Beschreibung

Titel

Regel- und Steuersystem in einem Fahrzeugverbund

Stand der Technik

Die Erfindung bezieht sich auf ein Regel- oder Steuersystem in einem Fahrzeugverbund nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

In der DE 100 30 128 Al wird ein Fahrzeugverbund beschrieben, bestehend aus einem Zugfahrzeug und einem über eine Deichsel angehängten Anhänger, bei dem zur Vermeidung dynamischer Fahrinstabilitäten eine Sensorik im Zugfahrzeug zur Erfassung von Differenzen zwischen dem Kurswunsch des Fahrers und der tatsächlichen Fahrzeugbewegung vorgesehen ist und die Differenz zwischen Soll- und Ist-Bewegung zur Abbremsung einzelner Räder der Anhängerachse führt. Durch das Abbremsen des Anhängers streckt sich der gesamte Zug, wodurch die Gefahr des Einknickens im Deichselgelenk signifikant reduziert werden soll .

Gemäß einer weiteren, in der DE 100 30 128 Al beschriebenen Ausführung ist an der Anhängevorrichtung im Zugfahrzeug ein Deichselwinkelsensor vorgesehen, der an eine Auswerte- und Steuereinheit Informationen über den aktuellen Deichselwinkel - also die Abweichung der Deichsellängsachse gegenüber der Längsachse des Zugfahrzeugs - liefert. Die Informationen des Deichselwinkelsensors werden gemeinsam mit den Informationen aus den Sensoren im Zugfahrzeug und aus den Sensoren im Anhänger weiterverarbeitet, wobei über letztere die

Gierbeschleunigung und die Querbeschleunigung ermittelt wird. Die Sensorikdaten aus dem Anhanger müssen in das Zugfahrzeug übertragen werden, in welchem sich die Auswerte- und Steuereinheit befindet, in der die Stellsignale für die Ansteuerung der Bremsaktoren erzeugt werden.

Offenbarung der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einfachen Maßnahmen Informationen über den aktuellen Zustand eines Fahrzeugverbundes, bestehend aus Zugfahrzeug und Anhanger, bereitzustellen. Dies soll zweckmäßig mit reduziertem Aufwand für Sensorik und Datenübertragung realisiert werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemaß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelost. Die Unteranspruche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.

Das erfindungsgemaße Regel- oder Steuersystem weist eine Sensorik im Zugfahrzeug auf, die eine Sensoreinrichtung in der Anhangerkupplung umfasst, wobei diese Sensoreinrichtung in der Anhangerkupplung als Belastungssensoreinrichtung ausgebildet ist, die die auf die Anhangerkupplung wirkende Belastung in mindestens einer Raumrichtung umfasst. Die in der Belastungssensoreinrichtung erfassten Informationen werden einem Steuergerat zugeführt, in welchem Signale erzeugbar sind, die mindestens einer Signalverarbeitungseinheit zugeführt werden, beispielsweise einer Anzeigeeinheit, über die der Fahrer informiert wird, und/oder Aktuatoren im Fahrzeugverbund zur änderung der aktuellen Einstellung, insbesondere zur Stabilisierung des Fahrzeuggespanns.

Mit dieser Ausfuhrung werden verschiedene Vorteile erzielt: Da die Anhangerkupplung Bestandteil des Zugfahrzeuges ist, ist

eine einfache und problemlose Datenübertragung von der Sensoreinrichtung zum Steuergerat durchfuhrbar, welches sich ebenfalls im Zugfahrzeug befindet. Eine Datenübertragung vom Anhanger zum Zugfahrzeug ist dagegen nicht zwingend erforderlich, wodurch Kosten eingespart werden. Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass die Belastungssensoreinrichtung mit verhältnismäßig geringem konstruktivem Aufwand in bzw. an der Anhangerkupplung realisiert werden kann. Beispielsweise können als Belastungssensoren Dehnmessstreifen oder Kraftmessbolzen eingesetzt werden, wobei letztere gemäß zweckmäßiger Ausfuhrung unmittelbar Bestandteil der Befestigung der Anhangerkupplung am Chassis des Fahrzeuges sind. Vorteilhaft ist zudem, dass über die gemessene Belastung an der Anhangerkupplung verschiedene Fahrzustandsgroßen und -parameter ermittelt werden können, so zum Beispiel der Beladungszustand des Zugfahrzeuges und/oder der Beladungszustand des Anhangers, das Bremsverhalten und die Fahrdynamik .

