DE102008043675A1 - Target-steering angle determining method for multi-part vehicle combination used as e.g. tractor-trailer combination, involves determining target-steering angle based on momentary driving speed of combination and effective length - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung von Soll-Lenkwinkel eines mehrgliedrigen Fahrzeuggespanns gemäß Anspruch 1 und die Erfindung betrifft ein Steuergerät zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 13.The The invention relates to a method for determining desired steering angles a multi-unit vehicle combination according to claim 1 and the invention relates to a control device for implementation of the method according to claim 13.
Die
Die
Weitere
Verfahren und Vorrichtungen zur Steuerung von Fahrzeuggespannen
gehen aus den Schriften
Aufgabe der Erfindung ist es ein Verfahren und ein Steuergerät bereitzustellen, mittels dessen die Soll-Lenkwinkel der Glieder eines mehrgliedrigen Fahrzeuggespanns, über welche ein Vorgabeglied des Fahrzeuggespanns entlang einer vorgegebenen Bahnkurve lenkbar ist, genauer ermittelbar sind.task The invention is a method and a controller to provide, by means of which the target steering angle of the links a multi-unit vehicle combination, over which a Default member of the vehicle combination along a given trajectory is steerable, can be determined more precisely.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß dem Patentanspruch 1 und durch ein Steuergerät gemäß dem Patentanspruch 13 gelöst. Die Erfindung geht dabei von einem Fahrzeuggespann mit zumindest einem Steuergerät aus, das die Soll-Lenkwinkel über eine vorgegebene Bahnkurve und über momentan an den Gliedern anliegende Ist-Lenkwinkel ermittelt.These The object is achieved by a method according to the patent claim 1 and by a control device according to the Claim 13 solved. The invention is based on a vehicle combination with at least one control unit, this is the nominal steering angle over a given trajectory and currently on the limbs applied actual steering angle determined.
Erfindungsgemäß bezieht das Steuergerät hierbei eine momentane Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeuggespanns und effektive Längen der Glieder des Fahrzeuggespanns in die Ermittlung der Soll-Lenkwinkel ein, wodurch die Soll-Lenkwinkel wesentlich genauer bestimmbar sind und somit weniger Aufwand zur Nachregelung ungenau bestimmter Soll-Lenkwinkel betrieben werden muss.According to the invention relates the controller here a current driving speed of the vehicle combination and effective lengths of the links of the Fahrzeuggespanns in the determination of the desired steering angle, thereby the target steering angle are much more accurately determined and thus less effort to readjust inaccurately determined target steering angle must be operated.
Als Ist-Lenkwinkel sind hierbei diejenigen Lenkwinkel bezeichnet, die zum Zeitpunkt der Bestimmung der Soll-Lenkwinkel an den Gliedern des Fahrzeuggespanns anliegen. Die Ist-Lenkwinke können dabei beliebig ermittelt werden, bevorzugt jedoch über Winkelsensoren, welche beispielsweise an Kupplungen zwischen den Gliedern angeordnet sind, oder über zwischen den Gliedern angeordnete Kamerasysteme, welche den Ist-Lenkwinkel über eine Bildauswertung bestimmen. Als Soll-Lenkwinkel sind hingegen diejenigen Lenkwinkel bezeichnet, die zum Zeitpunkt der Ermittlung der Soll-Lenkwinkel an den Gliedern des Fahrzeuggespanns anliegen müssen, damit eines der Glie der, das so genannte Vorgabeglied, entlang der vorgegebenen Bahnkurve gelenkt wird.When Actual steering angle here are those steering angle designated, the at the time of determining the target steering angle on the links of the vehicle combination. The actual steering angle can be determined arbitrarily, but preferably over Angle sensors, which, for example, to clutches between the Limbs are arranged, or over between the limbs arranged camera systems, which the actual steering angle over determine an image analysis. As a target steering angle, however, are those steering angles designated at the time of investigation the desired steering angle to the limbs of the vehicle combination so that one of the Glie der, the so-called default member, is steered along the predetermined trajectory.
