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DE102007009834B4 - Device and method for stabilizing a motor vehicle combination - Google Patents

Device and method for stabilizing a motor vehicle combination Download PDF

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Abstract

Vorrichtung zur Stabilisierung eines Kraftfahrzeug-Gespanns, umfassend:
- eine Momenten-Verteilungseinrichtung zur steuer- und/oder regelbaren Kopplung von zwei Rädern einer Anhängerachse, wobei die Momenten-Verteilungseinrichtung zwischen den Rädern der Anhängerachse angeordnet ist,
- eine Schlingerbewegungs-Erfassungseinrichtung zur Erfassung der Schlingerbewegung des Anhängers und/oder des Kraftfahrzeugs, und
- eine Steuereinrichtung zur Ansteuerung der Momenten-Verteilungseinrichtung, wobei die Steuereinrichtung derart ausgebildet ist, dass die Momentenverteilung zwischen den beiden Rädern der Anhängerachse in Abhängigkeit von der erfassten Schlingerbewegung des Anhängers und/oder des Kraftfahrzeugs oder einer hiermit korrelierenden Betriebsgröße erfolgt.Device for stabilizing a motor vehicle combination, comprising:
a torque distribution device for the controllable and / or controllable coupling of two wheels of a trailer axle, wherein the torque distribution device is arranged between the wheels of the trailer axle,
a rolling movement detecting means for detecting the rolling motion of the trailer and / or the motor vehicle, and
- A control device for controlling the torque distribution device, wherein the control device is designed such that the torque distribution between the two wheels of the trailer axle in dependence on the detected rolling movement of the trailer and / or the motor vehicle or a correlated herewith operating size.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Stabilisierung eines Kraftfahrzeug-Gespanns. Dabei erfolgt die Stabilisierung des aus ziehendem Kraftfahrzeug und von diesem gezogenen Anhänger bestehenden Kraftfahrzeuggespanns durch stabilisierende Eingriffe an dem gezogenen Anhänger.The invention relates to a device and a method for stabilizing a motor vehicle combination. In this case, the stabilization of the vehicle pulled from pulling and pulled by this trailer motor vehicle combination takes place by stabilizing interventions on the towed trailer.

Aus der DE 103 42 865 A1 ist bereits ein Verfahren zur Stabilisierung eines Kraftfahrzeug-Gespanns bekannt, bei dem in Abhängigkeit von der Gierrate des Fahrzeugs automatisch ein stabilisierender Lenkeingriff sowie eine Reduzierung des Antriebsmoments vorgenommen werden. Zusätzlich kann ein automatischer Bremseingriff erfolgen. Des Weiteren sind aus der DE 199 64 048 A1 ein Verfahren und eine Vorrichtung bekannt, bei denen eine Stabilisierung eines einen Anhänger ziehenden Kraftfahrzeugs durch die gezielte automatische Einprägung eines Giermoments in Abhängigkeit von einer erfassten Schlingerbewegung des Kraftfahrzeugs erfolgt. Das einzuprägende Giermoment wird hier durch einseitige oder unsymmetrische Bremseingriffe beim ziehenden Kraftfahrzeug realisiert.From the DE 103 42 865 A1 A method for stabilizing a motor vehicle combination is already known, in which, depending on the yaw rate of the vehicle, a stabilizing steering intervention and a reduction of the drive torque are automatically performed. In addition, an automatic brake intervention can take place. Furthermore, from the DE 199 64 048 A1 a method and a device are known in which a stabilization of a trailer pulling motor vehicle by the targeted automatic impression of a yawing moment in response to a detected rolling movement of the motor vehicle takes place. The einzubrägende yaw moment is realized here by unilateral or asymmetrical braking interventions in towing vehicle.

