Fahrzeuganhängers für ein Zuqfahrzeuq

Der vorliegende Ansatz bezieht sich auf eine Kompensationsvorrichtung zum Kom pensieren einer Anhängerschwingung eines Fahrzeuganhängers für ein Zugfahr zeug.

Die WO 2006/000578 A1 beschreibt ein Verfahren zum Stabilisieren eines Zugfahr zeugs.

Vor diesem Hintergrund schafft der vorliegende Ansatz eine verbesserte Kompensa tionsvorrichtung zum Kompensieren einer Anhängerschwingung eines Fahrzeugan hängers für ein Zugfahrzeug, ein verbessertes Verfahren zum Kompensieren einer Anhängerschwingung eines Fahrzeuganhängers für ein Zugfahrzeug und ein Hinter achslenksystem gemäß den Hauptansprüchen. Vorteilhafte Ausgestaltungen erge ben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.

Die mit dem vorgestellten Ansatz erreichbaren Vorteile bestehen darin, dass eine An hängerschwingung eines Fahrzeuganhängers besonders sicher erkannt und unter Verwendung einer Hinterachslenkvorrichtung eines Zugfahrzeugs verhindert oder zu mindest reduziert werden kann.

Eine Kompensationsvorrichtung zum Kompensieren einer Anhängerschwingung ei nes Fahrzeuganhängers für ein Zugfahrzeug weist eine Einleseschnittstelle und eine Kompensationseinrichtung auf. Die Einleseschnittstelle ist ausgebildet, um ein Fahr zeuggierratensignal einzulesen, das eine Fahrzeuggierrate und/oder Fahrzeuggierra tenänderung des Zugfahrzeugs repräsentiert. Die Kompensationseinrichtung ist aus gebildet, um einen Überlagerungswinkel zum Überlagern eines Hinterachslenkwin kels des Zugfahrzeugs zu bestimmen, wenn zumindest die Fahrzeuggierrate und/ oder Fahrzeuggierratenänderung innerhalb eines definierten Fahrzeuggierraten- Schwingbereichs liegt, und/oder den Überlagerungswinkel als ein Überlagerungswin kelsignal an eine Hinterachslenkvorrichtung des Zugfahrzeugs auszugeben, um die Kompensation der Anhängerschwingung zu ermöglichen. Bei der Nutzung eines Zugfahrzeugs mit Fahrzeuganhänger kann es je nach Bela dungszustand und weiteren Einflüssen wie z.B. Geschwindigkeit des Fahrzeugs, Sei tenwind, Länge des Gespanns usw. zum Schwingen bzw. Schlingern des Fahrzeug anhängers kommen. Das Schwingen kann sich negativ auf das Fahrverhalten aus wirken und die Kontrollierbarkeit des Zugfahrzeugs einschränken. Die hier vorge stellte Kompensationsvorrichtung ermöglicht vorteilhafterweise ein Reduzieren oder sogar Verhindern einer solchen Anhängerschwingung, um eine Fahrsicherheit zu er höhen.

Bei der Fahrzeuggierrate bzw. der Fahrzeuggierratenänderung innerhalb des Fahr- zeuggierraten-Schwingbereichs kann es sich um eine Fahrzeuggierrate bzw. Fahr zeuggierratenänderung handeln, welche eine typische Anhängerschwingung, also ei nen unerwünscht stark schwingenden bzw. schlingernden Fahrzeuganhänger an dem Zugfahrzeug, erkenntlich macht. Die Fahrzeuggierrate bzw. Fahrzeuggierraten änderung innerhalb des Fahrzeuggierraten-Schwingbereichs ist demnach als eine durch die Anhängerschwingung bedingte Fahrzeuggierrate bzw. Fahrzeuggierraten änderung zu verstehen, welche sich beispielsweise durch ein Ziehen des Fahrzeug anhängers am Zugfahrzeugheck äußert. Derartige Fahrzeuggierraten bzw. Fahr zeuggierratenänderungen innerhalb des Fahrzeuggierraten-Schwingbereichs können als Fehlergierraten bezeichnet bzw. interpretiert werden. Beispielsweise kann die Fahrzeuggierrate bzw. Fahrzeuggierratenänderung innerhalb des Fahrzeuggierrate n- Schwingbereichs bei oder über einem definierten Gierratenmaximalschwellenwert bzw. Gierratenänderungsmaximalschwellenwert des Zugfahrzeugs liegen.

Bei der Hinterachslenkvorrichtung kann es sich um eine aktive Hinterachslenkung, beispielsweise eine zentral auf beide Räder einer Achse wirkende Steer-by-wire-Len- kung handeln. Diese Steer-by-wire-Lenkung kann zumindest einen Aktuator aufwei sen, welche den Radlenkwinkel der endseitig an der Achse angeordneten Räder än dern kann. Alternativ kann für jedes endseitig der Achse angeordnete Rad jeweils ein eigener Aktuator zur Änderung des Radlenkwinkels angeordnet sein. Unter einem Überlagerungswinkel kann ein Winkel verstanden werden, der einem vorgegebenem Lenkeinschlagwinkel von Rädern der Hinterachse überlagert wird. Dabei kann die Überlagerung eine Reduzierung oder auch eine Erhöhung des vorge gebenem Lenkeinschlagswinkel bedeuteten. Der Überlagerungswinkel kann dazu dienen, um ein durch die Anhängerschwingung bewirktes Schlingern des Zugfahr zeugs auszugleichen, beispielsweise zu reduzieren und/oder zu stabilisieren. Der Hinterachslenkwinkel kann so beispielsweise durch Überlagerung mit dem Überlage rungswinkel zu einem hinsichtlich von Schwingbewegungen stabileren Gesamtwinkel des Lenkeinschlags der Räder der Hinterachse geändert werden.

