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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum auf eine Achse bezogenes Betreiben einer Betriebsbremse zum Bremsen eines Rades einer Achse eines Fahrzeugs, insbesondere Nutzfahrzeugs, mit einer von der Achse verschiedenen weiteren Achse. Die Erfindung betrifft auch ein Computerprogramm und/oder computerlesbares Medium, ein Steuergerät für ein Fahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug, und ein Fahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug.
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Aus dem Stand der Technik sind Bremssysteme für Fahrzeuge mit einem Antiblockiersystem (ABS) bekannt. Das Bremssystem ist dazu eingerichtet, ein Bremsmoment auf ein Rad oder mehrere Räder des Fahrzeugs auszuüben, um das Fahrzeug zu verzögern. Das ABS vermindert oder verhindert das Blockieren eines durch das Bremssystem gebremsten Rades durch ein Vermindern eines Bremsdrucks und kann so einen Bremsvorgang sowie die Fahrsicherheit verbessern.
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Dabei sind ABS bekannt, die die Raddrehzahl des zu bremsenden Rades erfassen und bei einer zu abrupten Drehzahländerung eine Verminderung des Bremsdrucks veranlassen, um ein Blockieren des Rades zu vermeiden oder zu beenden.
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Ferner sind zentral gesteuerte Bremssysteme bekannt, die eine Bremskraftverteilung und/oder eine Fahrdynamikregelung, beispielsweise unter Heranziehung von Eingangssignalen von einem Gierratensensor, ermöglichen.
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DE 10 2018 123 996 A1 offenbart eine als Baueinheit ausgeführtes wenigstens zweikanaliges elektro-pneumatisches zentrales Druckregelmodul für eine elektropneumatische Betriebsbremseinrichtung eines Fahrzeugs, mit wenigstens zwei in Bezug auf einen Bremsdruck elektrisch regelbaren Druckregelkanälen. Dabei ist vorgesehen, dass ein zentrales elektronisches Bremssteuergerät eine elektrische und elektronische Bauteile tragende Platine aufweist, wobei in den elektrischen und elektronischen Bauteilen Routinen wenigstens für die Bremsdruckregelung und für die Fahrdynamikregelung implementiert sind, wobei auf oder an der wenigstens einen Platine wenigstens ein Inertialsensor angeordnet und mit wenigstens einigen der elektrischen und elektronischen Bauteilen auf der Platine derart elektrisch leitend verbunden ist, dass die Ausgangssignale des wenigstens einen Inertialsensors in die wenigstens einigen elektrischen und elektronischen Bauteile zur Durchführung der Fahrdynamikregelung einsteuerbar sind. Optional können zwischen dem zentralen Druckregelmodul als „Zentralmodul“ und Bremszylindern an Rädern einer ersten Achse und einer zweiten Achse auch ABS-Drucksteuerventile geschaltet sein, welche eine radindividuelle Steuerung/Regelung des Bremsdrucks in diesen Bremszylindern erlauben.
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Dabei werden die ABS-Drucksteuerventile durch das zentrale elektronische Bremssteuergerät gesteuert. Ein Antiblockiersystem eines Rades einer Achse gemäß dem Stand der Technik kontrolliert beziehungsweise regelt und/oder steuert das Bremsen des Rades auf der Grundlage von Informationen, die das Rad und/oder die Achse selbst betreffen, möglicherweise beeinflusst durch ein Eingangssignal des Zentralsteuergeräts.
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Eine derartige Regelung eines ABS kann jedoch zu einer wiederholten Achslastverschiebung und einer entsprechenden Bewegung einer Fahrerkabine des Fahrzeugs führen, insbesondere bei bestimmten Reibungseigenschaften der Fahrbahn beziehungsweise des Untergrunds und besonderen Fahrzeugkonfigurationen.
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Dabei kann das ABS durch eine wiederholte Achslastverschiebung einen Schwingungsmodus des Fahrzeugs anregen. Der Schwingungsmodus kann dabei zu einer wiederholten, beispielsweise periodischen, Verlagerung der Achslast führen. Dies kann für einen Fahrer und/oder Insassen des Fahrzeugs unangenehm sein. Zudem ändert sich eine zwischen den Rädern und dem Untergrund wirkende Normalkraft wiederholt.
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Eine Achslastverlagerung während einer Bremsung mit einem ABS kann aufgrund von beispielsweise periodisch steigender und fallender Normalkraft auf die Räder des Fahrzeugs beziehungsweise Achsen des Fahrzeugs zu einem tiefen Radabsturz führen, also zu einem vergleichsweise abrupt auftretenden und betragsmäßig hohen Schlupf an einem oder mehreren Rädern.
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Wenn die Achslastverlagerung vergleichsweise groß ist, kann es dazu kommen, dass Druckregel- und/oder Drucksteuervorrichtungen zu langsam sind, um einen Bremsdruck in einer Bremskammer derart zu reduzieren, dass das Blockieren eines oder mehrerer Räder verhindert werden kann.
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Ein weiteres Problem kann in einem µ-Sprung-Szenario (Sprungreibungsszenario) auftreten. Das µ-Sprung-Szenario beschreibt den Übergang eines Untergrunds mit einem zwischen einem Rad und dem Untergrund vorliegenden vergleichsweise hohen Reibungskoeffizienten beziehungsweise Reibwert zu einem Untergrund mit einem zwischen dem Rad und dem Untergrund vorliegenden vergleichsweise geringen Reibungskoeffizienten.
