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DE102006059082B4 - Method for carrying out a steering operation in a vehicle with a trailer - Google Patents

Method for carrying out a steering operation in a vehicle with a trailer Download PDF

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DE102006059082B4
DE102006059082B4 DE102006059082.1A DE102006059082A DE102006059082B4 DE 102006059082 B4 DE102006059082 B4 DE 102006059082B4 DE 102006059082 A DE102006059082 A DE 102006059082A DE 102006059082 B4 DE102006059082 B4 DE 102006059082B4
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Abstract

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, mit folgenden Verfahrensschritten: – 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), 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 for carrying out a steering operation in a vehicle (1) with a trailer (2), wherein the vehicle (1) is equipped with a front axle steering system (4) for setting a front axle steering angle (δF) and a rear axle steering system (6) for setting a rear axle steering angle (δR) is, with the following method steps: - Determining the current steering wheel angle (δL), - Determining the current actual kink angle (αist), - Determining the desired kink angle (αsoll) between the longitudinal axis (11) of the vehicle and the longitudinal axis (12) of the Trailer as a function of the steering wheel angle (δL), - Setting the Hinterachslenkwinkels (δR) taking into account the actual kink angle (αist) and the desired kink angle (αsoll), characterized in that the Hinterachslenkwinkel (δR) is adjusted in such a way that the difference between the front axle steering angle (δF) and the rear axle steering angle (δR) of a given function as a function of the actual buckling angle (αist) and the setpoint knee ckwinkel (αsoll) follows.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Durchführung eines Lenkvorganges in einem Fahrzeug mit Anhänger nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie auf ein Regel- bzw. Steuergerät und auf ein Lenksystem, jeweils zur Durchführung eines solchen Verfahrens.The invention relates to a method for performing a steering operation in a vehicle with trailer according to the preamble of claim 1 and to a control or control device and to a steering system, each for carrying out such a method.

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.In conventional vehicles, consisting of a vehicle and a trailer attached via a coupling, the maneuvering when reversing designed as difficult, since the articulation angle between trailer and vehicle is an additional degree of freedom to be considered. Especially in reverse driven curves, the problem may arise that the bending angle is directed counter to the steering angle, so that the trailer does not move along the desired curved path, but buckles in the opposite direction. In order to avoid this, the coupling point must first be shifted outward in relation to the setpoint trajectory, which presupposes that the driver first turns a steering angle counter to the desired curve direction and only then brings the steering angle into the curve direction. The disadvantage here is in addition to the difficulty of the steering maneuver to be performed and 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.

Die gattungsbildende US 6 292 094 B1 offenbart ein Verfahren zur Durchführung eines Lenkvorgangs in einem Fahrzeug mit Anhänger, wobei das Fahrzeug mit einem Vorderachslenksystem und einem Hinterachslenksystem ausgestattet ist. Zur Durchführung eines Lenkvorgangs wird der aktuelle Knickwinkel zwischen Fahrzeug und Anhänger bestimmt und der Hinterachslenkwinkel als Funktion der Differenz zwischen dem Knickwinkel und einem Soll-Knickwinkel eingestellt.The generic US Pat. No. 6,292,094 B1 discloses a method for performing a steering operation in a trailered vehicle, the vehicle being equipped with a front axle steering system and a rear axle steering system. To carry out a steering operation, the current articulation angle between the vehicle and the trailer is determined and the rear axle steering angle is set as a function of the difference between the articulation angle and a desired articulation angle.

Ein mit der US 6 292 094 B1 vergleichbares Verfahren bei einem Fahrzeug mit Anhänger ist auch aus der US 2005/0039972 A1 bekannt.One with the US Pat. No. 6,292,094 B1 Similar procedure in a vehicle with trailer is also from the US 2005/0039972 A1 known.

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.Based on this prior art, the invention has for its object to simplify the passage of curves, especially when reversing. Advantageously, relatively small curve radii should also be traversed.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Durchführung eines Lenkvorganges in einem Fahrzeug mit Anhänger mit den Merkmalen des Anspruches 1, durch ein Regel- bzw. Steuergerät mit den Merkmalen des Anspruches 11 und durch ein Lenksystem mit den Merkmalen des Anspruches 12. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.This object is achieved by a method for carrying out a steering operation in a vehicle with trailer with the features of claim 1, by a control or control device with the features of claim 11 and by a steering system with the features of claim 12. The dependent claims appropriate training.

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 carry out the steering operation, the vehicle, in addition to a front axle steering for setting a desired Vorderachslenkwinkels on a rear axle, so an active Hinterachslenksystem over which a desired Hinterachslenkwinkel is adjustable. In such vehicles, therefore, not only the front wheels, but also the rear wheels are steerable. Conveniently, the rear axle steering is not kinematically coupled to the front axle steering, but to adjust kinematic level independently of the front axle, it being possible in particular to adjust the Hinterachslenkwinkel as a function of various Fahrzeugzustands- and operating variables. For this purpose, the actuator is assigned to the rear axle steering system, which is to be acted upon via control signals of a control or control device for setting a desired Hinterachslenkwinkels.

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.The Hinterachslenkwinkel is set in the process according to the invention on the active Hinterachslenkungssystem to assist the driver in cornering in particular when reversing, optionally also comes when driving forward an active Hinterachslenkwinkeleinstellung into consideration. To carry out the method, first of all the current steering wheel angle is determined, which as a rule can be carried out with the sensors present in the vehicle, for example from the ESP sensor system (electronic stability program). The steering wheel angle becomes the determination of a desired bending angle used as a function of the current steering wheel angle between the longitudinal axis of the vehicle and the longitudinal axis of the trailer to be set. Thereafter, the current actual kink angle is determined, which takes place either via a measurement of the kink angle or via a calculation. In a next method step, the rear axle steering angle is adjusted in accordance with a defined relationship on the basis of the calculated desired buckling angle and the actual actual buckling angle.