In der EP 0 575 152 B1 werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verteilung des Antriebsmoments auf das rechte/linke Rad eines Kraftfahrzeugs beschrieben. Zur Verteilung des Antriebsmoments sind zwei separate steuerbare Trennkupplungen in einer angetriebenen Fahrzeugachse vorhanden, die über eine Steuereinrichtung in Abhängigkeit von Fahrzeugbetriebsparametern wie Radgeschwindigkeiten, Lenkradwinkel, Gierrate oder Beschleunigung angesteuert werden. Hierdurch soll ein stabiles Fahrverhalten des Fahrzeugs gewährleistet werden.In the EP 0 575 152 B1 For example, a method and apparatus for distributing drive torque to the right / left wheel of a motor vehicle will be described. To distribute the drive torque, two separate controllable separating clutches are provided in a driven vehicle axle, which are controlled via a control device as a function of vehicle operating parameters such as wheel speeds, steering wheel angle, yaw rate or acceleration. This is to ensure a stable handling of the vehicle.

Ferner sind in der DE 199 63 747 A1 ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Stabilisierung eines Fahrzeugs oder eines Fahrzeuggespannes bei Untersteuerungstendenz beschrieben. Dabei wird vorgeschlagen, bei auftretender Untersteuerungstendenz zum einen Eingriffe vorzunehmen, mit denen das auf die Antriebsräder wirkende Moment erhöht wird und zum anderen Bremseneingriffe am kurveninneren Rad vorzunehmen, so dass am kurveninneren Rad die Erhöhung des auf die Antriebsräder wirkenden Moments kompensiert wird.Furthermore, in the DE 199 63 747 A1 A method and apparatus for stabilizing a vehicle or vehicle combination understeering tendency is described. It is proposed to make intervention in the occurrence of understeer tendency, with which the torque acting on the drive wheels is increased and make to the other brake interventions on the inside wheel, so that the increase of the moment acting on the drive wheel torque is compensated on the inside wheel.

Darüber hinaus ist aus der DE 34 27 725 A1 eine Anordnung zum Regeln der Kraftübertragung eines vierradgetriebenen Kraftfahrzeugs mit Verteilergetriebe bekannt, wobei über einen Kupplungseingriff der Schlupf der Räder der einen Achse in einer steuerbaren festen Beziehung zum Schlupf der Räder der anderen Achse steht. Hierfür sind in einer Ausführungsform auf einer Fahrzeugachse, zwischen den beiden äußeren Rädern, zwei steuerbare Rutschkupplungen mit steuerbarem Grad des Kupplungseingriffs geschaltet.In addition, from the DE 34 27 725 A1 an arrangement for controlling the power transmission of a four-wheel drive motor vehicle with transfer case known, via a clutch engagement of the slip of the wheels of the one axle is in a controllable fixed relationship to the slip of the wheels of the other axle. For this purpose, in one embodiment on a vehicle axle, between the two outer wheels, two controllable slip clutches with controllable degree of clutch engagement are switched.

Aus der US 2005 / 0 206 235 A1 ist eine Stabilisierung eines Kraftfahrzeugs-Gespanns bekannt, wobei ein Differenzmoment zwischen den Rändern einer Achse des antreibenden Fahrzeugs aufgebracht wird.A stabilization of a motor vehicle combination is known from US 2005/0 206 235 A1, wherein a differential torque is applied between the edges of an axis of the driving vehicle.

