichtung einer gewünschten Trajektorie folgt, mit dem gemessenen Knickwinkel verglichen. Wird dagegen der kritische Knickwinkel αkrit überschritten, muss zum Durchfahren der gewünschten Kurve rangiert werden, also zumindest einmal die Fahrtrichtung umgekehrt werden.Steering system is the critical bending angle α crit , which denotes the angle at which the vehicle including the Trailer follows just about steering angles and without reversing the vehicle direction of a desired trajectory, compared with the measured kink angle. If, on the other hand, the critical bending angle α crit is exceeded, it is necessary to move to the desired curve so that the direction of travel is reversed at least once.
Der kritische Knickwinkel (αkrit) wird im Regel- bzw. Steuergerät gemäß der BeziehungThe critical bending angle (α crit ) is in the control unit according to the relationship
L7 α*π, = arcsm + öR L 7 α * π, = arcsm + δ R
LL
+ L3 + L1 tanδjp tanδ^ -tanδ^ tanδ^ - tanδ^+ L 3 + L 1 tanδjp tanδ ^ -tanδ ^ tanδ ^ - tanδ ^
L,L,
+ arcsm+ arcsm
L L1 tanδ^* LL 1 tanδ ^ *
+ L3 + tanδ^ -tanδ^ tanδ^ -tanδ^+ L 3 + tanδ ^ -tanδ ^ tanδ ^ -tanδ ^
als Funktion des maximal einstellbaren Vorderachslenkwinkels δF max, des maximal einstellbaren Hinterachslenkwinkels δR max und der geometrischen Fahrzeuggrößen L1, L2 und L3 berechnet.as a function of the maximum adjustable Vorderachslenkwinkels δ F max , the maximum adjustable Hinterachslenkwinkels δ R max and the geometric vehicle sizes L 1 , L 2 and L 3 calculated.
Falls kein Hinterachslenksystem mit einstellbarem Hinterachslenkwinkels δR vorgesehen ist, kann der kritische Knickwinkel ((Xkπt) auch lediglich als Funktion des maximal einstellbaren Vorderachslenkwinkels δF max und der geometrischen Fahrzeuggrößen L1, L2 und L3 gemäß der BeziehungIf no rear axle steering system with adjustable rear axle steering angle δ R is provided, the critical buckling angle ((X k πt) can also only as a function of the maximum adjustable front axle steering angle δ F max and the geometric vehicle sizes L 1 , L 2 and L 3 according to the relationship
L, tanδL, tan
«An, = arcsm + arctan| 3 " """" F «An, = arcsm + arctan | 3 """" F
L tanδT" +v
berechnet werden. Dieser Zusammenhang ist auch durch trigonometrische Umformung aus der vorgenannten Beziehung für den kritischen Knickwinkel αkrit in Abhängigkeit des auf Null gesetzten maximalen Hinterachslenkwinkels δR max herzuleiten.L tanδT "+ v be calculated. This relationship can also be deduced by trigonometric transformation from the aforementioned relationship for the critical bending angle α crit as a function of the maximum rear steering angle δ R max set to zero.
Bei Kenntnis des kritischen Knickwinkels αkrit wird im Regel- und Steuergerät fortlaufend ein Vergleich mit dem aktuellen Ist- Knickwinkel αist durchgeführt, wobei Maßnahmen für den Fall getroffen werden, dass die Differenz von Ist-Knickwinkel αist und kritischem Knickwinkel αkrit einen Grenzwert unterschreitet. Je nach Höhe dieses Grenzwertes, der ggf. auch auf Null gesetzt werden kann, kann ein Sicherheitsabstand zum kritischen Knickwinkel αkrit definiert werden. Als zu treffende Maßnahme kommt eine Anzeige für den Fahrer, dass der kritische Knickwinkel erreicht bzw. der Grenzwert unterschritten wird, einen Empfehlung bzw. Aufforderung zur Einleitung einer Gegenmaßnahme und/oder die Beaufschlagung eines Aktuators im Fahrzeug, insbesondere eines Lenkaktuators in Betracht.