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Für ein ABS besteht bei einer Bremsung des Fahrzeugs in einem solchen µ-Sprung-Szenario die Herausforderung den Bremsdruck abrupt an die Änderung des Reibungskoeffizienten anzupassen. Beispielsweise ist der Bremsdruck bei einer Änderung des Untergrunds von Asphalt zu Eis abrupt zu mindern, um die Fahrstabilität zu gewährleisten. In umgekehrten Fall ist der Bremsdruck abrupt zu erhöhen, um eine verbesserte Bremsperformance zu erzielen.
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Ferner ist zu beobachten, dass beispielsweise ABS-Drucksteuerventile immer strengeren Anforderungen an deren Kosteneffektivität unterliegen. Eine Verbesserung der Regelung eines ABS kann insofern die Auswirkungen derartiger Anforderungen kompensieren und/oder die Wirkung des ABS dennoch verbessern.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, den Stand der Technik zu bereichern. Eine Ausführungsform löst die Aufgabe, eine verbesserte Fahrzeugstabilität bereitzustellen und/oder eine Achslastverschiebung und/oder Bewegungen einer Fahrerkabine zu reduzieren und so die Sicherheit und den Komfort zu verbessern, auch in einem µ-Sprung-Szenario.
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Die Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 sowie den Gegenständen nach den weiteren unabhängigen Ansprüchen gelöst. Die Unteransprüche geben Weiterbildungen der Erfindung an.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum auf eine Achse bezogenes Betreiben einer Betriebsbremse zum Bremsen eines Rades einer Achse eines Fahrzeugs, insbesondere Nutzfahrzeugs, mit einer von der Achse verschiedenen weiteren Achse bereitgestellt. Dabei weist das Verfahren auf: Erfassen einer auf die weitere Achse bezogenen Eingangsgröße; Ermitteln einer achsbezogenen Kontrollgröße anhand der auf die weitere Achse bezogenen Eingangsgröße; und Ausgeben eines Regelsignals zum Ändern einer Bremsgröße der Betriebsbremse unter Berücksichtigung der achsbezogenen Kontrollgröße.
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Das Fahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug, wird im Folgenden als Fahrzeug bezeichnet. Das Verfahren ist somit ein Verfahren zum Kontrollieren beziehungsweise Steuern und/oder Regeln der Betriebsbremse des Fahrzeugs. Dabei weist das Fahrzeug eine Mehrzahl von Achsen auf, nämlich wenigstens die Achse und die weitere Achse. Beispielsweise ist die Achse als Hinterachse ausgebildet und die weitere Achse ist als Vorderachse ausgebildet.
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Um die Betriebsbremse zu betreiben wird die auf die weitere Achse bezogene Eingangsgröße als achsfremde Eingangsgröße erfasst. Die Eingangsgröße kann dabei eine ein Rad der weiteren Achse, die weitere Achse, eine dem Rad der weiteren Achse und/oder der weiteren Achse zugehörige Antriebs- und/oder Bremskomponente betreffende Größe sein. Die Eingangsgröße kann sensorisch und/oder kommunikationstechnisch, beispielsweise über einen Fahrzeugbus erfasst werden. Die Eingangsgröße kann eine Mehrzahl von verschiedenen Informationen umfassen. Damit ist eine umfassende Charakterisierung von für das Bremsen des Rads der Achse potentiell relevanter Größen möglich.
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Anhand der auf die weitere Achse bezogenen Eingangsgröße kann die achsbezogene Kontrollgröße ermittelt werden. Die Kontrollgröße ist dabei eine Größe, die sich auf die Achse mit dem zu bremsenden Rad und/oder auf das zu bremsende Rad der Achse bezieht. Die Kontrollgröße kann dabei das Kontrollieren des Bremsens des Rads und/oder der Räder der Achse betreffen. Mit anderen Worten kann die Kontrollgröße insbesondere bei einer radindividuellen Kontrolle des Bremsens eine radbezogene Kontrollgröße sein. Dabei wurde erkannt, dass von Eigenschaften und/oder Merkmalen, die die Fahrdynamik und/oder Fahrstabilität beeinflussen können, der weiteren Achse auf entsprechenden Eigenschaften und/oder Merkmalen der Achse geschlossen werden kann.
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Unter Berücksichtigung der achsbezogenen Kontrollgröße kann das Regelsignal zum Ändern der Bremsgröße der Betriebsbremse ausgegeben werden. Dabei kann die Bremsgröße beispielsweise anhand der Kontrollgröße eingeregelt werden. Durch das Regelsignal kann eine prognostizierbare Änderung der Kontrollgröße herbeigeführt werden. Die Bremsgröße kann dabei eine das Bremsmoment des Rades und/oder der Räder der Achse bestimmende Größe sein, mit der Betriebsbremse durch das Regelsignal beaufschlagt werden kann.
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Durch das Verarbeiten der die weitere Achse bezogenen Eingangsgröße zu der achsbezogenen Kontrollgröße ist eine achsübergreifende Verwendung von Informationen innerhalb des Fahrzeugs möglich. Das Verfahren kann somit ein achsübergreifendes Kontrollieren der Betriebsbremse erzielen. Damit kann die Betriebsbremse für eine Achse anhand von der Betriebsbremse der anderen Achse abgestimmt und/oder eingestellt werden. Damit kann beispielsweise eine Achslastverschiebung durch das Abfallen eines Rades an der weiteren Achse erkannt werden, um in das Bremsen des Rades der Achse einzugreifen.
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Ferner ermöglicht der Ansatz das verbesserte Betreiben der Betriebsbremse im µ-Sprung-Szenario. Bei beispielsweise einem Übergang von Asphalt zu Eis, kann ein Abfallen eines Rades an der Frontachse als weiteren Achse verwendet werden, um als präventive Maßnahme das Bremsen an der Hinterachse als Achse zu kontrollieren.