Die DE 197 15 601 B4 beschreibt einen Anhänger für ein Kraftfahrzeug, wobei zwischen den Rädern einer Achse eine Drehmomentübertragungseinrichtung angeordnet ist, durch die das Rad mit der höheren Drehzahl abgebremst und das Rad mit der niedrigeren Drehzahl beschleunigt wird.The DE 197 15 601 B4 describes a trailer for a motor vehicle, wherein between the wheels of an axle, a torque transmitting device is arranged, by which the wheel decelerates at the higher speed and the wheel is accelerated at the lower speed.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine alternative Vorrichtung bzw. ein alternatives Verfahren zur Stabilisierung eines Kraftfahrzeug-Gespanns anzugeben. Insbesondere soll die Vorrichtung bzw. das Verfahren derart ausgebildet sein, dass die Fahrzeug- bzw. Reisegeschwindigkeit durch die Stabilisierungsmaßnahmen möglichst nicht reduziert wird, beziehungsweise möglicht unbeeinträchtigt bleibt.The invention has for its object to provide an alternative device or an alternative method for stabilizing a motor vehicle combination. In particular, the device or the method should be designed in such a way that the vehicle or travel speed is as far as possible not reduced by the stabilization measures, or remains undisturbed as far as possible.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Vorrichtung zur Stabilisierung eines Kraftfahrzeug-Gespanns mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Verfahren zur Stabilisierung eines Kraftfahrzeug-Gespanns mit den Merkmalen des Anspruchs 6 gelöst, während in den Unteransprüchen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung angegeben sind.According to the invention the object is achieved by a device for stabilizing a motor vehicle combination with the features of claim 1 and a method for stabilizing a motor vehicle combination with the features of claim 6, while in the dependent claims preferred embodiments of the invention are given.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst eine Momenten-Verteilungseinrichtung zur Verteilung von Moment zwischen den beiden Rädern einer gemeinsamen Anhängerachse, welche zwischen den Rädern der Anhängerachse angeordnet ist, eine Schlingerbewegungs-Erfassungseinrichtung zur Erfassung der Schlingerbewegung von Kraftfahrzeug und/oder Anhänger sowie eine Steuereinrichtung zur Steuerung und/oder Regelung (allgemein: Ansteuerung) der Momenten-Verteilungseinrichtung, derart, dass eine Verteilung von Momentenanteilen zwischen den Rädern einer gemeinsamen Anhängerachse erfolgt. Unter einer Momentenverteilung im Sinne der Erfindung ist die (Um-)Verteilung von Anteilen der Momente zu verstehen, die im Zeitpunkt der Verteilung an den Rädern einer gemeinsamen Anhängerachse vorhanden sind - dies wird dadurch erreicht, indem sich ein Rad an dem anderen zumindest teilweise abstützt und so quasi ein Teil von dessen Moment zugeteilt bekommt. Im Sinne der Erfindung wird unter einer Kopplung (der beiden Räder einer Anhängerachse) insbesondere eine kraft- und/oder formschlüssige Verbindung verstanden, derart, dass eine Abstützung eines Rades an dem anderen Rad möglich ist. Alternativ ist aber auch eine materialschlüssige Verbindung mit einem Verbindungselement mit veränderbaren Eigenschaften (wie einer steuerbaren Viskokupplung) denkbar.The device according to the invention comprises a torque distribution device for distributing torque between the two wheels of a common trailer axle, which is arranged between the wheels of the trailer axle, a rolling movement detection device for detecting the rolling movement of motor vehicle and / or trailer and a control device for controlling and / or or regulation (in general: activation) of the torque distribution device such that a distribution of torque components takes place between the wheels of a common trailer axle. A torque distribution in the sense of the invention means the (re-) distribution of portions of the moments which are present at the time of distribution on the wheels of a common trailer axle - this is achieved by one wheel being supported at least partially on the other and so a part of its moment gets assigned. For the purposes of the invention, a coupling (the two wheels of a trailer axle) is understood in particular to be a non-positive and / or positive connection, such that a support of one wheel on the other wheel is possible. Alternatively, however, a material connection with a connecting element with variable properties (such as a controllable viscous coupling) is conceivable.

Vorzugsweise ist die Momenten-Verteilungseinrichtung derart ausgebildet, dass jedem Rad (bzw. jeder Seite) der Anhängerachse ein steuerbares Trennkupplungsmittel (z.B. steuerbare Reibkupplung, steuerbare Viskokupplung oder dergleichen) zugeordnet ist, wobei zumindest ein, vorzugsweise beide Trennkupplungsmittel über die Steuereinrichtung in Abhängigkeit von vorbestimmten Betriebsparametern ansteuerbar ist/sind.Preferably, the torque distribution device is designed such that each wheel (or each side) of the trailer axle is associated with a controllable separating clutch means (eg controllable friction clutch, controllable viscous coupling or the like), wherein at least one, preferably both separating means via the control means in dependence on predetermined Operating parameters can be controlled / are.

