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DE102006059082A1 - Steering vehicle with trailer involves determining desired bend angle between vehicle and trailer longitudinal axes as function of steering wheel angle, adjusting rear axle steering angle taking account of actual and desired bend angles - Google Patents

Steering vehicle with trailer involves determining desired bend angle between vehicle and trailer longitudinal axes as function of steering wheel angle, adjusting rear axle steering angle taking account of actual and desired bend angles Download PDF

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DE102006059082A1
DE102006059082A1 DE200610059082 DE102006059082A DE102006059082A1 DE 102006059082 A1 DE102006059082 A1 DE 102006059082A1 DE 200610059082 DE200610059082 DE 200610059082 DE 102006059082 A DE102006059082 A DE 102006059082A DE 102006059082 A1 DE102006059082 A1 DE 102006059082A1
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DE
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vehicle
steering
actual
trailer
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DE200610059082
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German (de)
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Robert Bosch GmbH
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    • B62D7/159—Steering linkage; Stub axles or their mountings for individually-pivoted wheels, e.g. on king-pins the pivotal axes being situated in more than one plane transverse to the longitudinal centre line of the vehicle, e.g. all-wheel steering characterised by means varying the ratio between the steering angles of the steered wheels characterised by computing methods or stabilisation processes or systems, e.g. responding to yaw rate, lateral wind, load, road condition

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Abstract

The vehicle has front and rear axle steering systems for adjusting front and rear axle steering angles. The method involves determining the current steering wheel angle, determining the actual bend angle, determining the desired bend angle between the longitudinal axes of the vehicle and of the trailer as a function of the steering wheel angle and adjusting the rear axle steering angle taking account of the actual and desired bend angles. Independent claims are also included for the following: (A) a controller or regulator for implementing the inventive method (B) and a steering system in a vehicle for implementing the inventive method.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Durchführung eines Lenkvorganges in einem Fahrzeug mit Anhänger.The The invention relates to a method for carrying out a Steering process in a vehicle with trailer.

Stand der TechnikState of the art

Bei herkömmlichen Gespannen, bestehend aus einem Fahrzeug und einem über eine Kupplung angehängten Anhänger, gestaltet sich die Manövrierung bei Rückwärtsfahrt als schwierig, da der Knickwinkel zwischen Anhänger und Fahrzeug einen zusätzlichen, zu berücksichtigenden Freiheitsgrad darstellt. Insbesondere in rückwärts gefahrenen Kurven kann sich das Problem stellen, dass der Knickwinkel dem Lenkwinkeleinschlag entgegengerichtet ist, so dass der Anhänger sich nicht entlang der gewünschten Kurvenbahn bewegt, sondern in Gegenrichtung einknickt. Um dies zu vermeiden, muss der Kupplungspunkt bezogen auf die Solltrajektorie zunächst ein Stück nach außen verschoben werden, was voraussetzt, dass der Fahrer zunächst einen Lenkwinkel entgegen der gewünschten Kurvenrichtung einschlägt und erst danach den Lenkwinkel in die Kurvenrichtung bringt. Nachteilig hierbei ist neben der Schwierigkeit des durchzuführenden Lenkmanövers auch der verhältnismäßig große Kurvenradius.at usual Trailer, consisting of one vehicle and one over one Clutch attached Pendant, the maneuvering turns out in reverse difficult because the angle between the trailer and the vehicle has an additional, to be considered Represents degree of freedom. Especially in backward driven turns the problem is that the bending angle the steering angle is opposite, so that the trailer does not move along the desired Curved track moves, but buckles in the opposite direction. To this, too avoid, the coupling point must be based on the target trajectory first one piece outward be moved, which requires that the driver first one Steering angle against the desired Turning direction turns and only then bring the steering angle in the direction of the curve. adversely this is in addition to the difficulty of the steering maneuver to be performed as well the relatively large radius of curvature.

In der DE 10 2004 025 252 A1 wird ein Verfahren zur Bestimmung des Gespannwinkels eines Gliederzugs beschrieben, bestehend aus einem Zugfahrzeug und einem über eine Deichsel gekoppelten Anhänger bzw. Aufleger. Die Bestimmung des Gespannwinkels wird einer Regelung bei Rückwärtsfahrt zugrunde gelegt, die als Fahrerassistenzsystem den Fahrer bei Rückwärtsfahrten unterstützen soll.In the DE 10 2004 025 252 A1 A method is described for determining the vehicle angle of a articulated train, consisting of a towing vehicle and a coupled via a drawbar trailer or trailer. The determination of the Gespannwinkels is based on a control in reverse, which is to support the driver as a driver assistance system when reversing.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Von diesem Stand der Technik ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, das Durchfahren von Kurven insbesondere beim Rückwärtsfahren zu vereinfachen. Vorteilhafterweise sollen auch verhältnismäßig kleine Kurvenradien zu durchfahren sein.From Based on this prior art, the invention has the object underlying, driving through curves, especially when reversing to simplify. Advantageously, should also relatively small Be traversed curve radii.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.These Task is according to the invention with the Characteristics of claim 1 solved. The dependent claims give expedient further education at.