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Die Erfindung stellt einen Ansatz bereit, der es ermöglicht, das Rad und/oder die Achse mit der Betriebsbremse in Abhängigkeit von Informationen, Daten beziehungsweise Größen zu kontrollieren, die unabhängig oder nur mittelbar abhängig von dem Kontrollieren des Rads und/oder der Achse sind, sondern die weitere Achse betreffen. Dabei wurde erkannt, dass eine derartige Größe typischerweise eine Fahrzeugdynamik, eine Umgebung und/oder andere Umstände und/oder Merkmale beschreiben kann, die einen Einfluss auf das Kontrollieren der der Achse zugeordneten Betriebsbremse haben können. Ein derartiger Ansatz kann dabei auch mit Bezug zu automatisierten Fahrfunktionen und/oder Anwendungen für autonomes Fahren angewendet werden, da dabei typischerweise aussagekräftige Eingangsgrößen bereits von dem Fahrzeug erfasst und/oder verarbeitet werden.
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Das Verfahren kann dabei radindividuell, also auf nur ein Rad der Achse, angewendet werden. Alternativ oder zusätzlich kann das Verfahren auf mehrere Räder der Achse angewendet werden und/oder für mehrere Räder eines mehrere Achsen umfassenden Achspakets.
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Optional umfasst die Betriebsbremse ein Antiblockiersystem und die Eingangsgröße zeigt an, ob eine ABS-Regelung der Betriebsbremse erfolgt. Dabei wurde erkannt, dass insbesondere ein Eingriff in die ABS-Regelung eine Verbesserung der Fahrzeugstabilität bewirken kann, da die ABS-Regelung der Grund für eine wiederholte Achslastverschiebung und somit eine Schwingung des Fahrzeugs sein kann und/oder die Reaktion der Betriebsbremse auf die Änderung von Reibungskoeffizienten in dem µ-Sprung-Szenario beim Bremsen mit einer ABS-Regelung besonders durch die achsübergreifende Regelung verbessert werden kann. Alternativ oder zusätzlich umfasst die Eingangsgröße einen Schlupf des Rades der weiteren Achse, eine Radverzögerung des Rades der weiteren Achse und/oder ein Regelsignal zum Regeln einer Bremsgröße zum Bremsen des Rades der weiteren Achse. Dabei wurde erkannt, dass aus den zuvor genannten Größen und deren zeitlicher Entwicklung abgeleitet werden kann, ob eine wiederholte Achslastverschiebung erfolgt und/oder ein µ-Sprung-Szenario je in Kombination mit einer ABS-Regelung vorliegt.
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Optional wird das Regelsignal derart ausgegeben, dass die Bremsgröße konstant bleibt oder abnimmt, wenn eine auf das Rad der weiteren Achse wirkende Normalkraft sinkt, und/oder die Bremsgröße zunimmt, wenn eine auf das Rad der weiteren Achse wirkende Normalkraft steigt. Damit kann einer Schwingungsbewegung des Fahrzeugs entgegengewirkt werden. Durch das Halten oder Absenken der Bremsgröße kann einem Abfallen von einem oder mehreren Rädern der Achse entgegengewirkt werden. Durch das Steigern der Bremsgröße kann die Bremsperformance verbessert werden, wenn sich der Reibwert eines Untergrunds von einem niedrigen Reibwert zu einem hohen Reibwert ändert.
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Optional wird anhand der Eingangsgröße ein Schwingungsverhalten und/oder eine Achslastverschiebung des Fahrzeugs ermittelt und die Kontrollgröße wird unter Berücksichtigung des Schwingungsverhaltens und/oder der Achslastverschiebung ermittelt. Dafür kann eine zeitliche Entwicklung der Eingangsgröße erfasst und verarbeitet werden. Beispielsweise aus einer Fourier-Transformation oder Ähnlichem kann eine Schwingung des Fahrzeugs festgestellt werden. Wird eine Schwingung festgestellt, kann die Kontrollgröße demgemäß, beispielsweise ebenfalls zeitlich wiederholt angepasst werden, um ein Schwingen des Fahrzeugs zu unterdrücken. Dabei wurde erkannt, dass das Schwingungsverhalten und die Achslastverschiebung je einen Einfluss auf die zwischen dem Rad und dem Untergrund wirkende Normalkraft hat. Verlagert sich das Gewicht des Fahrzeugs in Richtung der Achse beziehungsweise verschiebt sich die Achslast in Richtung der Achse steigt typischerweise die Normalkraft, was ein Blockieren des Rades verhindern kann. Verlagert sich das Gewicht des Fahrzeugs von der Achse weg beziehungsweise verschiebt sich die Achslast von der Achse weg sinkt typischerweise die Normalkraft, was ein Blockieren des Rades begünstigen kann. Daher wurde erkannt, dass die Achslastverschiebung und/oder das Schwingungsverhalten eine geeignete, quantifizierbare und effektiv ermittelbare Größe ist, die einen Einfluss auf das Regeln der Betriebsbremse nehmen kann, um das Bremsen zu verbessern.
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Optional umfasst die Eingangsgröße einen Reibungskoeffizienten zwischen dem Rad der weiteren Achse und einem Untergrund. Damit kann die Eingangsgröße direkt Aufschluss über einen zu erwartenden Reibungskoeffizienten zwischen dem zu bremsenden Rad der Achse betreffen. Damit kann eine Prognose über eine Änderung des Reibungskoeffizienten bei der Regelung der Bremsgröße berücksichtigt werden. Dafür umfasst die Kontrollgröße optional eine Differenz zwischen dem Reibungskoeffizienten zwischen dem Rad der weiteren Achse und dem Untergrund und einem Reibungskoeffizienten zwischen dem Rad der Achse und dem Untergrund.