In einer vorteilhaften Ausfuhrung ist über die Belastungssensoreinrichtung die auf die Anhangerkupplung wirkende Belastung in allen drei Raumrichtungen erfassbar, und zwar mit vertretbarem Aufwand im Hinblick auf die konstruktive Ausfuhrung und Anordnung der Sensoreinheiten. Die raumliche Erfassung der Belastung an der Anhangerkupplung ermöglicht es, weitere Zustandsinformationen über den Anhanger zu erlangen, ohne Sensoreinrichtungen direkt im Anhanger platzieren zu müssen .

Um auch große Belastungen aufnehmen zu können, kann es gegebenenfalls zweckmäßig sein, an der Anhangerkupplung einen Kraftnebenschluss zu realisieren, bei dem beispielsweise bei überschreitung einer Grenzbelastung ein zusatzlicher Kontakt zwischen einem Bauteil der Anhangerkupplung und einem fahrzeugseitigen Bauteil hergestellt wird, wobei in dem

Kontaktpunkt des Kraftnebenschlusses eine Belastungssensoreinrichtung angeordnet sein kann.

Die Anhangerkupplung ist zweckmäßig über einen so genannten intelligenten Kraftmessbolzen an das Chassis des Zugfahrzeugs angekoppelt, bei dem die auf die Anhangerkupplung wirkende Belastung zu einer Verformung eines Biegebalkens fuhrt und diese Verformung über einen integrierten Schaltkreis mit Hallsensor registriert wird. Die Positionsanderung gegenüber einem im Bolzen angeordneten Permanentmagneten fuhrt zu einer Variierung der Flussdichte, was in ein spannungsproportionales Signal umgesetzt wird.

Zusatzlich oder alternativ zum Kraftmessbolzen können auch Dehnmessstreifen eingesetzt werden, was den Vorteil hat, dass bei einer entsprechenden Positionierung der Dehnmessstreifen die Belastungen in allen drei Raumrichtungen ermittelt werden können. Ebendies ist erforderlich, um die maximale Anzahl an Informationen über den Ist-Zustand des Anhangers zu erlangen.

Die von der Belastungssensorik ermittelten Rohdaten werden gemäß einer ersten vorteilhaften Ausfuhrung unmittelbar an das zentrale Steuergerat übermittelt, in welchem die Rohdaten weiterverarbeitet und der Generierung von Signalen zugrunde gelegt werden, die als Stellsignale den Aktoren im Fahrzeug - im Zugfahrzeug und/oder im Anhanger - zur änderung der aktuellen Einstellung übermittelt und/oder anderen Signalverarbeitungseinheiten zugeführt werden, beispielsweise einer Anzeigeeinheit, über die der Fahrer informiert wird.

Gemäß einer zweiten vorteilhaften Ausfuhrung kann es auch zweckmäßig sein, die Rohdaten der Belastungssensorik nicht unmittelbar dem zentralen Steuergerat, sondern zunächst einer Vorverarbeitungseinheit zuzuführen, in welcher die Rohdaten

einer Vorverarbeitung unterzogen werden. Im Anschluss hieran werden die vorverarbeiteten Informationen dem Steuergerat zur Ermittlung und Generierung der Signale bzw. Stellsignale zugeführt. Die Vorverarbeitungseinheit kann unmittelbar der Belastungssensorik zugeordnet und somit am Ort der Belastungssensorik angeordnet sein.

Die Datenubertragungsschnittstelle der Belastungssensoreinrichtung ist entweder als analoge Schnittstelle oder als digitale Schnittstelle ausgeführt.

Aus den Daten der Belastungssensorik in bzw. an der Anhangerkupplung kann beispielsweise die tatsachliche Anhangelast und/oder die Stutzlast erfasst werden. Wird die Belastungsgrenze bei einer dieser Lasten überschritten, so kann dies mittels geeignetem Ausgabegerat dem Fahrer zur Anzeige gebracht werden und gegebenenfalls auch zur automatischen Einstellungsanderung in Aktuatoren im Fahrzeug fuhren.