Zur Durchführung des Lenkvorganges weist das Fahrzeug neben einer Vorderachslenkung zur Einstellung eines gewünschten Vorderachslenkwinkels auch eine Hinterachslenkung auf, also ein aktives Hinterachslenksystem, über das ein gewünschter Hinterachslenkwinkel einstellbar ist. Bei derartigen Fahrzeugen sind demnach nicht nur die Vorderräder, sondern auch die Hinterräder lenkbar ausgebildet. Zweckmäßigerweise ist die Hinterachslenkung nicht kinematisch an die Vorderachslenkung gekoppelt, sondern auf kinematischer Ebene unabhängig von der Vorderachslenkung einzustellen, wobei es insbesondere möglich ist, den Hinterachslenkwinkel als Funktion diverser Fahrzeugzustands- und Betriebsgrößen einzustellen. Dem Hinterachslenksystem ist hierfür ein Aktuator zugeordnet, der über Stellsignale eines Regel- bzw. Steuergerätes zur Einstellung eines gewünschten Hinterachslenkwinkels zu beaufschlagen ist.to execution the steering operation, the vehicle has a front axle steering to set a desired Vorderachslenkwinkels also a rear axle steering on, so a active rear-axle steering system, via the one desired Rear axle steering angle is adjustable. In such vehicles therefore not only the front wheels, but also the rear wheels steerable trained. Conveniently, the rear axle steering is not kinematically to the front axle steering coupled, but on a kinematic level, regardless of the front axle steering adjust, in particular, it is possible, the Hinterachslenkwinkel as a function of various vehicle status and operating variables. The rear axle steering system is assigned an actuator for this purpose, the over Control signals of a control or control device for setting a desired Hinterachslenkwinkels is acted upon.

Der Hinterachslenkwinkel wird beim erfindungsgemäßen Verfahren über das aktive Hinterachslenkungssystem eingestellt, um den Fahrer in Kurvenfahrten insbesondere beim Rückwärtsfahren zu unterstützen, wobei gegebenenfalls auch beim vorwärts Fahren eine aktive Hinterachslenkwinkeleinstellung in Betracht kommt. Zur Durchführung des Verfahrens wird zunächst der aktuelle Lenkradwinkel ermittelt, was in der Regel mit den im Fahrzeug vorhandenen Sensoren, beispielsweise aus der ESP-Sensorik (elektronisches Stabilitätsprogramm) durchgeführt werden kann. Der Lenkradwinkel wird der Bestimmung eines Soll-Knickwinkels zugrunde gelegt, der als Funktion des aktuellen Lenkradwinkels zwischen der Längsachse des Fahrzeugs und der Längsachse des Anhängers eingestellt werden soll. Danach wird der aktuelle Ist-Knickwinkels ermittelt, was entweder über eine Messung des Knickwinkels oder über eine Berechnung erfolgt. In einem nächsten Verfahrensschritt wird unter Zugrundelegung des berechneten Soll-Knickwinkels sowie des tatsächlichen Ist-Knickwinkels der Hinterachslenkwinkel gemäß eines festgelegten Zusammenhanges eingestellt.Of the Hinterachslenkwinkel is in the inventive method on the active rear-axle steering system adjusted to the driver in cornering especially when reversing to support, optionally also when driving forward an active Hinterachslenkwinkeleinstellung comes into consideration. To carry out the procedure is first the current steering wheel angle determines what is usually with the in the Vehicle existing sensors, for example from the ESP sensor (electronic stability Program) carried out can be. The steering wheel angle becomes the determination of a desired bending angle as a function of the current steering wheel angle between the longitudinal axis of the vehicle and the longitudinal axis of the trailer should be set. Thereafter, the current actual kink angle is determined, which either over a measurement of the bending angle or via a calculation. In a next The method step is based on the calculated desired bending angle and the actual actual kink angle of the Rear axle steering angle according to a established relationship.

Bei einer rechnerischen Ermittlung ist der Ist-Knickwinkel als Funktion des bekannten Lenkradwinkels sowie des Hinterachslenkwinkels darstellbar. Die Einstellung des Hinterachslenkwinkels und die Berechnung des Ist-Knickwinkels erfolgt in der Regel in impliziter Weise aus einem mathematischen Gleichungssystem, in welchem beide Größen als Variable enthalten sind.at A computational determination is the actual kink angle as a function the known steering wheel angle and the Hinterachslenkwinkels representable. The adjustment of the rear axle steering angle and the calculation of the Actual kink angle is usually implicitly one mathematical equation system in which both sizes as Variables are included.