, In regard to the critical buckling angle crit α in the regulation and control device continuously comparing the current actual kink angle α is t conducted, whereby measures for the case made that the difference between the actual bend angle is α and critical bending angle α crit a Limit value falls below. Depending on the height of this limit value, which may also be set to zero, a safety distance to the critical bending angle α krit can be defined. As a measure to be taken is an indication to the driver that the critical bending angle is reached or the limit is exceeded, a recommendation or request to initiate a countermeasure and / or the application of an actuator in the vehicle, in particular a steering actuator into consideration.
Claims
1. Verfahren zur Durchführung eines Lenkvorganges in einem Fahrzeug (1) mit Anhänger (2) bei Rückwärtsfahrt, wobei das Fahrzeug (1) mit einem Vorderachslenksystem (4) zur Einstellung eines Vorderachslenkwinkels (δF) ausgestattet ist, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:1. A method for carrying out a steering operation in a vehicle (1) with trailer (2) in reverse, wherein the vehicle (1) with a Vorderachslenksystem (4) for setting a Vorderachslenkwinkels (δ F ) is characterized by the following steps:
Bestimmen eines kritischen Knickwinkels (αkrit) als Funktion des maximal einstellbaren Lenkradwinkels (δL max) , wobei der kritische Knickwinkel (αkrit) denjenigen Winkel bezeichnet, bei dem das Fahrzeug (1) einschließlich Anhänger (2) über Lenkeinschläge des Fahrzeugs (1) und ohne Umkehrung der Fahrzeugrichtung einer gewünschten Trajektorie folgt, Ermitteln des aktuellen Ist-Knickwinkels (0Clst) zwischen der Längsachse (11) des Fahrzeugs (1) und der Längsachse (12) des Anhängers (2), - Vergleichen des Ist-Knickwinkels (0Clst) mit dem kritischen Knickwinkel ((Xkπt) und Erzeugen eines Signals, falls die Differenz von Ist-Knickwinkel (0Clst) und kritischem Knickwinkel (αkrit) einen Grenzwert unterschreitet.Determining a critical kink angle (α crit ) as a function of the maximum adjustable steering wheel angle (δ L max ), wherein the critical kink angle (α crit ) denotes the angle at which the vehicle (1) including trailer (2) via steering angles of the vehicle (1 ) and without reversing the vehicle direction follows a desired trajectory, determining the current actual kink angle (0C lst ) between the longitudinal axis (11) of the vehicle (1) and the longitudinal axis (12) of the trailer (2), - comparing the actual kink angle (0C lst ) with the critical kink angle ((Xkπt)) and generating a signal if the difference between the actual kink angle (0C lst ) and the critical kink angle (α krit ) falls below a threshold value.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der kritische Knickwinkel (αkrit) als Funktion des maximal einstellbaren Vorderachslenkwinkels (δF max) und geometrischer Fahrzeuggrößen (Li, L2, L3) gemäß der Beziehung2. The method according to claim 1, characterized in that the critical bending angle (α krit ) as a function of the maximum adjustable Vorderachslenkwinkels (δ F max ) and geometric vehicle sizes (Li, L 2 , L 3 ) according to the relationship
δ m F den maximal einstellbaren Vorderachslenkwinkelδ m F is the maximum adjustable front axle steering angle
Li den Achsabstand im Fahrzeug L2 den Abstand vom Kupplungspunkt im Fahrzeug zurLi the distance between the axles in the vehicle L 2 the distance from the coupling point in the vehicle to
Anhängerachsetrailer axle
L3 den Abstand zwischen Hinterachse und KupplungspunktL 3 is the distance between the rear axle and the coupling point
bezeichnet und der maximale Vorderachslenkwinkel (δF max) über einen feststehenden kinematischen Zusammenhang aus dem maximalen Lenkradwinkel (δL max) ermittelbar ist.is designated and the maximum Vorderachslenkwinkel (δ F max ) via a fixed kinematic relationship from the maximum steering wheel angle (δ L max ) can be determined.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass für den Fall, dass ein über einen Aktuator einstellbares Hinterachslenksystem (6) im Fahrzeug (1) vorgesehen ist, der kritische Knickwinkel (αkrit) als Funktion des maximal einstellbaren Vorderachslenkwinkels (δF max) , des maximal einstellbaren Hinterachslenkwinkels (δR max) und geometrischer Fahrzeuggrößen (Li, L2, L3) bestimmt wird.3. The method of claim 1 or 2, characterized in that in the event that an adjustable via an actuator Hinterachslenksystem (6) in the vehicle (1) is provided, the critical bending angle (α krit ) as a function of the maximum adjustable Vorderachslenkwinkels (δ F max ), the maximum adjustable Hinterachslenkwinkels (δ R max ) and geometric vehicle sizes (Li, L 2 , L 3 ) is determined.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der kritische Knickwinkel (αkrit! gemäß der Beziehung4. The method according to claim 3, characterized in that the critical bending angle (α crit ! In accordance with the relationship