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Optional umfasst die Kontrollgröße eine Prognose eines Reibungskoeffizienten zwischen dem Rad der Achse und dem Untergrund. Anhand der Prognose des Reibungskoeffizienten zwischen dem Rad der Achse und dem Untergrund können präventive Maßnahmen zum Regeln der Bremsgröße ergriffen werden, insbesondere um einen Abfall des Rades zu vermeiden und so die Fahrzeugstabilität zu verbessern und/oder um die Bremsperformance zu verbessern.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Computerprogramm und/oder ein computerlesbares Medium bereitgestellt. Das Computerprogramm und/oder das computerlesbare Medium umfassen Befehle, die bei der Ausführung des Programms bzw. der Befehle durch einen Computer diesen veranlassen, das Verfahren gemäß der Erfindung und/oder Schritte davon durchzuführen. Optional umfasst das Computerprogramm und/oder das computerlesbare Medium Befehle, die bei der Ausführung des Programms bzw. der Befehle durch einen Computer diesen veranlassen, die als vorteilhaft oder optional beschriebenen Verfahrensschritte durchzuführen, um einen damit verbundenen technischen Effekt zu erzielen.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Steuergerät für ein Fahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug, bereitgestellt. Dabei ist das Steuergerät dazu eingerichtet, das oben beschriebene Verfahren durchzuführen. Optional ist das Steuergerät dazu eingerichtet, das Verfahren derart durchzuführen, dass ein oder mehrere der oben als optional beschriebenen Merkmale verwirklicht werden, um einen damit verbundenen technischen Effekt zu erzielen.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Fahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug, umfassend eine Betriebsbremse mit einem Antiblockiersystem und das oben beschriebene Steuergerät, bereitgestellt. Das Steuergerät kann dabei ein oder mehrere als optional beschriebene Merkmale aufweisen, um einen damit verbundenen technischen Effekt zu erzielen.
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Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung sowie deren technische Effekte ergeben sich aus den Figuren und der Beschreibung der in den Figuren gezeigten bevorzugten Ausführungsformen. Dabei zeigen
- 1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs, insbesondere Nutzfahrzeugs, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
- 2 eine schematische Darstellung eines Ablaufschemas eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
- 3 eine Zeitreihe jeweils von Radgeschwindigkeiten und Bremsdrücken eines Nutzfahrzeugs gemäß dem Stand der Technik; und
- 4 eine Zeitreihe jeweils von Radgeschwindigkeiten und Bremsdrücken und eines Regelsignals eines Nutzfahrzeugs gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs 200a, insbesondere Nutzfahrzeugs 200b, einer Ausführungsform der Erfindung.
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Das Fahrzeug 200a, insbesondere Nutzfahrzeug 200b, wird im Folgenden als Fahrzeug 200a, 200b bezeichnet. Das Fahrzeug 200a, 200b ist ein Landfahrzeug, beispielsweise eine Zugmaschine eines mehrgliedrigen Nutzfahrzeugs.
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Das Fahrzeug 200a, 200b ist in einer Umgebung auf einem Untergrund 300 angeordnet. Der Untergrund 300 ist beispielsweise eine Fahrbahn mit möglicherweise lokal unterschiedlicher Beschaffenheit. Die Beschaffenheit des Untergrunds 300 hat einen Einfluss auf einen Reibwert beziehungsweise Reibungskoeffizienten MU, MU' und somit die Fahrdynamik des Fahrzeugs 200a, 200b und insbesondere das Bremsen des Fahrzeugs 200a, 200b.
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Das Fahrzeug 200a, 200b umfasst mehrere Achsen 205, 205', beispielsweise zwei Achsen 205, 205'. Das Fahrzeug 200a, 200b umfasst eine Mehrzahl von den Achsen 205, 205' zugeordneten Rädern 215, 215', beispielsweise zwei Räder 215, 215' pro Achse 205, 205'. In einer nicht gezeigten Ausführungsform weist das Fahrzeug 200a, 200b mehr als zwei Achsen 205, 205' auf und/oder das Fahrzeug 200a, 200b weist an wenigstens einer der Achsen 205, 205' mehr als zwei, beispielsweise vier, Räder 215, 215' auf.
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Das Fahrzeug 200a, 200b ist mit den Rädern 215, 215' auf dem Untergrund 300 angeordnet. D.h. die Räder 215, 215' kontaktieren den Untergrund 300. Die Räder 215, 215' und der Untergrund 300 stehen an einer Kontaktfläche in Wirkverbindung miteinander. An der Kontaktfläche zwischen den Rädern 215, 215' und dem Untergrund 300 ist der Reibungskoeffizient MU, MU' definierbar, der den Kontakt zwischen dem jeweiligen Rad 215, 215' und dem Untergrund 300 charakterisiert. Der Reibwert MU, MU` kann für jedes der Räder 215, 215' verschieden sein.