Dieses Verfahren erlaubt allein auf der Grundlage eines vorgegebenen Lenkradwinkels ein stabiles rückwärts Fahren in Geradeausrichtung sowie ein Durchfahren von Kurven in Rückwärtsrichtung mit Fahrzeugen mit Anhänger, ohne dass der Fahrer zur Vermeidung eines unerwünschten Einknickens des Anhängers das Lenkrad entgegen dem Kurverlauf einschlagen muss. Der Fahrer kann vielmehr intuitiv in gleicher Weise die Kurve durchfahren, wie dies bei Fahrzeugen ohne Anhänger möglich ist. Ein Einknicken des Anhängers wird durch die selbsttätige Einstellung des Hinterachslenkwinkels im Hinterachslenksystem vermieden.This method allows a stable one based solely on a given steering wheel angle Backward driving in straight-ahead direction as well as driving through curves in the backward direction with vehicles with trailers, without the driver having to turn the steering wheel against the course of the course of the journey in order to avoid undesired buckling of the trailer. Rather, the driver can intuitively go through the curve in the same way as is possible with vehicles without a trailer. A buckling of the trailer is avoided by the automatic adjustment of Hinterachslenkwinkels in Hinterachslenksystem.

Das System benötigt grundsätzlich über den Lenkradwinkel und gegebenenfalls den Knickwinkel hinausgehend keine zusätzlichen sensorischen Eingangsdaten. Gleichwohl kann es zweckmäßig sein, den Ist-Knickwinkel aus einer Messung zu bestimmen und der Einstellung des Hinterachslenkwinkels zugrunde zu legen. Wird der Ist-Knickwinkel berechnet, handelt es sich dem Grunde nach um ein gesteuertes System; bei einer Messung des Ist-Knickwinkels handelt es sich um eine Regelung mit rückführender Schleife. Die sensorische Ermittlung des Ist-Knickwinkels kann grundsätzlich auf verschiedene Arten durchgeführt werden, beispielsweise über Winkelgeber in der Anhängerkupplung oder Sensoren im Fahrzeugheck oder im Anhänger, beispielsweise zur Messung von Abständen von Fahrzeug zu Anhänger links und rechts des Kupplungspunktes und Berechnung des Knickwinkels aus den gemessenen Abständen, wobei die Abstandsmessung mechanisch oder berührungslos ausgeführt werden kann.The System needed basically over the Steering wheel angle and possibly the kink angle going no additional sensory input data. Nevertheless, it may be appropriate to the actual kink angle from a measurement and the adjustment of the Hinterachslenkwinkels to underlie. If the actual bending angle is calculated, it is basically a controlled system; during a measurement the actual bending angle it is a feedback loop scheme. The sensory Determining the actual kink angle can basically be done in several ways carried out be, for example, over Angle encoder in the trailer hitch or sensors in the rear of the vehicle or in the trailer, for example for measurement of distances from vehicle to trailer left and right of the coupling point and calculation of the bending angle from the measured distances, wherein the distance measurement are carried out mechanically or without contact can.

Dieses Verfahren kann als Assistenzsystem zusammengefasst werden, das im Fahrzeug realisiert ist und insbesondere beim rückwärts Fahren aktiviert wird. Neben der Vermeidung eines unerwünschten Einknickens des Anhängers können auch kleinere Kurvenradien realisiert werden, als dies im Stand der Technik der Fall ist.This Procedure can be summarized as assistance system, which in the Vehicle is realized and in particular when reversing is activated. In addition to avoiding an undesirable Kinking of the trailer can Even smaller curve radii can be realized, as in the state the technique is the case.