Als weiteres Ausfuhrungsbeispiel kommt die übertragung der Daten der Belastungssensorik zu einem elektronischen Stabilitatsprogramm (ESP) im Fahrzeug in Betracht, um beispielsweise für den Fall, dass hohe Stutz- bzw. Anhangelasten ermittelt werden, in einen entsprechend adaptierten Modus zu schalten, der diesen hohen Lasten Rechnung tragt. Es können änderungen durchgeführt werden, die das Bremsverhalten oder die Fahrdynamik beeinflussen.

Als weitere Ausfuhrung kann die Bremswirkung des Anhangers ermittelt werden. In Betracht kommt sowohl eine Langzeituberwachung, bei der über längere Zeiträume die Bremswirkung überwacht und gegebenenfalls ein schleichendes Nachlassen detektiert wird, als auch ein akutes, rapides Nachlassen der Bremswirkung der Anhangerbremse, was sich in

einem plötzlichen Belastungsanstieg in der Belastungssensorik bemerkbar macht. Im Falle einer defekten oder überlasteten Bremse können Gegenmaßnahmen ergriffen werden, beispielsweise ein erhöhter Einsatz der Motorbremse. Außerdem kann die änderung der Bremswirkung ebenfalls dem Fahrer angezeigt bzw. für eine spatere Diagnose abgespeichert werden.

Aus den Daten der Langsbelastung und der Querbelastung in der Anhangerkupplung können Fahrdynamikdaten gewonnen werden, also Daten zur Langsdynamik und zur Querdynamik, um beispielsweise ein beginnendes Schlingerverhalten zu erkennen und durch entsprechende Gegenmaßnehmen wie zum Beispiel Abbremsen einzelner Rader im Anhanger zu dampfen. Schließlich kann aus der Querbelastung der Anhangerkupplung auch der Winkel zwischen der Langsachse des Zugfahrzeugs und der Langsachse des Anhangers bestimmt werden, wobei diese Information beispielsweise zur Unterstützung einer Einparkhilfe weiterverarbeitet werden kann.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausfuhrungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines

Fahrzeugverbundes, bestehend aus einem Zugfahrzeug und einem über eine Deichsel angehängten Anhanger, wobei in der Anhangerkupplung eine

Belastungssensoreinrichtung ausgebildet ist, deren Messdaten einem Steuergerat im Zugfahrzeug zugeführt werden,

Fig. 2 eine schematische Darstellung mit den prinzipiellen Anordnungsmöglichkeiten der Messbolzen in der Anhängerkupplung zur Ermittlung der Kräfte in allen drei Raumrichtungen,

Fig. 3 die Position des Messbolzens in der Anhängerkupplung zur Bestimmung der Seitenkräfte,

Fig. 4 die Position des Messbolzens in der Anhängerkupplung zur Bestimmung der Zuglast,

Fig. 5 die Position des Messbolzens in der Anhängerkupplung zur Bestimmung der Stützlast,

Fig. 6 ein Ablaufdiagramm mit einer Darstellung der einzelnen Verfahrensschritte bei der Messung der Belastungen in der Anhängerkupplung und den daraus resultierenden Maßnahmen, insbesondere im Hinblick auf die Einstellung des Bremsverhaltens und der Fahrdynamik .

Ausführungsform (en) der Erfindung

In Fig. 1 ist ein Fahrzeugverbund 1 dargestellt, bestehend aus einem Zugfahrzeug 2 und einem Anhänger 3, der über eine Deichsel 4 an eine Anhängerkupplung 5 am Zugfahrzeug angehängt ist. In die Anhängerkupplung ist eine Sensoreinrichtung 6 integriert, die als Belastungssensoreinrichtung ausgeführt ist und die auf die Anhängerkupplung wirkende Belastungen zweckmäßig in allen drei Raumrichtungen misst. Die Mess- bzw. Sensordaten der Sensoreinrichtung 6 werden analog oder digital zu einem zentralen, im Zugfahrzeug 2 angeordneten Steuergerät 7 übertragen und dort einer weiteren Verarbeitung unterzogen. Aus den Sensordaten können im Steuergerät 7 Steuer- und

Stellsignale zur Einstellung von Aktuatoren sowohl im Zugfahrzeug 2 als auch im Anhänger 3 erzeugt werden, um das Fahrverhalten zu beeinflussen, beispielsweise durch Veränderung des Bremsverhaltens oder der Fahrdynamik. Darüber hinaus ist es auch möglich, die Sensordaten zur Diagnose des Zustandes einzelner Aggregate im Fahrzeug heranzuziehen, beispielsweise zur Diagnose des Zustandes der Bremsen oder zur Ermittlung des aktuellen Belastungs- bzw. Beladungszustandes im Anhänger. Die aus den Sensordaten gewonnenen Erkenntnisse können als Informationen abgespeichert oder dem Fahrer zur Anzeige gebracht werden.