Wenn die Einleseschnittstelle ein Fahrzeuggierratensignal einliest, das eine Fahr zeuggierrate und/oder Fahrzeuggierratenänderung außerhalb des Fahrzeuggierra- ten-Schwingbereichs repräsentiert, kann die Kompensationseinrichtung inaktiv blei ben oder deaktiviert werden, sodass kein Überlagerungswinkel zum Überlagern des von der Hinterachslenkvorrichtung eingestellten Hinterachslenkwinkels bestimmt wird. Eine solche Fahrzeuggierrate und/oder Fahrzeuggierratenänderung außerhalb des Fahrzeuggierraten-Schwingbereichs lässt darauf schließen, dass keine Anhä ngerschwingung oder zumindest keine für eine Stabilisierung relevante Anhänger schwingung vorliegt. Zum Erkennen der Fahrzeuggierrate und/oder Fahrzeuggierra tenänderung innerhalb des Fahrzeuggierraten-Schwingbereichs kann die Kompensa tionseinrichtung eine Erkennungseinrichtung aufweisen, in der entsprechende Ver gleichswerte wie der Gierratenmaximalschwellenwert und/oder Gierratenänderungs maximalschwellenwert hinterlegt oder abrufbar sind.

Die Kompensationsvorrichtung kann ferner eine Erkennungseinrichtung aufweisen, die ausgebildet ist, um unter Verwendung des Fahrzeuggierratensignals die Fahrzeuggierrate und/oder Fahrzeuggierratenänderung innerhalb des definierten Fahrzeuggierraten-Schwingbereichs als Fehlergierrate zu erkennen und/oder unter Verwendung der Fehlergierrate und/oder unter Verwendung zumindest eines Lenkradwinkelsignals, das einen eingestellten Lenkradwinkel des Zugfahrzeugs repräsentiert, und/oder eines Geschwindigkeitssignals, das eine Fahrzeuggeschwindigkeit des Zugfahrzeugs repräsentiert, und/oder eines Lenkradwinkelgeschwindigkeitssignals, das eine Lenkwinkelgeschwindigkeit eines Lenkradwinkels des Zugfahrzeugs repräsentiert, mittels einer Aktivierungseinrichtung ein Aktivierungssignal zum Aktivieren der Kompensationseinrichtung bereitzustellen. So kann die Fehlergierrate oder mehrere unterschiedliche Fahrparameter zum Erkennen der Anhängerschwingung dienen und/oder die Kompensation erst nach dem Erkennen aktiviert werden.

Die Kompensationseinrichtung kann gemäß einer Ausführungsform ausgebildet sein, um ansprechend auf ein/das Aktivierungssignal von einer/der Erkennungseinrichtung aktiviert zu werden, um den Überlagerungswinkel zu bestimmen. Gemäß einer Aus führungsform kann die Kompensationseinrichtung ausgebildet sein, um lediglich an sprechend auf das Aktivierungssignal aktiviert zu werden und/oder ohne ein solches Aktivierungssignal inaktiv zu bleiben oder inaktiviert zu werden. So kann die Kom pensationseinrichtung lediglich bei einer tatsächlich erkannten Anhängerschwingung aktiviert werden und eine Betriebsenergie der Kompensationsvorrichtung somit ins gesamt reduziert werden.

Es ist weiterhin von Vorteil, wenn die Kompensationsvorrichtung gemäß einer Aus führungsform eine Begrenzungseinrichtung aufweist, die ausgebildet ist, um den von der Kompensationseinrichtung bestimmten Überlagerungswinkel und/oder einen mit dem Überlagerungswinkel zu überlagernden bzw. überlagerten Gesamtwinkel hin sichtlich einer Winkelgröße und/oder Winkelgeschwindigkeit einer Lenkausrichtungs geschwindigkeit eines Rades zu begrenzen. So kann verhindert werden, dass beim Überlagern mit dem Hinterachslenkwinkel ein maximaler Gesamtwinkel nicht über schritten wird odereine zu schnelle Veränderung des Lenkwinkels ein zusätzliches unerwünschtes Schlingern des (Zug-) Fahrzeugs bewirkt.

Die Kompensationseinrichtung kann ferner zumindest eine Filtereinrichtung, eine Dif ferenzierungseinrichtung, einen Mischer und/oder eine Gierratenfehlererkenneinheit mit einem Regler aufweisen, wobei die Filtereinrichtung dazu ausgebildet ist, um un ter Verwendung des Fahrzeuggierratensignals ein Filtersignal bereitzustellen, das ei nem definierten Frequenzbereich der Anhängerschwingung entspricht und/oder die Differenzierungseinrichtung ausgebildet ist, um das Filtersignal zu differenzieren, um ein differenziertes Signal zu erhalten und/oder der Mischer ausgebildet ist, um das differenzierte Signal mit einem weiteren Signal zu mischen oder das differenzierte Signal zu verstärken, und/oder die Gierratenfehlererkenneinheit ausgebildet ist, um die Fahrzeuggierrate und/oder Fahrzeuggierratenänderung im definierten Frequenz bereich als Gierratenfehler zu interpretieren und/oder der Regler ausgebildet ist, um die als Gierratenfehler interpretierte Fahrzeuggierrate und/oder Fahrzeuggierratenän- derung zu kompensieren, um den Überlagerungswinkel zu bestimmen. Dies ermög licht eine praktikable technische Umsetzung der Überlagerungswinkel-Bestimmung. Die Filtereinrichtung kann ausgebildet sein, um über eine Filterkaskade einen für die Anhängerschwingung charakteristischen Frequenzbereich als den definierten Fre quenzbereich zu isolieren, um das Filtersignal zu bestimmen.