Die Erfindung lässt sich zwar in besonders vorteilhafter Weise auf das rückwärts Fahren anwenden, so dass es zweckmäßig sein kann, das Fahrerassistenzsystem auch nur bei Rückwärtsfahrt zu aktivieren. Dennoch kann es auch zweckmäßig sein, das Assistenzsystem auch bei Vorwärtsfahrt zu aktivieren, beispielsweise um durch eine entsprechende Einstellung des Hinterachslenkwinkels während des Durchfahrens einer Kurve einen verhältnismäßig kleinen Kurvenradius im Anhänger zu realisieren. Für die Ermittlung und Einstellung des Hinterachslenkwinkels als Funktion von Ist-Knickwinkel und Soll-Knickwinkel können bei Vorwärtsfahrt und Rückwärtsfahrt unterschiedliche Beziehungen gelten, was zweckmäßigerweise bei der jeweiligen Fahrtrichtung aktiviert wird. Daneben ist es aber auch möglich, dass bei Vorwärtsfahrt das Assistenzsystem abgeschaltet ist, so dass bei Vorwärtsfahrt die Hinterachslenkung insbesondere keinen geregelten Eingriffswinkel zur Beeinflussung des Knickwinkels stellt. Schließlich kann es zweckmäßig sein, bei Vorwärtsfahrt den Ist-Knickwinkel zu berechnen und das Verfahren als Steuerung durchzuführen und bei Rückwärtsfahrt den Ist-Knickwinkel zu messen und das Verfahren als Regelung zu konzipieren.The Invention leaves Although in a particularly advantageous manner on the backward driving apply, so it may be appropriate can activate the driver assistance system only when reversing. Yet it may also be appropriate to activate the assistance system also when driving forward, for example by an appropriate adjustment of Hinterachslenkwinkels while Driving through a curve a relatively small radius of curvature in pendant to realize. For the determination and adjustment of the Hinterachslenkwinkels as a function from actual buckling angle and target bending angle can be during forward travel and reverse different relationships apply, which expediently in the respective direction of travel is activated. In addition, it is also possible that when driving forward the assistance system is switched off, so that when driving forward the rear axle steering in particular no regulated pressure angle for influencing the bending angle provides. Finally, can be it useful when driving forward calculate the actual buckling angle and the method as a control perform and in reverse to measure the actual buckling angle and the procedure as a closed-loop control design.

Gemäß zweckmäßiger Ausführung wird der Soll-Knickwinkel als Funktion des Vorderachslenkwinkels und geometrischer Fahrzeuggrößen, insbesondere der Achsabstände im Fahrzeug und im Anhänger berechnet, wobei der Vorderachslenkwinkel über einen feststehenden kinematischen Zusammenhang aus dem Lenkradwinkel zu ermitteln ist. Bei schlupffreier Fahrt bestimmt sich der Vorderachslenkwinkel aus dem Übersetzungsverhältnis, welches über das Lenkgetriebe zwischen der Lenkwelle und dem Lenkgestänge festgelegt ist. Der Ist-Knickwinkel kann dagegen im Falle einer rechnerischen Ermittlung aus einer Differentialgleichung erster Ordnung in Abhängigkeit des Vorderachslenkwinkels und des Hinterachslenkwinkels berechnet werden, wobei der Vorderachslenkwinkel wiederum aus dem kinematischen Zusammenhang aus dem Lenkradwinkel zu ermitteln ist. Die Winkel werden in der Weise eingestellt, dass die Differenz von Vorderachselenkwinkel und Hinterachslenkwinkel einer vorgegebenen Funktion folgt.According to an expedient embodiment the desired bending angle as a function of Vorderachslenkwinkels and geometric vehicle sizes, in particular the center distances in the vehicle and in the trailer calculated, whereby the Vorderachslenkwinkel over a fixed kinematic Connection is determined from the steering wheel angle. In slip-free Driving determines the Vorderachslenkwinkel from the gear ratio, which on the Steering gear between the steering shaft and the steering linkage is fixed. The actual bending angle, on the other hand, can be calculated in the case of a computational determination from a differential equation of first order in dependence of the front axle steering angle and the rear axle steering angle turn, with the Vorderachslenkwinkel turn out of the kinematic Connection is determined from the steering wheel angle. The angles are set in such a way that the difference of Vorderachselenkwinkel and Hinterachslenkwinkel a given function follows.

Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:Further Advantages and expedient designs are the further claims, the figure description and the drawings. Show it:

1 ein Fahrzeug mit einem über eine Kupplung angehängten Anhänger, wobei das Fahrzeug zusätzlich zum Vorderachslenksystem auch ein Hinterachslenksystem aufweist, bei dessen Betätigung die Hinterräder mit einem Lenkwinkel beaufschlagt sind, mit dargestelltem Knickwinkel zwischen Fahrzeug und Anhänger, 1 a vehicle with a trailer attached via a coupling, the vehicle having, in addition to the front axle steering system, also a rear axle steering system, the rear wheels of which are acted on by a steering angle, with an articulated angle between the vehicle and the trailer,

2 das Fahrzeug einschließlich Anhänger beim Durchfahren einer Kurve während einer Rückwärtsfahrt mit einer Darstellung in zwei unterschiedlichen Positionen. 2 the vehicle including trailer when driving through a curve during a reverse drive with a representation in two different positions.

Bei dem in den Figuren dargestellten Fahrzeug 1 handelt es sich insbesondere um einen Personenkraftwagen, an den über eine Kupplung 3 ein Anhänger 2 angehängt ist. Grundsätzlich kommt im Rahmen der Erfindung aber auch eine Anwendung auf Lastkraftwagen in Betracht, an die über eine entsprechende Kupplung ein Anhänger angehängt ist.In the vehicle shown in the figures 1 it is in particular a passenger car to which a clutch 3 a follower 2 is attached. In principle, however, in the context of the invention, an application to trucks into consideration, via a corresponding Kupp a trailer is attached.