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Durch den Kontakt der Räder 215, 215' mit dem Untergrund 300 wirkt zwischen den Rädern 215, 215' und dem Untergrund 300 eine Normalkraft FN. Die Normalkraft FN ist dabei senkrecht zu der Kontaktfläche zwischen dem jeweiligen Rad 215, 215' und dem Untergrund 300. Bei einer horizontal ausgerichteten Fahrbahn als Untergrund 300 und einem ruhenden Fahrzeug 200a, 200b kann die Normalkraft FN beispielsweise in einer vertikalen Richtung wirken. Der Untergrund 300 kann eine Straßenneigung aufweisen, also die Fahrbahn als Untergrund 300 kann eine Steigung und/oder ein Gefälle aufweisen. Das Fahrzeug 200a, 200b weist Kraftsensoren auf (nicht gezeigt), die die Normalkraft FN und/oder eine Differenz zwischen einer Normalkraft FN in einer Ruheposition des Fahrzeugs 200a, 200b und einer vorliegenden Normalkraft FN ermitteln. Die Kraftsensoren können beispielsweise eine zu einer Auslenkung einer Komponente eines Fahrwerks des Fahrzeugs 200a, 200b zugehörige Kraft messen.
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Das Fahrzeug 200a, 200b umfasst eine Betriebsbremse 210. Die Betriebsbremse 210 ist eine pneumatische, hydraulische und/oder elektromechanische Bremse. Die Betriebsbremse 210 ist dazu eingerichtet, eine Bremswirkung zum Bremsen des Fahrzeugs 200a, 200b zu erzielen. Dafür ist die Betriebsbremse 210 dazu eingerichtet, eine Bewegung der Räder 215, 215' zu verzögern beziehungsweise ein Verzögern der Bewegung der Räder 215, 215' zu steuern und/oder zu regeln. Die Betriebsbremse 210 kann eine Bremsgröße 211, beispielsweise ein Bremsmoment, eine Bremskraft und/oder ein Bremsdruck, aufbringen, um das oder die Räder 215, 215' zu verzögern. Durch das Fahren und/oder Bremsen des Fahrzeugs 200a, 200b stellt sich an den Rädern 215, 215' ein Schlupf 262 und eine Radverzögerung 264 ein.
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Die Betriebsbremse 210 umfasst ein Antiblockiersystem 220. Das Antiblockiersystem 220 ist dazu eingerichtet, eine Blockierneigung der Räder 215, 215' zu erkennen und ein Blockieren der Räder 215, 215' zu verhindern und/oder die Blockierneigung der Räder 215, 215' zu vermindern. Dafür ist das Antiblockiersystem 220 dazu eingerichtet, einen Eingriff in das Bremsen vorzunehmen und die Bremsgröße 211 zu vermindern, falls beispielsweise eine Blockierneigung erkannt wird. Somit ist das Antiblockiersystem 220 dazu eingerichtet, eine ABS-Regelung 221 durchzuführen.
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Durch das Bremsen des Fahrzeugs 200a, 200b kann eine Achslastverschiebung 272 erfolgen. Dabei kann sich das Fahrzeug 200a, 200b neigen. Beispielsweise neigt sich das Fahrzeug 200a, 200b beim Bremsen anfänglich nach vorne. Das Fahrwerk des Fahrzeugs 200a, 200b federt dabei vorne ein und hinten aus. Damit steigt die Normalkraft FN auf die Räder 215 der als Vorderachse ausgebildeten Achse 205 und die Normalkraft FN auf die Räder 215' der als Hinterachse ausgebildeten weiteren Achse 205' sinkt. Bei Nachlassen einer Verzögerung, beispielsweise bei einer Reduktion der Bremsgröße 211, federt das Fahrwerk des Fahrzeugs 200a, 200b hinten ein und vorne aus. Dabei sinkt die Normalkraft FN auf die Räder 215 der als Vorderachse ausgebildeten Achse 205 und die Normalkraft FN auf die Räder 215' der als Hinterachse ausgebildeten weiteren Achse 205' steigt.
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Das Fahrzeug 200a, 200b umfasst ein Steuergerät 250. Das Steuergerät 250 ist dazu eingerichtet ist, das mit Bezug zu 2 beschriebene Verfahren 100 durchzuführen.
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Das Steuergerät 250 gemäß 1 ist dazu eingerichtet, eine auf die weitere Achse 205' bezogenen Eingangsgröße 260 zu erfassen. Die Eingangsgröße 260 betrifft die weitere Achse 205' und/oder die weiteren Räder 215' der weiteren Achse 205' beziehungsweise ein Antriebs- und/oder Bremssystem der weiteren Achse 205'. Die Eingangsgröße 260 gibt an, ob eine ABS-Regelung 221 durch das Antiblockiersystem 220 der Betriebsbremse 210 erfolgt. Zusätzlich oder alternativ umfasst die Eingangsgröße 260 einen Schlupf 262 des Rades 215' der weiteren Achse 205', eine Radverzögerung 264 des Rades 215' der weiteren Achse 205' und/oder ein Regelsignal 211' zum Regeln einer Bremsgröße 211' zum Bremsen des Rades 215' der weiteren Achse 205'. Zusätzlich oder alternativ zu der Radverzögerung 264 kann die Radgeschwindigkeit 410 anhand eines Drehzahlsensors erfasst werden. Dafür ist das Steuergerät 250 mit entsprechenden Sensoren und/oder einem Fahrzeugbus verbunden (nicht gezeigt). Insbesondere über den Fahrzeugbus kann das Steuergerät 250 als achsfremde Eingangsgröße 260 Betriebsdaten des Fahrzeugs 200a, 200b betreffende Informationen abrufen.
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Das Steuergerät 250 ist dazu eingerichtet, eine achsbezogene Kontrollgröße 270 anhand der auf die weitere Achse 205' bezogenen Eingangsgröße 260 zu ermitteln. Anhand der Eingangsgröße 260 wird ein Schwingungsverhalten 201 und eine Achslastverschiebung 272 des Fahrzeugs 200a, 200b ermittelt. Die Kontrollgröße 270 wird unter Berücksichtigung des Schwingungsverhaltens 201 und der Achslastverschiebung 272 ermittelt. Damit kann ausgehend von der Eingangsgröße 260 beispielsweise auf die zeitliche Entwicklung von Normalkräften FN und/oder von Schlupf 262 beziehungsweise Radgeschwindigkeiten 410 geschlossen werden (siehe 4).