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.In a mathematical determination of the actual bending angle as a function of the known steering wheel angle and the Hinterachslenkwinkels can be displayed. The adjustment of the Hinterachslenkwinkels and the calculation of the actual kink angle is usually carried out implicitly from a mathematical equation system in which both variables are included as a variable.

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 based solely on a given steering wheel angle a stable backward driving straight ahead and a driving through curves in the reverse direction with vehicles with trailer, without the driver to turn the steering wheel against the course of the course to avoid unwanted 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.In principle, the system requires no additional sensory input data beyond the steering wheel angle and, if applicable, the bend angle. Nevertheless, it may be appropriate to determine the actual bending angle from a measurement and to base the adjustment of the Hinterachslenkwinkels. If the actual kink angle is calculated, it is basically a controlled system; A measurement of the actual buckling angle is a closed loop control. The sensory determination of the actual bending angle can be carried out in principle in various ways, for example via angle sensor in the trailer hitch or sensors in the rear or in the trailer, for example, to measure distances from vehicle to trailer left and right of the coupling point and calculating the kink angle from the measured Distances, wherein the distance measurement can be performed mechanically or non-contact.

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 method can be summarized as an assistance system that is implemented in the vehicle and is activated in particular when driving backwards. In addition to avoiding unwanted buckling of the trailer and smaller curve radii can be realized, as is the case in the prior art.

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.Although the invention can be applied to reverse driving in a particularly advantageous manner, it may be expedient to activate the driver assistance system only when reversing. Nevertheless, it may also be expedient to activate the assistance system when driving forward, for example, to realize a relatively small radius of curvature in the trailer by a corresponding adjustment of Hinterachslenkwinkels while driving through a curve. For the determination and adjustment of Hinterachslenkwinkels as a function of actual buckling angle and target buckling angle can apply different relationships when driving forward and reverse, which is expediently activated at the respective direction of travel. 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 does not provide a controlled pressure angle for influencing the bending angle. Finally, it may be expedient to calculate the actual buckling angle when driving forwards and to carry out the method as a control and to measure the actual buckling angle when driving backwards and to design the method as a closed-loop control.

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 is calculated as a function of the front axle steering angle and geometric vehicle sizes, in particular the center distances in the vehicle and in the trailer, wherein the Vorderachslenkwinkel is determined by a fixed kinematic relationship from the steering wheel angle. When slip-free driving determines the Vorderachslenkwinkel from the gear ratio, which is set via the steering gear between the steering shaft and the steering linkage. In contrast, the actual bending angle can be calculated from a differential equation of the first order as a function of the front axle steering angle and the rear axle steering angle in the case of a computational determination, wherein the front axle steering angle is in turn to be determined from the kinematic relationship from the steering wheel angle. The angles are adjusted such that the difference between front axle steering angle and rear axle steering angle follows a given function.

Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:Further advantages and expedient embodiments can be taken from the further claims, the description of the figures and the drawings. Show it:

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 vehicle and 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, is in the context of the invention, an application to trucks into consideration, to which a trailer is attached via a corresponding coupling.

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 Betriebsgroßen.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 condition 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 DE102006059082B4_0002
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 DE102006059082B4_0002
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 DE102006059082B4_0003
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 DE102006059082B4_0003

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 DE102006059082B4_0004
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 1 , order
Figure DE102006059082B4_0004
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.If necessary, the dynamics of the turning process are adapted to the behavior when driving forward with the aid of a low-pass filter.

Claims (12)

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, mit folgenden Verfahrensschritten: – 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), 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 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 equipped, comprising 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 ), - adjusting the Hinterachslenkwinkels (δ R ) taking into account the actual kink angle (α is ) and the desired kink angle (α soll ), characterized in that the Hinterachslenkwinkel (δ R ) is set in such a way that the difference of Vorderachslenkwinkel (δ F ) and Hinterachslenkwinkel (δ R ) of a given function as a function of the actual buckling angle (α is ) and target buckling angle (α soll ) follows. 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 DE102006059082B4_0005
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.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 DE102006059082B4_0005
can be represented, wherein δ F the Vorderachslenkwinkel L 1 the center distance in the vehicle L 2 denotes the distance from the coupling point to the trailer axle L 3, 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: α .ist = f(αist, δF, δR) wobei δF den Vorderachswinkel 6R 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: α. is = f (α is , δ F , δ R ) where δ F denotes the front axle angle 6 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 DE102006059082B4_0006
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 DE102006059082B4_0006
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) folgender Funktion folgt:
Figure DE102006059082B4_0007
wobei P einen Reglerparameter bezeichnet. 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 ) follows the following function:
Figure DE102006059082B4_0007
where P denotes a controller parameter. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass für Vorwärtsfahrt und Rückwärtsfahrt unterschiedliche Beziehungen für die Ermittlung des Hinterachslenkwinkels (δR) gelten.Method according to one of claims 1 to 8, 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 9, 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 9, characterized in that for the forward travel 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 10.Control or control device for carrying out the method according to one of claims 1 to 10. Lenksystem in einem Fahrzeug (1) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10, 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 10, wherein the steering system is a front axle steering system ( 4 ), which via a steering handle ( 10 ) and a rear axle steering system ( 6 ), which is adjustable via an actuator.
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