Das Fahrzeug 1 weist ein Vorderachslenksystem 4 auf, das in an sich bekannter Weise ausgeführt ist und eine als Lenkrad 10 ausgeführte Lenkhandhabe aufweist, über die vom Fahrer eine Fahrerlenkvorgabe einstellbar ist – bei einem Lenkrad ein Lenkradwinkel δL – welcher über eine Lenkwelle, ein Lenkgetriebe und das Lenkgestänge auf die lenkbaren Vorderräder 5 übertragbar ist, in denen sich ein Vorderachslenkwinkel δF einstellt. Gegebenenfalls ist das Vorderachslenksystem 4 noch mit einem zusätzlichen überlagerungslenkgetriebe versehen, mittels dem dem vom Fahrer vorgegebenen Lenkradwinkel δL ein Überlagerungslenkwinkel überlagert werden kann.The vehicle 1 has a front axle steering system 4 on, which is executed in a conventional manner and one as a steering wheel 10 has executed steering handle on the driver is a driver's steering specification is adjustable - in a steering wheel, a steering wheel angle δ L - which via a steering shaft, a steering gear and the steering linkage to the steerable front wheels 5 is transferable, in which adjusts a Vorderachslenkwinkel δ F. If necessary, the front axle steering system 4 still provided with an additional superposition steering gear, by means of which the driver predetermined steering wheel angle δ L superimposed steering angle can be superimposed.

Des Weiteren ist das Fahrzeug 1 mit einem Hinterachslenksystem 6 ausgestattet, das als aktives Lenksystem ausgebildet ist und lenkbare Hinterräder 7 umfasst, denen ein Hinterachslenkwinkel δR aufgegeben werden kann. Das Hinterachslenksystem 6 ist insbesondere kinematisch unabhängig vom Vorderachslenksystem 4 ausgebildet, so dass es keine zwangsweise Kopplung zwischen dem Vorderachslenkwinkel δF und dem Hinterachslenkwinkel δR gibt. Zur Einstellung des Hinterachslenkwinkels δR ist dem Hinterachslenksystem 6 ein Aktuator zugeordnet, der über Stellsignale einer Regel- bzw. Steuereinheit einzustellen ist. Die Einstellung des Hinterachslenksystems 6 erfolgt als Funktion aktueller Fahrzeugzustands- und Betriebsgrößen.Furthermore, the vehicle 1 with a rear axle steering system 6 equipped, which is designed as an active steering system and steerable rear wheels 7 includes, where a Hinterachslenkwinkel δ R can be abandoned. The rear axle steering system 6 is in particular kinematically independent of the front axle steering system 4 formed so that there is no forced coupling between the Vorderachslenkwinkel δ F and the Hinterachslenkwinkel δ R. To adjust the Hinterachslenkwinkels δ R is the rear axle steering system 6 associated with an actuator which is to be set via control signals of a control unit. The adjustment of the rear axle steering system 6 takes place as a function of current vehicle status and operating variables.

Der Anhänger 2 ist einachsig ausgeführt und weist eine als Starrachse ausgebildete Anhängerachse 8 mit Anhängerrädern 9 auf oder zwei als Starrachsen ausgebildete Anhängerachsen, mit gegebenenfalls doppelter Anzahl von Anhängerrädern, wobei die Starrachsen zweckmäßig in Längsrichtung einen Abstand aufweisen, der einen zugelassenen Maximalabstand nicht übersteigt. Die Fahrzeuggeometrien werden durch den Achsabstand L1 zwischen Vorderachse und Hinterachse im Fahrzeug, durch den Abstand L2 zwischen Kupplung 3 und Anhängerachse 8 sowie durch den Abstand L3 zwischen der Hinterachse und der Kupplung 3 bestimmt. In Kurvenfahrt besteht zwischen dem Fahrzeug 1 und dem Anhänger 2 ein Knickwinkel α, der als Winkel zwischen den Längsachsen 11 und 12 des Fahrzeugs 1 bzw. des Anhängers 2 definiert ist.The trailer 2 is designed uniaxial and has a trained as a rigid axle trailer axle 8th with trailer wheels 9 on or two trained as rigid axles trailer axles, with optionally double the number of trailer wheels, the rigid axles expediently have in the longitudinal direction at a distance that does not exceed a maximum allowable distance. The vehicle geometries are defined by the center distance L 1 between the front axle and the rear axle in the vehicle, by the distance L 2 between the clutch 3 and trailer axle 8th and by the distance L 3 between the rear axle and the clutch 3 certainly. In cornering exists between the vehicle 1 and the trailer 2 a kink angle α, which is an angle between the longitudinal axes 11 and 12 of the vehicle 1 or the trailer 2 is defined.