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Das Steuergerät 250 ist dazu eingerichtet, ein Regelsignal 280 zum Ändern der Bremsgröße 211 der Betriebsbremse 210 unter Berücksichtigung der achsbezogenen Kontrollgröße 270 an die Betriebsbremse 210 auszugeben. Das Regelsignal 280 wird derart ausgegeben, dass die Bremsgröße 211 konstant bleibt oder abnimmt, wenn eine auf das Rad 215' der weiteren Achse wirkende Normalkraft FN sinkt, und/oder die Bremsgröße 211 zunimmt, wenn eine auf das Rad 215' der weiteren Achse 205' wirkende Normalkraft FN steigt. Ein derartiges Regelsignal 280 ist in 4 gezeigt und mit Bezug zu 4 beschrieben.
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Das Regelsignal 280 wird derart ausgegeben, dass das Ändern der Bremsgröße 211 alternativ, zusätzlich und/oder alternierend zu einer ABS-Regelung 221 durch das Antiblockiersystem 220 erfolgt. Das Regelsignal 280 wird derart ausgegeben, dass das Ändern der Bremsgröße 211 und eine ABS-Regelung 221 durch das Antiblockiersystem 220 überblendet werden.
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Das Fahrzeug 200a, 200b ist ferner dazu eingerichtet, mögliche negative Auswirkungen einer Achslastverschiebung 272 zu verringern und/oder zu vermeiden. Eine starke Achslastverschiebung 272 kann ein abruptes Abfallen eines Rades 215, 215' bedingen, also eine zu starke und unerwünschte Erhöhung des Schlupfes 262 beispielsweise wegen einer sinkenden auf das Rad 215, 215' wirkenden Normalkraft FN. Wenn die Achslastverschiebung 272 zu stark ist, kann ein Bremssystem gemäß dem Stand der Technik möglicherweise einen erforderlichen Druckabbau nicht schnell genug bereitstellen und so die Achslastverschiebung 272 weiter verstärken (siehe 3).
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Das Fahrzeug 200a, 200b gemäß 1 ist dazu eingerichtet, die Bremsgröße 211 für die Frontachse 205 konstant zu halten oder zu reduzieren, wenn das weitere Rad 215' der weiteren Achse 205', also der Hinterachse, abfällt (siehe 4). Damit kann bei einer folgenden Achslastverschiebung 272 nach hinten, einem Abfallen des Rads 215 der Vorderachse 205 entgegengewirkt werden. Alternativ oder zusätzlich ist das Steuergerät 250 dazu eingerichtet, ein Modell für die Achslastverschiebung 272 und/oder Schwingungseigenschaften 201 zu berechnen, die Achslastverschiebung 272 zu prognostizieren und die Bremsgröße 211 gemäß einer Prognose der Achslastverschiebung 272 zu ändern.
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In einer anderen Ausführungsform kann die Achse 205 als Hinterachse ausgebildet sein und die weitere Achse 205' kann als Vorderachse ausgebildet sein.
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Das Fahrzeug 200a, 200b befindet sich in einem µ-Sprung-Szenario (Sprungreibungsszenario). In dem µ-Sprung-Szenario ist der Reibungskoeffizient MU der Achse 205 verschieden von dem Reibungskoeffizienten MU` der weiteren Achse 205'. Dabei kann anhand der Eingangsgröße 260 beispielsweise der Reibungskoeffizienten MU` der weiteren Achse 205' ermittelt werden. Die Kontrollgröße 270 umfasst eine Differenz zwischen dem Reibungskoeffizienten MU' zwischen dem Rad 215' der weiteren Achse 205' und dem Untergrund 300 und einem Reibungskoeffizienten MU zwischen dem Rad 215 der Achse 205 und dem Untergrund 300. Die Kontrollgröße 270 umfasst eine Prognose eines Reibungskoeffizienten MU zwischen dem Rad 215 der Achse 205 und dem Untergrund 300.
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In dem µ-Sprung-Szenario wird ausgenutzt, dass bei einer Vorwärtsfahrt des Fahrzeugs 200a, 200b die als Vorderachse ausgebildete weitere Achse 205' bereits eine Änderung des Reibungskoeffizienten MU' gegenüber dem Reibungskoeffizienten MU der als Hinterachse ausgebildeten Achse 205 erfahren hat. Eine derartige Änderung des Reibungskoeffizienten MU wird auch an der Hinterachse 205 auftreten. Damit kann aus der Differenz der Reibungskoeffizienten MU, MU' auf den zukünftigen Reibungskoeffizienten MU der Hinterachse 205 geschlossen werden. Anhand dessen kann das Betreiben der Betriebsbremse 210 durch das Regelsignal 280 präventiv angepasst werden. Wenn ein Übergang von einem hohen Reibungskoeffizienten MU, MU' zu einem niedrigen Reibungskoeffizienten MU, MU' auftritt, beispielsweise bei einem Fahrbahnwechsel von Asphalt zu Eis, kann die Bremsgröße 211 gehalten werden, reduziert werden und/oder ein Anstieg der Bremsgröße 211 kann vermindert werden. Wenn ein Übergang von einem niedrigen Reibungskoeffizienten MU, MU' zu einem hohen Reibungskoeffizienten MU, MU' auftritt, beispielsweise bei einem Fahrbahnwechsel von Eis zu Asphalt, kann die Bremsgröße 211 gesteigert werden.
