Verfahren und Vorrichtung zur Stabilisierung eines aus einem Zugfahrzeug und einem Anhänger bestehenden Fahrzeuggespanns

Stand der Technik

Aus der DE 10 2005 028 787 AI ist ein System zur Gespannstabilisierung bekannt. Dieses umfasst eine Fahrzeuglenkung mit Lenkerunterstützung und eine Einrichtung zur Erkennung von kritischen Anhängerschwingungen. Bei Erkennung einer kritischen Anhängerschwingung erfolgt ein temporärer Eingriff in die Fahrzeuglenkung zur Gespannstabilisierung. Dieser kann passiv erfolgen, d.h. ohne eine vom Fahrer nicht beabsichtigte Lenkbewegung. Möglich ist jedoch auch ein aktiver Eingriff in die Lenkung im Sinne einer tatsächlichen

Lenkbewegung. Hierdurch wird die Fahrsicherheit beim Führen von Gespannen erhöht. Dieses System eignet sich besonders für Personenkraftfahrzeuge.

Offenbarung der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Stabilisierung eines aus einem

Zugfahrzeug und einem Anhänger bestehenden Fahrzeuggespanns bei

Schlingerbewegungen, bei dem

das Vorliegen einer Schlingerbewegung des Zugfahrzeugs detektiert wird, nach Überschreiten eines ersten Schwellenwertes durch die Amplitude einer die Schlingerbewegung kennzeichnenden oszillierenden

Schlingergröße ein fahrerunabhängiger Lenkungseingriff in die

Lenkaktuatorik des Zugfahrzeugs erfolgt und

nach Überschreiten eines zweiten Schwellenwertes durch die Amplitude der Schlingergröße ein fahrerunabhängiger Bremseingriff in die Bremsaktuatorik des Zugfahrzeugs erfolgt,

wobei der zweite Schwellenwert höher als der erste Schwellenwert gewählt ist. Durch die gestufte Vorgehensweise wird eine für den Fahrer besonders komfortable Gespannstabilisierung ermöglicht.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Lenkungseingriff nur durchgeführt wird, wenn das zeitliche Anwachsen des Amplitudenwertes der Schlingergröße so langsam ist, dass die

Amplitudendifferenz zweier aufeinanderfolgender Schwingungen einen

Schwellenwert nicht überschreitet.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der fahrerunabhängige Lenkungseingriff eine Verhärtung der Lenkung in

Richtung der oszillierenden Schlingergröße bzw. Gierratenschwingung darstellt. Durch die Verhärtung der Lenkung findet eine wirkungsvolle Dämpfung der vom Fahrer ungewollten Gierschwingungen des Fahrzeugs statt.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der fahrerunabhängige Lenkungseingriff ein Lenküberlagerungsmoment darstellt, welches jeweils entgegengesetzt der momentanen Richtung der oszillierenden Schlingergröße bzw. Gierratenschwingung gerichtet ist. Durch dieses

Lenküberlagerungsmoment wird der Fahrer angeleitet, phasenrichtig gegen die oszillierende Schlingergröße zu lenken.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Schlingergröße um die Differenz zwischen der Soll-Gierrate und der Ist-Gierrate des Zugfahrzeugs handelt. Diese Größen werden im Rahmen eines Fahrdynamikregelungssystems ohnehin erfasst und stehen deshalb ohne großen Zusatzaufwand zur Verfügung.

Eine andere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch

gekennzeichnet, dass es sich bei der Schlingergröße um die Ist-Gierrate des Zugfahrzeugs handelt.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der fahrerunabhängige Bremsgriff ein symmetrisches Bremsen des linken und rechten Rades wenigstens einer Fahrzeugachse darstellt. Damit wird eine gleichmäßige und rasche Verzögerung des Fahrzeugs erreicht bis die

Fahrzeuggeschwindigkeit unter einen Schwellenwert sinkt, unterhalb von dem kein Anhängerpendeln mehr möglich ist. Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der fahrerunabhängige Bremseingriff ein wechselseitiges Bremsen des linken und rechten Rades wenigstens einer Fahrzeugachse darstellt, wobei die Phasenlage des wechselseitigen Bremsens so gewählt wird, dass das durch den Bremseingriff erzeugte oszillierende Giermoment um ungefähr 180 Grad phasenversetzt zu der oszillierenden Schlingergröße ist. Damit wird das durch das Schlingern entstehende Giermoment kompensiert und der Anhänger stabilisiert sich wieder.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der erste Schwellenwert so niedrig gewählt ist, dass noch keine kritische Schlingersituation für das Fahrzeuggespann vorliegt. Damit besteht eine hohe Wahrscheinlichkeit, dass allein durch die Lenkeingriffe eine Stabilisierung des Gespanns möglich ist und damit eine für den Fahrer weniger komfortable Stabilisierung durch geschwindigkeitsmindernde Bremseingriffe vermieden wird.