Das Durchfahren einer Kurve bei Rückwärtsfahrt ist in 2 dargestellt. Der Fahrer gibt über die Lenkhandhabe 10 den Lenkradwinkel δL vor, woraufhin sich im Vorderachslenksystem 4 der Vorderachslenkwinkel δF an den Vorderrädern 5 einstellt. Gemäß des nachfolgend noch zu beschreibenden Verfahrens wird über ein Fahrerassistenzsystem automatisch im Hinterachslenksystem 6 durch Betätigung des dem Hinterachslenksystem 6 zugeordneten Aktuators ein Hinterachslenkwinkel δR als Funktion des Lenkradwinkels δL eingestellt, um ein unerwünschtes Einknicken des Anhängers 2 gegenüber dem Fahrzeug 1 zu verhindern.Driving through a curve when reversing is in 2 shown. The driver gives over the steering handle 10 the steering wheel angle δ L before, whereupon in Vorderachslenk system 4 the front axle steering angle δ F at the front wheels 5 established. According to the method to be described below is automatically via a driver assistance system in the rear axle steering system 6 by operating the rear axle steering system 6 Assigned actuator a Hinterachslenkwinkel δ R as a function of the steering wheel angle δ L set to unwanted buckling of the trailer 2 opposite the vehicle 1 to prevent.

Mit gestrichelter Linie ist das Fahrzeug 1 einschließlich Anhänger 2 zu Beginn der Kurvenfahrt dargestellt, mit durchgezogener Linie sind dagegen Fahrzeug 1 und Anhänger 2 in einem weiter fortgeschrittenen Zustand während des Durchfahrens der Kurve in Rückwärtsrichtung dargestellt. Durch eine entsprechende Einstellung des Hinterachslenkwinkels δR mittels des dem Hinterachslenksystems 6 zugeordneten Aktuators durchfahren Fahrzeug 1 und Anhänger 2 die Kurve, die den Radius R und den Mittelpunkt M aufweist, in optimaler Weise. Gegenüber Fahrzeugen einschließlich Anhängern ohne Fahrerassistenzsystem kann ein kleinerer Radius R erzielt werden, außerdem wird ein Einknicken zwischen Fahrzeug 1 und Anhänger 2 vermieden.Dashed line is the vehicle 1 including trailer 2 shown at the beginning of the cornering, with a solid line, however, are vehicle 1 and followers 2 in a more advanced state during the passage through the curve in the reverse direction. By a corresponding adjustment of the rear axle steering angle δ R by means of the rear axle steering system 6 associated actuator pass through vehicle 1 and followers 2 the curve having the radius R and the center M in an optimal manner. Compared to vehicles including trailers without driver assistance system, a smaller radius R can be achieved, also is a buckling between the vehicle 1 and followers 2 avoided.

Bei dem Verfahren zur Durchführung des Lenkvorganges wird zunächst der aktuelle Lenkradwinkel δL ermittelt, was insbesondere mit der im Fahrzeug regelmäßig vorhandenen Sensorik durchgeführt wird, so dass hierfür keine zusätzlichen Sensoreinrichtungen erforderlich sind. Der aktuelle Vorderachslenkwinkel δF steht mit dem Lenkradwinkel δL aufgrund der Kopplung der Lenkhandhabe 10 über die Lenkwelle und das Lenkgetriebe in einem bekannten kinematischen Zusammenhang, der durch das Übersetzungsverhältnis des Lenkgetriebes bestimmt wird. Dann wird der Knickwinkel α zwischen Fahrzeug 1 und Anhänger 2 ermittelt, wofür eine Sensoreinrichtung erforderlich ist, die entweder als Winkelgeber in der Anhängerkupplung 3 ausgeführt sein kann oder als mechanische oder berührungslose Messeinrichtung an mindestens zwei Stellen den Abstand zwischen Fahrzeug 1 und Anhänger 2 ermittelt, um daraus den Knickwinkel α zu berechnen, wobei hierzu die genaue Lage der Bezugspunkte der Abstandsmessung auf dem Fahrzeug 1 und auf dem Anhänger 2 bekannt sein müssen.In the method for carrying out the steering operation, first of all the current steering wheel angle δ L is determined, which is carried out in particular with the sensor system which is regularly present in the vehicle, so that no additional sensor devices are required for this purpose. The current Vorderachslenkwinkel δ F is the steering wheel angle δ L due to the coupling of the steering handle 10 about the steering shaft and the steering gear in a known kinematic relationship, which is determined by the gear ratio of the steering gear. Then the bending angle α between the vehicle 1 and followers 2 determines what a sensor device is required for, either as an angle sensor in the trailer hitch 3 may be executed or as a mechanical or non-contact measuring device at least two places the distance between the vehicle 1 and followers 2 determined in order to calculate therefrom the bending angle α, for which purpose the exact position of the reference points of the distance measurement on the vehicle 1 and on the trailer 2 must be known.