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Das Fahrzeug 200a, 200b ist zum Durchführen von automatisierten Fahrfunktionen eingerichtet. Damit kann das Fahrzeug 200a, 200b Informationen zu dem Untergrund 300 entlang einer zu befahrenen Trajektorie durch andere Fahrzeuge, die bereits die Trajektorie befahren haben, erfassen. Anhand der fahrzeugexternen und den Untergrund 300 betreffenden Daten, kann eine Änderung der Fahrbahneigenschaften und insbesondere der Reibwerte entlang der Trajektorie prognostiziert werden, und anhand einer Prognose der Reibwerte entlang der Trajektorie kann die Bremsgröße 211 eingestellt werden.
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2 zeigt eine schematische Darstellung eines Ablaufschemas eines Verfahrens 100 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Das Verfahren 100 ist ein Verfahren 100 zum auf eine Achse 205 bezogenes Betreiben einer Betriebsbremse 210 zum Bremsen eines Rades 215 einer Achse 205 eines Fahrzeugs 200a, insbesondere Nutzfahrzeugs 200b, mit einer von der Achse 205 verschiedenen weiteren Achse 205'. Ein derartiges Fahrzeug 200a, 200b ist mit Bezug zu 1 beschrieben. 2 wird unter Bezugnahme auf 1 beschrieben.
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Gemäß 2 weist das Verfahren 100 auf: Erfassen 110 einer auf die weitere Achse 205' bezogenen Eingangsgröße 260. Dabei weist die Betriebsbremse 210 ein Antiblockiersystem 220 auf und die Eingangsgröße 260 zeigt an, ob eine ABS-Regelung 221 der Betriebsbremse 210 erfolgt. Zusätzlich oder alternativ umfasst die Eingangsgröße 260 einen Schlupf 262 des Rades 215' der weiteren Achse 205', eine Radverzögerung 264 des Rades 215' der weiteren Achse 205' und/oder ein Regelsignal zum Regeln einer Bremsgröße 211' zum Bremsen des Rades 215' der weiteren Achse 205'. Anhand der Eingangsgröße 260 wird ein Schwingungsverhalten 201 und eine Achslastverschiebung 272 des Fahrzeugs 200a, 200b ermittelt.
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Das Verfahren 100 weist auf: Ermitteln 120 einer achsbezogenen Kontrollgröße 270 anhand der auf die weitere Achse 205' bezogenen Eingangsgröße 260. Die Kontrollgröße 270 umfasst eine Differenz zwischen dem Reibungskoeffizienten MU' zwischen dem Rad 215' der weiteren Achse 205' und dem Untergrund 300 und einem Reibungskoeffizienten MU zwischen dem Rad 215 der Achse 205 und dem Untergrund 300. Die Kontrollgröße 270 umfasst eine Prognose eines Reibungskoeffizienten MU zwischen dem Rad 215 der Achse 205 und dem Untergrund 300. Die Kontrollgröße 270 wird unter Berücksichtigung des Schwingungsverhaltens 201 und der Achslastverschiebung 272 ermittelt.
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Das Verfahren 100 weist auf: Ausgeben 130 eines Regelsignals 280 zum Ändern einer Bremsgröße 211 der Betriebsbremse 210 unter Berücksichtigung der achsbezogenen Kontrollgröße 270. Das Regelsignal 280 wird derart ausgegeben, dass die Bremsgröße 211 konstant bleibt oder abnimmt, wenn eine auf das Rad 215' der weiteren Achse wirkende Normalkraft FN sinkt, und/oder die Bremsgröße 211 zunimmt, wenn eine auf das Rad 215' der weiteren Achse 205' wirkende Normalkraft FN steigt.
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3 zeigt eine Zeitreihe 400 jeweils von Radgeschwindigkeiten 410 und Bremsdrücken 420 eines Nutzfahrzeugs 200b gemäß dem Stand der Technik. 3 wird unter Rückgriff auf die mit Bezug zu 1 und 2 verwendeten Begrifflichkeiten beschrieben.
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Die Zeitreihen 400 in 3 sind dabei in Abhängigkeit von der Zeit t in Sekunden aufgetragen. In einem oberen Teil der 3 sind die Radgeschwindigkeiten 410 mit Indizes a, b, c und d und eine Fahrzeuggeschwindigkeit 411 gezeigt. In einem unteren Teil der 3 sind die Bremsdrücke 420 als Bremsgröße 211 mit Indizes a, b, c und d gezeigt.
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Die Fahrzeuggeschwindigkeit 411 ist als Referenz abgebildet. Die mit Index a versehene Radgeschwindigkeit 410 ist die Radgeschwindigkeit 410 eines linken Rads 215 der als Vorderachse ausgebildeten Achse 205. Die mit Index b versehene Radgeschwindigkeit 410 ist die Radgeschwindigkeit 410 eines rechten Rads 215 der als Vorderachse ausgebildeten Achse 205. Die mit Index c versehene Radgeschwindigkeit 410 ist die Radgeschwindigkeit 410 eines linken Rads 215' der als Hinterachse ausgebildeten Achse 205'. Die mit Index d versehene Radgeschwindigkeit 410 ist die Radgeschwindigkeit 410 eines rechten Rads 215' der als Hinterachse ausgebildeten Achse 205'.