Die Steuereinrichtung ist dabei derart ausgebildet, dass die Ansteuerung (von jeweils zumindest einem der beiden Trennkupplungsmittel) in Abhängigkeit von zumindest einem vorbestimmten, mit einer auftretenden Schlingerbewegung des ziehenden Kraftfahrzeugs und/oder des gezogenen Anhängers korrelierenden Betriebsparameter/Betriebsgröße erfolgt. Mit Vorteil korreliert die Betriebsgröße mit der Gierrate des Anhängers und/oder der aufgrund des schlingernden Anhängers erzeugten Gierbewegung des den Anhänger ziehenden Kraftfahrzeugs. Alternativ oder zusätzlich können noch die Querbeschleunigung, der Schwimmwinkel und/oder der zwischen Anhänger und Kraftfahrzeug auftretende Knickwinkel ausgewertet werden. Die Ansteuerung der Trennkupplungsmittel erfolgt derart, dass ein im Wesentlichen zur Schlingerbewegung gegenphasiges Giermoment erzeugt wird.The control device is designed in such a way that the activation (of at least one of the two separating coupling means) takes place as a function of at least one predetermined operating parameter / operating variable correlating with an occurring rolling movement of the towing motor vehicle and / or the towed trailer. Advantageously, the operational size correlates with the yaw rate of the trailer and / or the yawing motion of the trailer pulling vehicle due to the lurching trailer. Alternatively or additionally, the lateral acceleration, the slip angle and / or the bending angle occurring between the trailer and the motor vehicle can also be evaluated. The activation of the separating coupling means is effected in such a way that a yawing moment substantially opposite to the rolling movement is generated.

Des Weiteren umfasst die Erfindung ein Verfahren zur Stabilisierung eines Kraftfahrzeuggespanns, wobei das Kraftfahrzeuggespann mit Vorteil eine Vorrichtung umfasst, wie sie vorstehend beschrieben ist. Dabei wird durch das Erfassen einer, mit einer auftretenden Schlingerbewegung des Anhängers oder Kraftfahrzeugs korrelierenden Betriebsgröße, und das anschließende Ansteuern (steuern und/oder regeln) einer zwischen den Rädern einer gemeinsamen Anhängerachse angeordneten Momenten-Verteilungseinrichtung derart, dass der auftretenden Schlingerbewegung entgegengewirkt wird, eine entsprechende Stabilisierung des Kraftfahrzeuggespanns erreicht.Furthermore, the invention comprises a method for stabilizing a motor vehicle combination, wherein the motor vehicle combination advantageously comprises a device as described above. In this case, by detecting a, with an occurring rolling movement of the trailer or motor vehicle correlating operating size, and the subsequent driving (controlling and / or regulating) arranged between the wheels of a common trailer axle torque distribution device such that the occurring rolling motion is counteracted, a corresponding stabilization of the motor vehicle combination achieved.

In einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt die Ansteuerung der Momenten-Verteilungseinrichtung derart, dass eine Stabilisierungsschwingung erzeugt wird, die zu der aufgrund der Schlingerbewegung erzeugten Schwingung im Wesentlichen gegenphasig ist, insbesondere um 180° Grad phasenverschoben ist. Dabei wird die Schlingerbewegung des Anhängers mit Vorteil direkt mittels einer mit dem Anhänger gekoppelten Gierratensensorik und/oder Knickwinkelsensorik (Sensorik zur Erfassung des zwischen der Fahrzeuglängsachse des ziehenden Fahrzeugs und der Längsachse des Anhängers entstehenden Winkels) und/oder Schwimmwinkelsensorik und/oder Querbeschleunigungssensorik erfasst. Zusätzlich kann im Zeitpunkt der Ansteuerung des mindestens einen Trennkupplungsmittels oder im Anschluss daran eine gesteuerte Abbremsung des Kraftfahrzeugs eingeleitet werden.In a preferred embodiment, the control of the torque distribution device takes place in such a way that a stabilizing oscillation is generated, which is substantially opposite in phase to the oscillation generated due to the rolling motion, in particular is phase-shifted by 180 °. The rolling movement of the trailer is advantageously detected directly by means of a yaw rate sensor coupled to the trailer and / or bending angle sensor (sensor for detecting the resulting between the vehicle longitudinal axis of the towing vehicle and the longitudinal axis of the trailer angle) and / or float angle sensor and / or lateral acceleration sensor. In addition, a controlled deceleration of the motor vehicle can be initiated at the time of activation of the at least one separating clutch means or subsequently.