Die Filtereinrichtung kann beispielsweise zumindest einen Hochpassfilter und/oder einen Tiefpassfilter aufweisen. So können für die Anhängerschwingung charakteristi sche hohe und tiefe Frequenzen isoliert und für die weitere Verarbeitung speziell ver wendet werden.

Die Gierratenfehlererkenneinheit kann dazu ausgebildet sein, um den Regler unter Verwendung eines hinterlegten Sollfehlerwerts zu betreiben, um das Überlagerungs winkelsignal zu bestimmen. Der Sollfehlerwert kann Null betragen. So kann ein Über lagerungswinkel bestimmt werden, welcher keine erneute Fehlergierrate zulässt.

Der Regler kann zumindest als Teilregler zumindest eine P-Regelfunktion, I-Regel- funktion und/oder D-Regelfunktion aufweisen, wobei der Regler insbesondere als ein PID-Regler ausgebildet sein kann. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, für die Auslegung der Regler auf bereits gut erforschte und zuverlässig arbeitende technische Konzepte zurückgreifen zu können. Dabei haben PID Regler den Vorteil zum einen keine permanente Regelabweichung aufzuweisen (durch den I -Anteil im Vergleich zum reinen P-Regler) als auch dynamisch auf geänderte Regelabweichun gen reagieren zu können (durch den D-Anteil im Vergleich zum reinen P-Regler)

Die Erkennungseinrichtung kann gemäß einer Ausführungsform eine Bedingungs überprüfungseinrichtung und eine Aktivierungseinrichtung aufweisen, die dazu aus gebildet ist, um ein Aktivierungssignal zum Aktivieren der Kompensationseinrichtung auszugeben, wenn zumindest eine Bedingung der Bedingungsüberprüfungseinrich tung erfüllt ist, insbesondere wenn als die Bedingung die Fahrzeuggierrate einen Gierratenmaximalschwellenwert erreicht oder überschreitet und/oder die Fahrzeug gierratenänderung einen Gierratenänderungsmaximalschwellenwert erreicht oder überschreitet und/oder eine Lenkradwinkelgeschwindigkeit des Zugfahrzeugs einen Lenkradwinkelgeschwindigkeitsmaximalschwellenwert erreicht oder überschreitet und/oder eine Differenz aus der Fahrzeuggierrate und einer ermittelten Sollgierrate einen Differenzmaximalschwellenwert erreicht oder überschreitet. So kann die Anhä ngerschwingung schnell und einfach durch eine Abfrage von für die Anhänger schwingung typische Bedingungen erkannt werden. Die Erkennungseinrichtung kann hierfür jeweils zugeordnete Schwellenwertvergleichseinrichtungen mit den jeweiligen hinterlegten Schwellenwerten aufweisen. Ein Erreichen oder Überschreiten des Diffe renzmaximalschwellenwerts kann gemäß einer Ausführungsform als Fehlergierrate interpretiert werden. Gemäß einer Ausführungsform kann die Aktivierungseinrichtung ausgebildet sein, um das Aktivierungssignal nur dann auszugeben, wenn eine be stimmte Anzahl oder alle vorhandenen Bedingungen erfüllt sind. Zur Ermittlung der Fehlergierrate kann die Erkennungseinrichtung ausgebildet sein, um die Sollgierrate mittels eines Fahrzeugmodells auf Basis von Fahrzeuggeschwindigkeit und Lenkrad winkel des Zugfahrzeugs zu ermitteln.

Es ist weiterhin von Vorteil, wenn die Aktivierungseinrichtung gemäß einer Ausfüh rungsform ausgebildet ist, um das Aktivierungssignal für eine vordefinierte Zeit spanne auszugeben. Bei der (vor-) definierten Zeitspanne kann es sich beispiels weise um eine Mindestaktivierungszeit handeln. Die Ausgabe des Aktivierungssig nals für lediglich eine definierte Zeitspanne ermöglicht es, den Überlagerungswinkel nach Ablauf der (vor-) definierten Zeitspanne wieder neu zu bestimmen, die Anhängerschwingung-Kompensation also stets zu aktualisieren. Eine Mindestaktivie rungszeit kann dazu dienen, einen angemessenen Zeitraum zum Kompensieren des Hinterachslenkwinkels bereitzustellen.

Die Erkennungseinrichtung kann ferner eine Deaktivierungseinrichtung aufweisen, die dazu ausgebildet ist, um ein Deaktivierungssignal zum Deaktivieren der Kompen sationseinrichtung auszugeben, wenn die Bedingung nicht erfüllt ist und/oder wenn ab der Ausgabe des Aktivierungssignals eine (vor-) definierte Zeitspanne abgelaufen ist. Die Deaktivierungseinrichtung kann beispielsweise ausgebildet sein, um das De aktivierungssignal auszugeben, wenn eine Amplitude der Anhängerschwingung nach Ablauf der Mindestaktivierungszeit unterhalb eines Schwellenwerts liegt und/oder der Überlagerungswinkel nach Ablauf der Mindestaktivierungszeit unterhalb eines Schwellenwerts liegt. So kann die Kompensationseinrichtung vorteilhafterweise deak tiviert werden, wenn der Fahrzeuganhänger nach einer kompensierten Anhänger schwingung nicht mehr schwingt bzw. schlingert.

Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung weist ein Hinterachslenksystem eine Hin terachslenkvorrichtung und eine Kompensationsvorrichtung auf, die in einer der vo rangehend beschriebenen Varianten ausgeformt ist. Bei der Hinterachslenkvorrich tung kann es sich um eine aktive Hinterachslenkung für ein Fahrzeug handeln, wel che vorzugsweise als eine Steer-by-wire-Lenkung ausgebildet ist. Ein solches Hinter achslenksystem kann unter Verwendung der Kompensationsvorrichtung eine Anhä ngerschwingung sicher erkennen und mittels der Hinterachslenkvorrichtung reduzie ren oder verhindern.

Eine weiterer Aspekt der Erfindung ist eine Steer-by-wire-Lenkung. Eine Steer-by- wire-Lenkung ist eine von einer mechanischen Lenkhandhabe, z.B. einem Lenkrad entkoppelte, z.B. elektromechanische Einheit. Aufgrund von Lenksignalen und unter Berücksichtigung eines oder mehrerer Parameter wie z.B. einer Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder Fahrzeugbeschleunigung, eines Lenkradwinkels und/oder einer Lenkradwinkelgeschwindigkeit, aktuell vorliegenden Lenkwinkeln an Vorder- und/oder Hinterachse, einer Gierrate und/oder Querbeschleunigung des Fahrzeugs etc. werden in einem Steuergerät Lenksignale generiert. Die Lenkbewegung erfolgt mittels zumindest eines Aktuators der Steer-by-wire-Lenkung, welcher vom Steuergerät Lenksignale erhält. Beispielsweise kann in dem Aktuator mittels eines Spindeltriebs eine Spindel oder Lenkstange linear verlagert werden, welche unmittelbar oder mittelbar mit Radträgern gelenkig gekoppelt sind. Durch die Verlagerung der Spindel können die Radträger um ihre Hochachse geschwenkt werden, so dass die drehbar an den Radträgern gelagerten Räder mit einer Änderung der Radlenkwinkel des jeweiligen Radträgers beaufschlagt werden können.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zum Kompensieren einer Anhä ngerschwingung eines Fahrzeuganhängers für ein Zugfahrzeug und weist einen Schritt des Einlesens und einen Schritt des Bestimmens auf. Im Schritt des Einlesens wird ein Fahrzeuggierratensignal eingelesen, das eine Fahrzeuggierrate und/oder Fahrzeuggierratenänderung des Zugfahrzeugs repräsentiert. Im Schritt des Bestim mens wird ein Überlagerungswinkel zum Überlagern eines Hinterachslenkwinkels des Zugfahrzeugs bestimmt, wenn die Fahrzeuggierrate und/oder Fahrzeuggierraten änderung innerhalb eines definierten Fahrzeuggierraten -Schwingbereichs liegt. Zu sätzlich oder alternativ wird der Überlagerungswinkel als ein Überlagerungswinkelsig nal an eine Hinterachslenkvorrichtung des Zugfahrzeugs ausgegeben, um die Kom pensation der Anhängerschwingung zu ermöglichen.

Dieses Verfahren kann beispielsweise in Software oder Hardware oder in einer Mischform aus Software und Hardware beispielsweise in einem Steuergerät imple mentiert sein. Das Steuergerät kann die Kompensationsvorrichtung uns somit die Hinterachslenkvorrichtung betreiben nach einer oder mehreren der oben vorgestell ten Varianten bzw. Ausführungsformen. Eine solche Hinterachslenkvorrichtung er möglicht durch die Kompensationsvorrichtung ein äußerst sicheres Fahren eines Zugfahrzeuges mit einem Anhänger.

Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der auf ei nem maschinenlesbaren Träger wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplatten speicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchfüh rung des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, wenn das Programm auf einem Computer oder einer Vorrichtung ausgeführt wird.

Ausführungsbeispiele des hier vorgestellten Ansatzes sind in den Zeichnungen dar gestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt: Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Zugfahrzeugs mit einer Kompensations vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel,

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Kompensationseinrichtung einer Kom pensationsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel,

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Erkennungseinrichtung einer Kompensa tionsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel, und

Fig. 4 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel zum Kompensieren einer Anhängerschwingung eines Fahrzeuganhängers für ein Zug fahrzeug.