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Der mit Index a versehene Bremsdruck 420 ist der Bremsdruck 420 des linken Rads 215 der als Vorderachse ausgebildeten Achse 205. Der mit Index b versehene Bremsdruck 420 ist der Bremsdruck 420 des rechten Rads 215 der als Vorderachse ausgebildeten Achse 205. Der mit Index c versehene Bremsdruck 420 ist der Bremsdruck 420 des linken Rads 215' der als Hinterachse ausgebildeten Achse 205'. Der mit Index d versehene Bremsdruck 420 ist der Bremsdruck 420 des rechten Rads 215' der als Hinterachse ausgebildeten Achse 205'.
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Gemäß dem Beispiel von 3 wird das Nutzfahrzeug 200b ausgehend von einer Fahrzeuggeschwindigkeit 411 von 50 km / h durch eine Vollbremsung zum Stillstand gebracht. Dabei erfolgt eine ABS-Regelung 221 durch das Antiblockiersystem 220 der Betriebsbremse 210. Dabei kommen alle der Räder 215, 215' wiederholt und in regelmäßigen zeitlichen Abständen in einen tiefen Schlupf, was sich im oberen Teil der 3 durch ein starkes Absinken der Radgeschwindigkeit 410 gegenüber der Fahrzeuggeschwindigkeit 411 zeigt. Insbesondere die Vorderachse 205 ist besonders häufig und stark davon betroffen. Das ist auf die Achslastverlagerung beziehungsweise Achslastverschiebung 272 zurückzuführen.
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Die Vorderachse 205 ist besonders betroffen, da das Fahrzeug 200b voll beladen ist. Durch wirkt eine höhere Normalkraft FN auf Räder 215' der Hinterachse 205' als auf die Räder 215 der Vorderachse 205. Daher kommen Räder 215' der Hinterachse 205' schwerer in den Schlupf 262.
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Im unteren Teil der 3 sind die Bremsdrücke 420 gezeigt. Dabei ist ersichtlich, dass die Betriebsbremse 210 der Vorderachse 205 einen Bremsdruck 420 aufbaut, bevor die Räder 215 der Vorderachse 205 tief in den Schlupf 262 abstürzen. Daraufhin erfolgt ein sofortiges Vermindern des Bremsdrucks 420 durch Entlüften. Durch das Fahrwerk des Nutzfahrzeugs 200b weist das Nutzfahrzeug 200b jedoch eine Achslastverschiebung 272 auf. Somit kann beispielsweise wegen einer sinkenden Normalkraft FN auf die Räder 215 der Vorderachse 205 eine Druckverminderung einen tiefen Radschlupf kaum verhindern.
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4 zeigt eine Zeitreihe 400 jeweils von Radgeschwindigkeiten 410 und Bremsdrücken 420 und eines Regelsignals 280 eines Nutzfahrzeugs 200b gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Ein derartiges Fahrzeug 200b ist mit Bezug zu 1 und 2 beschrieben. 4 wird unter Bezugnahme auf 1 bis 3 beschrieben. Dabei werden die Unterschiede zwischen den Zeitreihen der 3 und 4 beschrieben. Die Indizierung der Zeitreihen 400 der 3 und 4 ist dabei identisch.
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4 weist gegenüber 3 einen dritten Teil auf. Unterhalb der Bremsdrücke 420 ist beispielhaft ein Regelsignal 280 gezeigt. Dabei ist das Regelsignal 280 binär dargestellt. Dabei indiziert ein unterer Wert (Null), dass die Betriebsbremse 210 wie aus dem Stand der Technik geregelt werden kann. Ein oberer Wert (Eins) indiziert, dass die Betriebsbremse 210 mit dem Regelsignal 280 beaufschlagt wird ein eine Regelung der Betriebsbremse 210 gemäß dem Verfahren 100 nach 2 erfolgt.
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An den Bremsdrücken 420 ist ersichtlich, dass das Regelsignal 280 derart ausgegeben wird, dass die Bremsdrücke 420 an den Rädern 215 der Vorderachse 205 reduziert und anschließend gehalten wird, während an der Hinterachse 205' ein Radabsturz beobachtet wird.
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4 zeigt demgemäß in den Radgeschwindigkeiten 410 eine erhebliche Verbesserung des Schlupfes 262 eines jeden der Räder 215, 215' gegenüber 3. Die Räder 215, 215' weisen kaum einen kritischen Schlupf 262 auf. Ein Insasse in dem Fahrzeug 200a, 200b kann feststellen und durch Messung kann festgestellt werden, dass eine Schwingungsbewegung 201 des Fahrzeugs 200a, 200b unterdrückt wird und das Fahrzeug 200a, 200b sich nicht mehr aufschaukelt, da eine Achslastverschiebung 272 und/oder eine Schwingungsmode des Fahrzeugs 200a, 200b unterdrückt werden kann.
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Bezugszeichen (Teil der Beschreibung)
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- 100
- Verfahren
- 110
- Erfassen
- 120
- Ermitteln
- 130
- Ausgeben
- 200a
- Fahrzeug
- 200b
- Nutzfahrzeug
- 201
- Schwingungsverhalten
- 205, 205'
- Achse
- 210
- Betriebsbremse
- 211, 211'
- Bremsgröße
- 215, 215'
- Rad
- 220
- Antiblockiersystem
- 250
- Steuergerät
- 260
- Eingangsgröße
- 262
- Schlupf
- 264
- Radverzögerung
- 270
- Kontrollgröße
- 272
- Achslastverschiebung
- 275
- Fahrzeug-Referenzgeschwindigkeit
- 280
- Regelsignal
- 300
- Untergrund
- 400
- Zeitreihe
- 410
- Radgeschwindigkeit
- 411
- Fahrzeuggeschwindigkeit
- 420
- Bremsdruck
- t
- Zeit
- FN
- Normalkraft
- MU, MU'
- Reibungskoeffizient
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10 2018 123 996 A1 [0005]