Weiter umfasst die Erfindung eine Vorrichtung, insbesondere ein Steuergerät, enthaltend Mittel, die zur Durchführung der erfindungsgemäßen Verfahren ausgestaltet sind. Unter dem Begriff der Mittel ist dabei insbesondere der Programmcode der erfindungsgemäßen Verfahren zu verstehen.

Die Zeichnung umfasst die Figuren 1 bis 3.

Fig. 1 zeigt den Zeitverlauf einer schnell aufklingenden Schwingung mit einem Amplitudensprung.

Fig. 2 zeigt eine langsam aufklingende Schwingung und die Regelbereiche für die Stabilisierung durch Bremsmaßnahmen und die Stabilisierung durch

Lenkmaßnahmen. Fig. 3 zeigt als Flussdiagramm den Ablauf einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Wichtig für die Erfindung ist die robuste und frühzeitige Erkennung von

Gespannschlingersituationen, welche durch dämpfende Lenkeingriffe stabilisiert werden können. Solche Fahrsituationen liegen dann vor, wenn die vom

Anhänger aufgebrachte Gierratenamplitude des Fahrzeugs nur langsam anwächst und keine Sprünge enthält.

In Figur 1 ist beispielhaft eine schnell anwachsende Schwingung mit einem Amplitudensprung dargestellt. Dazu ist in Abszissenrichtung die Zeit t aufgetragen und in Ordinatenrichtung die Gierrate vGi des Zugfahrzeugs.

Deutlich ist der Amplitudensprung ΔΑ zu erkennen, welcher ein schnelles Aufklingen der Schwingung kennzeichnet.

Die Anregelschwelle der stabilisierenden Lenkeingriffe liegt unterhalb der Anregelschwelle für Bremseingriffe, wodurch eine komfortable Stabilisierung des Gespanns ermöglicht wird und gleichzeitig kritische Situationen verhindert werden können. Dies ist in Fig. 2 dargestellt. Dort ist in Abszissenrichtung die Zeit t aufgetragen, in Ordinatenrichtung die Gierrate vGi des Zugfahrzeugs. Weiter sind in Figur 2 die beiden Gierratenbandbereiche 201 und 202 eingezeichnet. Liegt die Amplitude der Gierratenschwingung im Bereich 201, dann werden Lenkeingriffe zur Schwingungsdämpfung eingesetzt. Wächst die Amplitude jedoch noch weiter an und liegt im Bereich 202, dann werden stabilisierende Bremseingriffe eingesetzt.

Für die Lenkeingriffe zur Lenkunterstützung eignen sich verschiedene

Eingriffsstrategien:

die Lenkung wird temporär in diejenige Richtung verhärtet, welche entgegengesetzt dem durch die Gierratenschwingung induzierten

Lenkmoment gerichtet ist. Dadurch bleibt der Lenkwinkel unbeeinflusst von der Gierbewegung des Fahrzeugs.

Ein Überlagerungslenkmoment wird als Lenkempfehlung in der Form vorgegeben, dass das Gespann stabilisiert wird, wenn der Fahrer der Empfehlung folgt. Durch eine gleichzeitige oder nachgelagerte Verzögerung des Gespanns bis unter eine kritische Geschwindigkeit können harte Bremseingriffe vermeiden werden. Stattdessen kann die Verzögerung wahlweise durch

Motormomentenanpassungen oder leichte Bremseingriffe hervorgerufen werden.

In Fig. 3 ist der Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Nach dem Start des Verfahrens in Block 300 wird in Block 301 das Vorliegen einer Schlingerbewegung des Zugfahrzeugs detektiert. Liegt keine

Schlingerbewegung vor, dann wird zu Block 300 zurückgegangen. Liegt eine Schlingerbewegung vor, dann wird in Block 302 abgefragt, ob deren Amplitude einen ersten Schwellenwert überschreitet. Ist dies nicht der Fall, dann wird zu Block 300 zurückgekehrt. Ist dies jedoch der Fall, dann wird in Block 303 ein fahrerunabhängiger Lenkungseingriff in die Lenkaktuatorik des Zugfahrzeugs durchgeführt. In Block 304 wird danach abgefragt, ob die Amplitude der Schlingergröße einen zweiten Schwellenwert überschreitet. Ist dies nicht der Fall, dann wird zum Eingang von Block 302 zurückgesprungen. Ist dies jedoch der Fall, dann erfolgt in Block 305 ein fahrerunabhängiger Bremseingriff in die Bremsaktuatorik des Zugfahrzeugs. Der zweite Schwellenwert ist dabei größer als der erste Schwellenwert. In Block 306 endet das Verfahren.