In einem nächsten Verfahrensschritt wird der Soll-Knickwinkel αsoll als Funktion des Vorderachslenkwinkels δF und der Achsabstände L1, L2 und L3 gemäß der Beziehung

Figure 00080001
bestimmt, wobei der Vorderachslenkwinkel δF wie vorbeschrieben aus dem bekannten kinematischen Zusammenhang aus dem Lenkradwinkel δL ermittelt wird.In a next method step, the desired bending angle α soll as a function of Vorderachslenkwinkels δ F and the axial distances L 1 , L 2 and L 3 according to the relationship
Figure 00080001
determined, the Vorderachslenkwinkel δ F as described above from the known kinematic relationship of the steering wheel angle δ L is determined.

Zur Einstellung des Hinterachslenkwinkel δR durch Betätigung des Aktuators im Hinterachslenksystem 6 wird die Differenz von Vorderachslenkwinkel δF und Hinterachslenkwinkel δR zugrunde gelegt, die in Abhängigkeit des Soll-Knickwinkels αsoll und des Ist-Knickwinkels αist folgender Funktion folgen soll:

Figure 00090001
To adjust the rear axle steering angle δ R by actuating the actuator in the rear axle steering system 6 the difference between front axle steering angle δ F and rear axle steering angle δ R is taken as the basis, which is to follow the function of the desired buckling angle α soll and the actual buckling angle α:
Figure 00090001

Der Ist-Knickwinkel αist kann auch – zusätzlich oder alternativ zur Messung – als Funktion der Fahrzeuglängsgeschwindigkeit v, des Vorderachslenkwinkel δF, des Hinterachslenkwinkel δR und der Achsabstände L1, L2, und L3 gemäß der Differentialgleichung 1. Ordnung

Figure 00090002
berechnet werden.The actual bending angle α is also possible-additionally or alternatively to the measurement-as a function of the vehicle longitudinal velocity v, the front axle steering angle δ F , the rear axle steering angle δ R and the axle spacings L 1 , L 2 and L 3 according to the differential equation of the 1st order
Figure 00090002
be calculated.

Mit den beiden vorgenannten Funktionen stehen zwei Beziehungen zur Ermittlung des Ist-Knickwinkels αist und des Hinterachslenkwinkels δR zur Verfügung.With the two aforementioned functions, two relationships are available for determining the actual bending angle α ist and the rear steering angle δ R.

Gegebenenfalls wird mithilfe eine Tiefpassfilters die Dynamik des Einlenkvorganges an das Verhalten bei Vorwärtsfahrt angepasst.Possibly Using a low-pass filter, the dynamics of the turning process on the behavior when driving forward customized.

Claims (13)