In der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele des vorliegen den Ansatzes werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Zugfahrzeugs 100 mit einer Kom pensationsvorrichtung 105 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Kompensations vorrichtung 105 ist ausgebildet, um eine Anhängerschwingung 107 eines Fahrzeug anhängers 110 an dem Zugfahrzeug 100 zu kompensieren. Hierzu weist die Kom pensationsvorrichtung 105 eine Einleseschnittstelle 115 und eine Kompensationsein richtung 120 auf. Die Einleseschnittstelle 115 ist ausgebildet, um ein Fahrzeuggierra tensignal 125 einzulesen, das eine Fahrzeuggierrate und/oder Fahrzeuggierratenän derung des Zugfahrzeugs 100 repräsentiert. Die Kompensationseinrichtung 120 ist ausgebildet, um einen Überlagerungswinkel zum Überlagern eines Hinterachslenk winkels 130 des Zugfahrzeugs 100 zu bestimmen, wenn zumindest die Fahrzeug gierrate und/oder Fahrzeuggierratenänderung innerhalb eines definierten Fahrzeug- gierraten-Schwingbereichs liegt, und/oder den Überlagerungswinkel als ein Überla gerungswinkelsignal 135 an eine Hinterachslenkvorrichtung 140 des Zugfahrzeugs 100 auszugeben, um die Kompensation der Anhängerschwingung 107 zu ermögli chen. Die Kompensationsvorrichtung 105 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel in oder an dem Zugfahrzeug 100 angeordnet, beispielsweise in ein Hinterachslenkvorrichtungs- Steuergerät 142 der Hinterachslenkvorrichtung 140 des Fahrzeugs 100 integriert bzw. implementiert oder mit dem Hinterachslenkvorrichtungs-Steuergerät 142 signal technisch verbunden. Das Hinterachslenkvorrichtungs-Steuergerät 142 ist zum Durchführen und/oder Ansteuern einer Basisfunktion der Hinterachslenkvorrichtung 140, beispielsweise zum Bestimmen und/oder Einstellen des Hinterachslenkwinkels 130, ausgebildet. Bei der Hinterachslenkvorrichtung 140 handelt es sich gemäß die sem Ausführungsbeispiel um eine aktive Hinterachslenkung, die ausgebildet ist, um eine Spurverstellung an der Hinterachse des Zugfahrzeugs 100 durchzuführen, einen Wendekreis des Zugfahrzeugs 100 zu verkleinern, und/oder eine Fahrstabilität zu er höhen. Die aktive Hinterachslenkung ist gemäß einem Ausführungsbeispiel ausgebil det, um einen Spurwinkel der Hinterräder zu verändern, so dass sich eine Lenkfunk tion ergibt. Dadurch erhöht sich beispielsweise die Wendigkeit beim Parken, bei klei nen Geschwindigkeiten und im Stadtverkehr. Dies wird durch gegensinniges Einlen ken der Hinterräder ermöglicht. Dadurch wird der Wendekreis des Fahrzeugs verklei nert. Gleichsinniges Einlenken der Hinterräder dagegen stabilisiert das Fahrzeug bei hohen Geschwindigkeiten (zum Beispiel ab ca. 50 km/h), insbesondere bei Aus- weich- und Spurwechselmanövern. Die hiervorgestellte Kompensationsvorrichtung 105 ist vorteilhafterweise zur Kompensation von Anhängerschwingungen 107 mit ei ner solchen Hinterachslenkung ausgebildet. Die Hinterachslenkvorrichtung ist vor zugsweise als eine Steer-by-wire-Lenkung ausgebildet.

Bei der Nutzung des Zugfahrzeugs 100 mit Anhänger 110 kann es je nach Bela dungszustand zum Schwingen des Anhängers 110 kommen. Diese Anhängerschwin gung 107 kann sich negativ auf das Fahrverhalten auswirken und die Kontrollierbar- keit des Zugfahrzeugs 100, das im Folgenden auch „Fahrzeug“ genannt wird, ein schränken. Zusätzlich ist das Schwingverhalten der Fahrzeug-Anhängerkombination in verschiedenen Märkten zulassungsrelevant. Hintergrund ist hier, das in unter schiedlichen Märkten nach sich unterscheidenden Normen und Vorschriften getestet werden muss, um die jeweilige Zulassung für den Markt zu erhalten. So kann es bei spielsweise eine Bedingung für eine Abklingkonstante der Anhängerschwingung un ter vorgegebenen Bedingungen geben. Wenn die Bedingung nicht erfüllt ist, ist das untersuchte Anhängergewicht nicht zulassungsfähig. Bei erhöhter Schwingneigung kann es daher erforderlich sein, das zulässige Gesamtgewicht des Anhängers 110 zu reduzieren.

Der hier vorgestellte Ansatz beschreibt einen Ablauf im Sinne von Verfahrensschrit ten zur Berechnung eines Hinterachslenkwinkels in Form des Überlagerungswinkels, der eine Anhängerschwingung 107 aktiv kompensiert. Hierdurch wird die Anhänger schwingung 107 des Anhängers 110 stark reduziert, bzw. die Abklingzeit der Anhä ngerschwingung 107 wird verkürzt. Die Fahrsicherheit des Gespanns bzw. der Fahr zeug-Anhängerkombination wird gesteigert und gegebenenfalls kann das zulässige Anhängegewicht des Anhängers bei der Fahrzeugzulassung erhöht werden. Zwei Hauptbestandteile des Ablaufs werden anhand von Fig. 2 und 3 beschrieben. Ein Ab lauf zur Berechnung des Überlagerungswinkels, der auch als „Soll-Überlagerungs winkel“ bezeichnet werden kann, wird in Fig. 2 genauer beschrieben und ein Ablauf zur Berechnung einer Aktivierungs- und Deaktivierungsbedingung der Überlagerung wird in Fig. 3 beschrieben.

Die Kompensationsvorrichtung 105 weist gemäß diesem Ausführungsbeispiel ferner eine Erkennungseinrichtung 145 auf, die ausgebildet ist, um unter Verwendung des Fahrzeuggierratensignals 125, die Fahrzeuggierrate und/oder Fahrzeuggierratenän derung innerhalb des definierten Fahrzeuggierraten-Schwingbereichs als Fehlergier rate zu erkennen und/oder unter Verwendung der Fehlergierrate und/oder unter Ver wendung zumindest eines Lenkradwinkelsignals 150, das einen eingestellten Lenk radwinkel des Zugfahrzeugs 100 repräsentiert, und/oder eines Geschwindigkeitssig nals 155, das eine Fahrzeuggeschwindigkeit des Zugfahrzeugs 100 repräsentiert, und/oder eines Lenkradwinkelgeschwindigkeitssignals 160, das eine Lenkwinkelge schwindigkeit eines Lenkradwinkels des Zugfahrzeugs 100 repräsentiert, mittels ei ner Aktivierungseinrichtung 165 ein Aktivierungssignal 170 zum Aktivieren der Kom pensationseinrichtung 120 bereitzustellen. Die Kompensationseinrichtung 120 ist ge mäß diesem Ausführungsbeispiel ausgebildet, um ansprechend auf das Aktivierungs signal 170 von der Erkennungseinrichtung 145 aktiviert zu werden, um den Überla gerungswinkel zu bestimmen. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Kompensa tionseinrichtung 120 ausgebildet, um lediglich ansprechend auf das Aktivierungssignal 170 aktiviert zu werden und/oder ohne ein Aktivierungssignal 170 inaktiv zu bleiben oder deaktiviert zu werden. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist das Aktivierungssignal 170 dazu ausgebildet, um einen Schalter S1 zwischen der Er kennungseinrichtung 145 und der Kompensationseinrichtung 120 zu schließen, um die Erkennungseinrichtung 145 mit der Kompensationseinrichtung 120 elektrisch zu verbinden. Ohne Anliegen des Aktivierungssignals 170 ist bzw. bleibt der Schalter S1 gemäß diesem Ausführungsbeispiel geöffnet.