In den Fig. 2 bis 5 sind drei Kraftmessbolzen 8, 9 und 10 dargestellt, die in die Anhängerkupplung 5 zu integrieren sind und über die die auf die Anhängerkupplung wirkenden Belastungen in x-, y- und z-Richtung zu ermitteln sind. Jeder Kraftmessbolzen 8, 9 und 10 ist hierbei genau einer Kraftmessrichtung zugeordnet.

In Fig. 6 ist das Ablaufdiagramm mit den einzelnen Verfahrensschritten zur Erfassung der Belastungen über die Belastungssensoreinrichtung in der Anhängerkupplung und die Weiterverarbeitung der Sensordaten dargestellt. Gemäß Verfahrensschritt Vl werden im laufenden Betrieb über die verschiedenen Kraftmessbolzen in der Anhängerkupplung zunächst die Mess- bzw. Sensordaten ermittelt, die gegebenenfalls gemäß Verfahrensschritt V2 einer Vorverarbeitung unterzogen werden. Diese Vorverarbeitung kann in einer Vorverarbeitungseinheit durchgeführt werden, die separat vom Steuergerät ausgeführt und beispielsweise unmittelbar am Ort der Kraftmessbolzen angeordnet ist. Gegebenenfalls kann aber auf eine separate Vorverarbeitung auch verzichtet bzw. diese unmittelbar im zentralen Steuergerät durchgeführt werden.

Im nachfolgenden Verfahrensschritt V3 werden Kenngroßen berechnet, die anschließend in verschiedenen Zweigen weiterverarbeitet werden. In einem ersten Zweig wird gemäß Verfahrensschritt V4 zunächst der Belastungszustand aus den Sensordaten ermittelt, der anschließend im Verfahrensschritt V5 der Berechnung der Anhangelast bzw. Stutzlast zugrunde gelegt wird. Diese Große wird gemäß V6 zur Optimierung des fahrdynamischen Verhaltens einem elektronischen Stabilitatsprogramm ESP zugeführt; darüber hinaus wird diese Große gemäß Verfahrensschritt V7 einer Lastuberwachung zugeführt, in der ein Vergleich mit einem zugeordneten Schwellenwert durchgeführt wird. Falls der zulassige Schwellenbzw. Grenzwert überschritten wird, wird in einem weiteren Verfahrensschritt V15 dieser dem Fahrer in einem Anzeigegerat HMI zur Anzeige gebracht.

In einem zweiten Zweig werden die im Verfahrensschritt V3 ermittelten Kenngroßen der Beurteilung des Bremsverhaltens nach Verfahrensschritt V8 zugrunde gelegt. Dies fuhrt gemäß Verfahrensschritt V9 zur Optimierung der Bremsenansteuerung und gemäß Verfahrensschritt VlO zu einer überwachung durch Vergleich mit einem zugeordneten Schwellenwert und gegebenenfalls, bei überschreitung des Schwellenwertes, zu einer Anzeige in der Anzeigeeinheit HMI gemäß Verfahrensschritt V15.

Im dritten Zweig werden die Kenngroßen aus dem

Verfahrensschritt V3 im nachfolgenden Verfahrensschritt VIl der Beurteilung der Fahrdynamik zugrunde gelegt. Zunächst wird in dem Verfahrensschritt V12 die Langsbelastung und die Querbelastung ermittelt und im Verfahrensschritt V14 wiederum dem elektronischen Stabilitatsprogramm ESP zur Optimierung zugeführt. Parallel hierzu erfolgt eine überwachung der Langsund Querdynamik durch Vergleich mit zugeordneten

Schwellenwerten gemäß Verfahrensschritt V13 und gegebenenfalls, bei überschreitung der Grenzwerte, der anschließenden Anzeige in der Anzeigeeinheit HMI gemäß Verfahrensschritt V15.