L7 α*π, = arcsm + öR L 7 α * π, = arcsm + δ R
L,L,
+ L3 + L1 tanδjp tanδ^ -tanδ^ tanδ^ - tanδ^+ L 3 + L 1 tanδjp tanδ ^ -tanδ ^ tanδ ^ - tanδ ^
L,L,
+ arcsm+ arcsm
L L1 tanδT"LL 1 tanδT "
+ L3 + tanδ^ - tanδ^ tanδ^ - tanδ^+ L 3 + tanδ ^ - tanδ ^ tanδ ^ - tanδ ^
darstellbar ist. is representable.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das erzeugte Signal ein Warnsignal ist, das dem Fahrer mitgeteilt wird.5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the signal generated is a warning signal, which is communicated to the driver.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das erzeugte Signal ein Aufforderungssignal ist, das dem Fahrer mitgeteilt wird, um ihn zu einer Betätigung eines Fahrzeugsystems aufzufordern.6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the signal generated is a request signal, which is communicated to the driver in order to prompt him to actuate a vehicle system.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass dem Fahrer ein Korrektur- Lenkwinkeleinschlag angezeigt wird.7. The method according to claim 6, characterized in that the driver is displayed a correction steering angle.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass dem Fahrer eine Fahrtrichtungsänderungsempfehlung angezeigt wird.8. The method according to claim 6 or 7, characterized in that the driver a direction change recommendation is displayed.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das erzeugte Signal dem Fahrer auf akustischem, optischem und/oder haptischem Wege mitgeteilt wird.9. The method according to any one of claims 5 to 8, characterized in that the generated signal is communicated to the driver on an acoustic, optical and / or haptic way.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das erzeugte Signal zur Einstellung eines Aktuators im Fahrzeug (1) oder Anhänger (2) verwendet wird.10. The method according to any one of claims 1 to 9, characterized in that the signal generated for adjusting an actuator in the vehicle (1) or trailer (2) is used.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Lenkaktuator zur selbsttätigen Einstellung eines Lenkwinkels (δF, δR) im System beaufschlagt wird.11. The method according to claim 10, characterized in that at least one steering actuator for automatic adjustment of a steering angle (δ F , δ R ) is applied in the system.
12. Regel- bzw. Steuergerät zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11.12. control or control device for carrying out the method according to one of claims 1 to 11.
13. Lenksystem in einem Fahrzeug (1) mit einem Regel- bzw. Steuergerät zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei das Lenksystem ein13. Steering system in a vehicle (1) with a control or control device for performing the method according to one of Claims 1 to 11, wherein the steering system a
Vorderachslenksystem (4) umfasst, das über eine Lenkhandhabe (10) einstellbar ist.Front axle steering system (4), which is adjustable via a steering handle (10).
14. Lenksystem nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Lenksystem ein Hinterachslenksystem (6) umfasst, das über einen Aktuator einstellbar ist.14. Steering system according to claim 13, characterized in that the steering system comprises a Hinterachslenksystem (6) which is adjustable via an actuator.
15. Lenksystem nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass dem Vorderachslenksystem (4) ein Überlagerungsgetriebe (AFS) zugeordnet ist, über das ein Zusatzlenkwinkel einstellbar ist. 15. Steering system according to claim 13 or 14, characterized in that the front axle steering system (4) is associated with a superposition gear (AFS), via which an additional steering angle is adjustable.
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