Claims (8)

Vorrichtung zur Stabilisierung eines Kraftfahrzeug-Gespanns, umfassend: - eine Momenten-Verteilungseinrichtung zur steuer- und/oder regelbaren Kopplung von zwei Rädern einer Anhängerachse, wobei die Momenten-Verteilungseinrichtung zwischen den Rädern der Anhängerachse angeordnet ist, - eine Schlingerbewegungs-Erfassungseinrichtung zur Erfassung der Schlingerbewegung des Anhängers und/oder des Kraftfahrzeugs, und - eine Steuereinrichtung zur Ansteuerung der Momenten-Verteilungseinrichtung, wobei die Steuereinrichtung derart ausgebildet ist, dass die Momentenverteilung zwischen den beiden Rädern der Anhängerachse in Abhängigkeit von der erfassten Schlingerbewegung des Anhängers und/oder des Kraftfahrzeugs oder einer hiermit korrelierenden Betriebsgröße erfolgt.Device for stabilizing a motor vehicle combination, comprising: a torque distribution device for the controllable and / or controllable coupling of two wheels of a trailer axle, wherein the torque distribution device is arranged between the wheels of the trailer axle, a rolling movement detecting means for detecting the rolling motion of the trailer and / or the motor vehicle, and - A control device for controlling the torque distribution device, wherein the control device is designed such that the torque distribution between the two wheels of the trailer axle in dependence on the detected rolling movement of the trailer and / or the motor vehicle or a correlated herewith operating size. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Momenten-Verteilungseinrichtung steuerbare Trennkupplungsmittel umfasst.Device after Claim 1 , characterized in that the torque distribution device comprises controllable separating clutch means. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennkupplungsmittel zwei seriell geschaltete Trennkupplungsmittel zwischen den beiden Rädern einer Achse umfassen.Device after Claim 2 characterized in that the disconnect clutch means comprise two serially connected disconnect clutch means between the two wheels of one axle. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung derart ausgebildet ist, dass die Momentenverteilung durch Ansteuerung von zumindest einem der beiden Trennkupplungsmittel erfolgt.Device after Claim 3 , characterized in that the control device is designed such that the torque distribution is effected by controlling at least one of the two separating coupling means. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mit der Schlingerbewegung des Kraftfahrzeugs und/oder des Anhängers korrelierende Betriebsgröße durch eine an Anhänger und/oder Kraftfahrzeug angeordnete - Gierratensensorik, - und/oder Querbeschleunigungssensorik, - und/oder Schwimmwinkelsensorik, - und/oder Knickwinkelsensorik erfasst wird.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the operating variable correlated with the rolling motion of the motor vehicle and / or the trailer is determined by a yaw rate sensor system, - and / or lateral acceleration sensor system, - and / or float angle sensor system, arranged on trailer and / or motor vehicle / or kink angle sensor is detected. Verfahren zur Stabilisierung eines Kraftfahrzeuggespanns, umfassend die Verfahrensschritte: - Erfassen einer, mit einer auftretenden Schlingerbewegung des Anhängers und/oder des Kraftfahrzeugs korrelierenden Betriebsgröße, und - Ansteuerung einer zwischen den Rädern einer gemeinsamen Anhängerachse angeordneten Momenten-Verteilungseinrichtung derart, dass der auftretenden Schlingerbewegung entgegengewirkt wird.A method for stabilizing a motor vehicle combination, comprising the method steps: - detecting an operating variable correlated with an occurring rolling movement of the trailer and / or the motor vehicle, and - controlling one arranged between the wheels of a common trailer axle Moments distribution device such that the occurring rolling motion is counteracted. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Ansteuerung der Momenten-Verteilungseinrichtung eine Stabilisierungsschwingung erzeugt wird, die zu der aufgrund der Schlingerbewegung erzeugten Schwingung gegenphasig ist.Method according to Claim 6 , characterized in that by the control of the torque distribution means a stabilizing vibration is generated, which is in opposite phase to the vibration generated due to the rolling movement. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass unmittelbar die Schlingerbewegung des Anhängers erfasst wird.Method according to one of Claims 6 or 7 , characterized in that immediately the rolling movement of the trailer is detected.
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