Verfahren zur Durchführung eines Lenkvorganges in einem Fahrzeug (1) mit Anhänger (2), wobei das Fahrzeug (1) mit einem Vorderachslenksystem (4) zur Einstellung eines Vorderachslenkwinkels (δF) und einem Hinterachslenksystem (6) zur Einstellung eines Hinterachslenkwinkels (δR) ausgestattet ist, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: – Ermitteln des aktuellen Lenkradwinkels (δL), – Ermitteln des aktuellen Ist-Knickwinkels (αist), – Bestimmen des Soll-Knickwinkels (αsoll) zwischen der Längsachse (11) des Fahrzeugs und der Längsachse (12) des Anhängers als Funktion des Lenkradwinkels (δL), – Einstellen des Hinterachslenkwinkels (δR) unter Berücksichtigung des Ist-Knickwinkels (αist) und des Soll-Knickwinkels (αsoll).Method for carrying out a steering operation in a vehicle ( 1 ) with trailer ( 2 ), where the vehicle ( 1 ) with a front axle steering system ( 4 ) for setting a front axle steering angle (δ F ) and a rear axle steering system ( 6 ) for setting a Hinterachslenkwinkels (δ R ) is characterized by the following steps: - Determining the current steering wheel angle (δ L ), - Determining the current actual kink angle (α is ), - Determining the desired kink angle (α soll ) between the longitudinal axis ( 11 ) of the vehicle and the longitudinal axis ( 12 ) of the trailer as a function of the steering wheel angle (δ L ), - Setting the Hinterachslenkwinkels (δ R ) taking into account the actual buckling angle (α is ) and the desired buckling angle (α soll ). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Soll-Knickwinkel (αsoll) als Funktion des Vorderachslenkwinkels (δF) und geometrischer Fahrzeuggrößen (L1, L2, L3) gemäß der Beziehung
Figure 00100001
darstellbar ist, wobei δF den Vorderachslenkwinkel L1 den Achsabstand im Fahrzeug L2 den Abstand vom Kupplungspunkt zur Anhängerachse L3 den Abstand zwischen Hinterachse und Kupplungspunkt bezeichnet und der Vorderachslenkwinkel (δF) über einen feststehenden kinematischen Zusammenhang aus dem Lenkradwinkel (δL) ermittelbar ist.A method according to claim 1, characterized in that the desired bending angle (α soll ) as a function of Vorderachslenkwinkels (δ F ) and geometric vehicle sizes (L 1 , L 2 , L 3 ) according to the relationship
Figure 00100001
can be represented, where δ F the Vorderachslenkwinkel L 1 the center distance in the vehicle L 2, the distance from the coupling point to the trailer axle L 3 denotes the distance between the rear axle and coupling point and the Vorderachslenkwinkel (δ F ) via a fixed kinematic relationship from the steering wheel angle (δ L ) can be determined. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ist-Knickwinkel (αist) gemessen wird.A method according to claim 1 or 2, characterized in that the actual bending angle (α is ) is measured. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Ist-Knickwinkel (αist) als Funktion des Lenkradwinkels (δL) und des Hinterachslenkwinkels (δR) darstellbar ist.Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that the actual bending angle (α is ) as a function of the steering wheel angle (δ L ) and the Hinterachslenkwinkels (δ R ) can be displayed. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Ist-Knickwinkel (αist) als Differentialgleichung 1. Ordnung darstellbar ist: f(αist, δF, δR),wobei δF den Vorderachswinkel δR den Hinterachslenkwinkel bezeichnet.Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that the actual buckling angle (α is ) can be represented as a differential equation 1st order: f (α is , δ F , δ R ) where δ F denotes the front axle angle δ R the Hinterachslenkwinkel. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Ist-Knickwinkel (αist) als Funktion der Fahrzeuglängsgeschwindigkeit (v) darstellbar ist.A method according to claim 5, characterized in that the actual bending angle (α is ) as a function of the vehicle longitudinal speed (v) can be displayed. Verfahren nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Ist-Knickwinkel (αist) als Funktion geometrischer Größen (L1, L2, L3) gemäß der Beziehung
Figure 00120001
darstellbar ist, wobei v die Fahrzeuglängsgeschwindigkeit bezeichnet.A method according to claim 5 and 6, characterized in that the actual buckling angle (α is ) as a function of geometric quantities (L 1 , L 2 , L 3 ) according to the relationship
Figure 00120001
can be represented, where v denotes the vehicle longitudinal speed. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Hinterachslenkwinkel (δR) in der Weise eingestellt wird, dass die Differenz von Vorderachslenkwinkel (δF) und Hinterachslenkwinkel (δR) einer vorgegebenen Funktion in Abhängigkeit von Ist-Knickwinkel (αist) und Soll-Knickwinkel (αsoll) folgt.Method according to one of claims 1 to 7, characterized in that the Hinterachslenkwinkel (δ R ) is adjusted in such a way that the difference of Vorderachslenkwinkel (δ F ) and Hinterachslenkwinkel (δ R ) of a given function as a function of actual buckling angle ( α is ) and nominal bending angle (α soll ) follows. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Hinterachslenkwinkel (δR) in der Weise eingestellt wird, dass die Differenz von Vorderachslenkwinkel (δF) und Hinterachslenkwinkel (δR) folgender Funktion folgt:
Figure 00120002
wobei P einen Reglerparameter bezeichnet.A method according to claim 8, characterized in that the Hinterachslenkwinkel (δ R ) is adjusted in such a way that the difference of Vorderachslenkwinkel (δ F ) and Hinterachslenkwinkel (δ R ) follows the following function:
Figure 00120002
where P denotes a controller parameter. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass für Vorwärtsfahrt und Rückwärtsfahrt unterschiedliche Beziehungen für die Ermittlung des Hinterachslenkwinkels (δR) gelten.Method according to one of claims 1 to 9, characterized in that for forward drive and reverse drive different relationships for the determination of Hinterachslenkwinkels (δ R ) apply. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass für die Vorwärtsfahrt der Ist-Knickwinkel (αist) berechnet und für die Rückwärtsfahrt der Ist-Knickwinkel (αist) gemessen wird.Method according to one of claims 1 to 10, characterized in that for the forward movement of the actual bending angle (α is ) calculated and for the reverse of the actual bending angle (α is ) is measured. Regel- bzw. Steuergerät zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11.Control device for carrying out the Method according to one of the claims 1 to 11. Lenksystem in einem Fahrzeug (1) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei das Lenksystem ein Vorderachslenksystem (4), das über eine Lenkhandhabe (10) einstellbar ist, und ein Hinterachslenksystem (6) umfasst, das über einen Aktuator einstellbar ist.Steering system in a vehicle ( 1 ) for carrying out the method according to one of claims 1 to 11, wherein the steering system is a front axle steering system ( 4 ), which via a steering handle ( 10 ) is adjustable, and a rear axle steering system ( 6 ), which is adjustable via an actuator.
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