Die Kompensationsvorrichtung 100 weist gemäß diesem Ausführungsbeispiel weiter hin eine Begrenzungseinrichtung 175 auf, die ausgebildet ist, um den von der Kom pensationseinrichtung 120 bestimmten Überlagerungswinkel und/oder einen mit dem Überlagerungswinkel zu überlagernden bzw. überlagerten Gesamtwinkel 180 hin sichtlich einer Winkelgröße und/oder Winkelgeschwindigkeit zu verändern.

Ein System aus der Kompensationsvorrichtung 100 und der Hinterachslenkvorrich tung 140 und/oder dem Hinterachslenkvorrichtungs-Steuergerät 142 kann auch als Hinterachslenksystem 185 bezeichnet werden.

Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung einer Kompensationseinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel. Dabei kann es sich um die in Fig. 1 beschriebene Kom pensationseinrichtung 120 handeln.

Die Kompensationseinrichtung 120 ist zur Anwendung eines Ablaufs zur Berechnung des Überlagerungswinkels 200, der auch als „Soll-Überlagerungswinkel“ bezeichnet werden kann, ausgebildet. Die Anhängerschwingung ist im Allgemeinen in die Fahr zeuggierrate eingekoppelt und dort messbar, da der Anhänger beispielsweise am Heck des Fahrzeugs zieht, welches sich aus dem Schleppmoment ergibt, wenn das Zugfahrzeug den Anhänger hinter sich herzieht. Aus dem Fahrzeuggierratensignal 125 wird gemäß diesem Ausführungsbeispiel lediglich beispielhaft übereine Filter kaskade der für Anhängerschwingungen charakteristische Frequenzbereich isoliert. Hierzu wird gemäß einem Ausführungsbeispiel sowohl die Fahrzeuggierrate als auch die Fahrzeuggierratenänderung im typischen Frequenzbereich als Gierratenfehler 202 interpretiert und durch einen PID-Regler kompensiert. Ausgangsgröße ist der Überlagerungswinkel 200, der zum normalen Hinterachslenkwinkel, der auch als „Hinterachssollwinkel“ bezeichnet werden kann, addiert wird. Gemäß einem Ausfüh rungsbeispiel wird unter Verwendung zumindest eines von dem Fahrzeuggierraten signal 125 abgeleiteten Signals eine Multiplikation und/oder gegebenenfalls eine Vor zeichenkorrektur durchgeführt.

Die Kompensationseinrichtung 120 weist gemäß diesem Ausführungsbeispiel zumin dest eine Filtereinrichtung 205, eine Differenzierungseinrichtung d/dt, einen Mischer 210 und/oder eine Gierratenfehlererkenneinheit 215 mit einem Regler 220 auf. Die Filtereinrichtung 205 ist dazu ausgebildet, um unter Verwendung des Fahrzeuggier ratensignals 125 ein Filtersignal 225 bereitzustellen, das einem definierten Frequenz bereich der Anhängerschwingung entspricht. Die Differenzierungseinrichtung d/dt ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel ausgebildet, um das Filtersignal 220 zu differen zieren, um ein differenziertes Signal 230 zu erhalten. Der Mischer 210 ist gemäß die sem Ausführungsbeispiel ausgebildet, um das differenzierte Signal 230 mit einem weiteren Signal zu mischen oder das differenzierte Signal 230 zu verstärken. Die Gierratenfehlererkenneinheit 215 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel ausgebildet, um die Fahrzeuggierrate und/oder Fahrzeuggierratenänderung im definierten Fre quenzbereich als Gi erratenfehler 202 zu interpretieren. Der Regler 220 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel ausgebildet, um die als Gierratenfehler 202 interpretierte Fahrzeuggierrate und/oder Fahrzeuggierratenänderung zu kompensieren, um den Überlagerungswinkel 200 zu bestimmen. Die Filtereinrichtung 205 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel ausgebildet, um über eine Filterkaskade einen für die Anhänger schwingung charakteristischen Frequenzbereich als den definierten Frequenzbereich zu isolieren, um das Filtersignal 225 zu bestimmen.

Die Filtereinrichtung 205 weist gemäß diesem Ausführungsbeispiel zumindest einen Hochpassfilter 240 und/odereinen Tiefpassfilter 245 auf. Die Gierratenfehlererken neinheit 215 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel dazu ausgebildet, um den Reg ler 220 unter Verwendung eines hinterlegten Sollfehlerwerts 250 zu betreiben, um das Überlagerungswinkelsignal bzw. den Überlagerungswinkel 200 zu bestimmen. Der Sollfehlerwert 250 beträgt gemäß diesem Ausführungsbeispiel Null. Der Regler 220 weist zumindest als Teilregler gemäß diesem Ausführungsbeispiel zumindest eine P-Regelfunktion 255, I-Regelfunktion 260 und/oder D-Regelfunktion 265 auf.

Der Regler 220 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel als ein PID-Regler ausge formt.

Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung einer Erkennungseinrichtung einer Kom pensationsvorrichtung 120 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Dabei kann es sich um die in Fig. 1 beschriebene Erkennungseinrichtung 145 handeln.

Die Erkennungseinrichtung 145 ist zur Anwendung eines Ablaufs zur Berechnung der Aktivierungs- und Deaktivierungsbedingung der Überlagerung ausgebildet. Die Aktivierung des in Fig. 2 beschrieben, von der Kompensationseinrichtung durchführ baren Regelwerkes zur Schwingkompensation wird von der Erkennungseinrichtung 145 gemäß diesem Ausführungsbeispiel nur in für Anhängerschwingungen typischen Situationen erlaubt. Hierzu wird gemäß diesem Ausführungsbeispiel eine Situations erkennung auf Basis von Lenkradwinkelgeschwindigkeit, Fehlergierrate und/oder Ausgabe des Kompensationsablaufs umgesetzt. Zur Ermittlung der Fehlergierrate weist die Erkennungseinrichtung 145 eine Ermittlungseinrichtung auf, die ausgebildet ist, um eine Sollgierrate mittels eines Fahrzeugmodells, wie z.B. eines Einspurmo dells auf Basis von Fahrzeuggeschwindigkeit und Lenkradwinkel zu ermitteln. Ferner weist die Erkennungseinrichtung 145 gemäß diesem Ausführungsbeispiel eine Be dingungsüberprüfungseinrichtung 305 auf. Sind beispielsweise für die Fahrzeug- Gierrate, die Lenkradwinkelgeschwindigkeit und/oder den Überlagerungswinkel meh rere oder alle Eintrittsbedingungen der Bedingungsüberprüfungseinrichtung 305 er füllt, wird die Kompensationseinrichtung gemäß diesem Ausführungsbeispiel für eine Mindestaktivierungszeit aktiviert. Wenn bei Ablauf der Mindestaktivierungszeit die Amplitude der Anhängerschwingung sowie der Kompensationswinkel unter eine Schwelle fallen, erfolgt gemäß diesem Ausführungsbeispiel eine Deaktivierung der Kompensationseinrichtung .

Die Aktivierungseinrichtung 165 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel ausgebildet, um das Aktivierungssignal 170 zum Aktivieren der Kompensationseinrichtung auszu geben, wenn zumindest eine Bedingung oder alle Bedingungen der Bedingungsüber prüfungseinrichtung 305 beispielsweise für die Fahrzeug-Gierrate, die Lenkradwinkelgeschwindigkeit und/oder den Überlagerungswinkel erfüllt ist bzw. sind. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist die Aktivierungseinrichtung 165 ausge bildet, um das Aktivierungssignal 170 auszugeben, wenn als die Bedingung die Fahr zeuggierrate einen Gierratenmaximalschwellenwert 310 erreicht oder überschreitet und/oder die Fahrzeuggierratenänderung einen Gierratenänderungsmaximalschwel lenwert 315 erreicht oder überschreitet und/oder eine Lenkradwinkelgeschwindigkeit des Zugfahrzeugs einen Lenkradwinkelgeschwindigkeitsmaximalschwellenwert 320 erreicht oder überschreitet und/oder eine Differenz aus der Fahrzeuggierrate und ei ner ermittelten Sollgierrate einen Differenzmaximalschwellenwert 325 erreicht oder überschreitet. Die Bedingungsüberprüfungseinrichtung 305 weist hierfür jeweils zu geordnete Schwellenwertvergleichseinrichtungen mit den jeweiligen hinterlegten Schwellenwerten 210, 315, 320, 325 auf. Ein Erreichen oder Überschreiten des Diffe renzmaximalschwellenwerts 325 wird gemäß einem Ausführungsbeispiel als Fehler gierrate interpretiert. Gemäß unterschiedlichen Ausführungsbeispielen ist die Aktivie rungseinrichtung 165 ausgebildet, um das Aktivierungssignal 170 nur dann auszuge ben, wenn eine bestimmte Anzahl oder alle vorhandenen Bedingungen erfüllt sind.

So wird die Kompensationseinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel vorteilhaf terweise deaktiviert, wenn der Fahrzeuganhänger nach einer durch das Überlage rungssignal kompensierten Anhängerschwingung nicht mehr schwingt bzw. schlin gert.

Die Erkennungseinrichtung 145 weist ferner gemäß diesem Ausführungsbeispiel eine Deaktivierungseinrichtung 330 auf, die dazu ausgebildet ist, um ein Deaktivierungs signal 335 zum Deaktivieren der Kompensationseinrichtung auszugeben, wenn die Bedingung nicht erfüllt ist und/oder wenn ab der Ausgabe des Aktivierungssignals 170 eine definierte Zeitspanne abgelaufen ist. Zum Erkennen des Ablaufs der defi nierten Zeitspanne weist die Erkennungseinrichtung 145 gemäß diesem Ausfüh rungsbeispiel eine Zeiterkennungseinrichtung auf, die ausgebildet ist, um nach Ab lauf der definierten Zeitspanne der Bereitstellung des Aktivierungssignals 170 ein Ab lauferkennungssignal für die Deaktivierungseinrichtung 330 auszugeben.

Die Deaktivierungseinrichtung 330 ist beispielsweise ausgebildet, um das Deaktivie rungssignal 335 auszugeben, wenn eine Amplitude der Anhängerschwingung nach Ablauf der Mindestaktivierungszeit unterhalb eines Schwellenwerts liegt und/oder der Überlagerungswinkel nach Ablauf der Mindestaktivierungszeit unterhalb eines weite ren Schwellenwerts liegt. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist die Erkennungsein richtung 145 ferner ausgebildet, um den von der Kompensationseinrichtung bestimm ten Überlagerungswinkel 200 zu empfangen, wobei die Aktivierungseinrichtung 165 ausgebildet ist, um das Aktivierungssignal 170 auszugeben, wenn als die Bedingung der Überlagerungswinkel 200 einen Winkelschwellenwert erreicht oder überschreitet. Zwischen einer Empfangsschnittstelle zum Empfangen des Überlagerungswinkels 200 und einer Schwellenwertvergleichseinrichtung mit dem hinterlegten Winkel schwellenwert ist gemäß einer Ausführungsform ein Integrator geschaltet. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist die Aktivierungseinrichtung 165 ferner ausgebildet, um das Aktivierungssignal 170 auszugeben, wenn als die Bedingung der Überlage rungswinkel 200 einen weiteren Winkelschwellenwert erreicht oder überschreitet.

Die Bedingungsüberprüfungseinrichtung 305 weist gemäß diesem Ausführungsbei spiel fernereine erste Zeitbegrenzungseinrichtung auf, die ausgebildet ist, um eine Bereitstellungszeit eines ersten Bedingungserfüllungssignals zu begrenzen, das aus gegeben wird, wenn als die Bedingung der Gierratenmaximalschwellenwert 310, Gierratenänderungsmaximalschwellenwert 315 und/oder der Differenzmaximal schwellenwerts 325 erreicht oder überschritten ist. Die Bedingungsüberprüfungsein richtung 305 weist gemäß diesem Ausführungsbeispiel ferner eine zweite Zeitbegren zungseinrichtung auf, die ausgebildet ist, um eine Bereitstellungszeit eines zweiten Bedingungserfüllungssignals zu begrenzen, das ausgegeben wird, wenn als die Be dingung der Lenkradwinkelgeschwindigkeitsmaximalschwellenwert 320 erreicht oder überschritten ist.

Fig. 4 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 400 gemäß einem Ausführungsbei spiel zum Kompensieren einer Anhängerschwingung eines Fahrzeuganhängers für ein Zugfahrzeug. Dieses Verfahren 400 ist von der anhand einer der Figuren 1 bis 3 beschriebenen Kompensationsvorrichtung durchführbar und/oder ansteuerbar.

Das Verfahren weist einen Schritt 405 des Einlesens und einen Schritt 410 des Best immens auf. Im Schritt 405 des Einlesens wird ein Fahrzeuggierratensignal eingelesen, das eine Fahrzeuggierrate und/oder Fahrzeuggierratenänderung des Zugfahrzeugs repräsentiert. Im Schritt 410 des Bestimmens wird ein Überlagerungs winkel zum Überlagern eines Hinterachslenkwinkels des Zugfahrzeugs bestimmt, wenn die Fahrzeuggierrate und/oder Fahrzeuggierratenänderung innerhalb eines de finierten Fahrzeuggierraten-Schwingbereichs liegt, und/oder es wird der Überlage rungswinkel als ein Überlagerungswinkelsignal an eine Hinterachslenkvorrichtung des Zugfahrzeugs ausgegeben, um die Kompensation der Anhängerschwingung zu ermöglichen.

Die beschriebenen und in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele sind nur bei spielhaft gewählt. Unterschiedliche Ausführungsbeispiele können vollständig oder in Bezug auf einzelne Merkmale miteinander kombiniert werden. Auch kann ein Ausfüh rungsbeispiel durch Merkmale eines weiteren Ausführungsbeispiels ergänzt werden.

Ferner können die hier vorgestellten Verfahrensschritte wiederholt sowie in einer an deren als in der beschriebenen Reihenfolge ausgeführt werden.

Bezuqszeichen d/dt Differenzierungseinrichtung

S1 Schalter

100 Zugfahrzeug

105 Kompensationsvorrichtung

107 Anhängerschwingung

110 Fahrzeuganhänger

115 Einleseschnittstelle

120 Kompensationseinrichtung

125 Fahrzeuggierratensignal

130 Hinterachslenkwinkel

135 Überlagerungswinkelsignal

140 Hinterachslenkvorrichtung

142 Hinterachslenkvorrichtungs-Steuergerät

145 Erkennungseinrichtung

150 Lenkradwinkelsignal

155 Geschwindigkeitssignal

160 Lenkradwinkelgeschwindigkeitssignal

165 Aktivierungseinrichtung

170 Aktivierungssignal

175 Begrenzungseinrichtung

180 Gesamtwinkel

185 Hinterachslenksystem

200 Überlagerungswinkel

202 Gierratenfehler

205 Filtereinrichtung

210 Mischer

215 Gierratenfehlererkenneinheit

220 Regler

225 Filtersignal differenziertes Signal

Hochpassfilter

Tiefpassfilter

Sollfehlerwert

P-Regelfunktion

I-Regelfunktion

D-Regelfunktion

Bedingungsüberprüfungseinrichtung

Gierratenmaximalschwellenwert

Gierratenänderungsmaximalschwellenwert

Lenkradwinkelgeschwindigkeitsmaximalschwellenwert

D iff e re nzm axi m a I sch we 11 enwe rt

Deaktivierungseinrichtung

Deaktivierungssignal

Verfahren zum Kompensieren einer Anhängerschwingung eines Fahrzeuganhängers für ein Zugfahrzeug Schritt des Einlesens

Schritt des Bestimmens und/oder des Ausgebens