Jedes Glied des Fahrzeuggespanns umfasst hierbei zumindest ein Rad, über welches es in Kontakt mit dem Untergrund steht und durch welches es auf dem Untergrund bewegbar ist. Jedes Glied verfügt des Weiteren zumindest über eine Kupplung, mittels welcher es mit weiteren Gliedern des Fahrzeuggespanns gelenkig verbindbar ist. Ein Glied eines Fahrzeuggespanns kann daher ein Zugfahrzeug, ein Drehschemel, ein Dolly, ein Anhänger oder dergleichen sein. Vorzugsweise ist das Fahrzeuggespann als ein Gliederzug oder ein Sattelzug ausgebildet. Bei einem Gliederzug mit einem als Vorgabeglied dienendem Anhänger, einem gelenkig mit diesem gekoppelten Drehschemel und einem gelenkig mit diesem gekoppelten Zugfahrzeug muss dabei der Soll-Lenkwinkel des Anhängers zwischen der Längsachse des Anhänger und der Längsachse des Drehschemels vorliegen und der Soll-Lenkwinkel des Drehschemels muss zwischen der Längsachse des Drehschemels und der Längsachse des Zugfahrzeugs vorliegen, um den Anhänger entlang der für ihn vorgegebenen Bahnkurve zu lenken. Bei einem zweigliedrigen Sattelzug mit einem Zugfahrzeug und einem gelenkig mit diesem gekoppelten und als Vorgabeglied dienenden Anhänger, muss der Soll-Lenkwinkel des Anhängers zwischen der Anhängerlängsachse und der Zugfahrzeuglängsachse vorliegen, um den Anhänger entlang der für ihn vorgegebenen Bahnkurve zu lenken.Each link of the vehicle combination here comprises at least one wheel, via which it is in contact with the ground and through which it is movable on the ground. Each member further has at least one coupling, by means of which it is articulated with other members of the vehicle combination. A member of a vehicle combination may therefore be a towing vehicle, a turntable, a dolly, a trailer or the like. Preferably, the vehicle combination is designed as a articulated train or a semitrailer. In an articulated train with serving as a default member trailer, a hinged coupled with this trailer and a hinged coupled to this towing vehicle while the desired steering angle of the trailer between the longitudinal axis of the trailer and the longitudinal axis of the fifth wheel must be present and the target steering angle of the fifth wheel must be present between the longitudinal axis of the fifth wheel and the longitudinal axis of the tractor to steer the trailer along the predetermined trajectory for him. In a two-link tractor with a towing vehicle and a hinged coupled with this and serving as Vorgabeglied trailer, the target steering angle of the trailer must zwi present the trailer longitudinal axis and the towing vehicle longitudinal axis to steer the trailer along the predetermined trajectory for him.
Zumindest ein Glied des Fahrzeuggespanns, das so genannte lenkbare Glied, weist eine Lenkung auf, mittels welcher es direkt lenkbar ist, um die Fahrtrichtung des Fahrzeuggespanns vorzugeben und um dabei die Soll-Lenkwinkel an den verbleibenden Gliedern des Fahrzeuggespanns einzustellen. Die Lenkung umfasst zumindest ein gelenktes Rad, das zur Erzeugung einer Lenkbewegung um einen Radeinschlagswinkel gegenüber der Längsachse des gelenkten Gliedes drehbar ist. Der mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens ermittelte Soll-Lenkwinkel für das lenkbare Glied gilt dabei für ein Ein spurmodell des lenkbaren Gliedes und beschreibt den Winkel, um welchen ein gelenkte Rad des Einspurmodells eingeschlagen werden muss, damit sich die Soll-Lenkwinkel bei einer Bewegung des Fahrzeuggespanns an den Gliedern einstellen. Sofern die Lenkung mehrspurig ist und ein Lenkungstyp ist, bei welchem die Räder unterschiedliche Radeinschlagswinkel einnehmen müssen, damit eine verschleißarme Lenkbewegung möglich ist, beispielsweise eine Achsschenkellenkung, muss der Soll-Lenkwinkel von dem Einspurmodell in bekannter Weise über die Kinematik der Lenkung auf die unterschiedlichen Radeinschlagswinkel der real gelenkten Räder des lenkbaren Gliedes umgerechnet werden. Bei einer als Drehschemel- oder Knicklenkung ausgeführten mehrspurigen Lenkung entspricht der ermittelte Soll-Lenkwinkel hingegen in der Regel direkt dem Radeinschlagwinkel der gelenkten Räder beziehungsweise einem Einschlagswinkel der Drehschemel- oder Knicklenkung.At least a member of the vehicle combination, the so-called steerable member, has a steering by means of which it is directly steerable to to specify the direction of travel of the vehicle combination and thereby the Target steering angle at the remaining links of the vehicle combination adjust. The steering comprises at least one steered wheel, the for generating a steering movement about a Radeinschlagwinkel the longitudinal axis of the steered member is rotatable. The means of the inventive method determined target steering angle for the steerable member applies to a one-track model of the steerable link and describes the angle about which one steered wheel of the single-track model has to be taken so that itself the desired steering angle at a movement of the vehicle combination to the Set limbs. If the steering is multi-lane and a steering type is, in which the wheels occupy different Radeinschlagwinkel need, so a low-wear steering movement is possible, for example, a steering knuckle, must the desired steering angle of the Einspurmodell in a known manner the kinematics of the steering on the different Radeinschlagwinkel the real steered wheels of the steerable member converted become. When running as a turntable or articulated steering multi-lane steering corresponds to the determined target steering angle, however usually directly to the Radeinschlagwinkel the steered wheels or a turning angle of the fifth wheel or articulated steering.
Als effektive Länge eines Gliedes ist in dem erfindungsgemäßen Verfahren eine beliebige geometrische Länge des Gliedes bezeichnet, beispielsweise die Gesamtlänge oder ein Abstand zwischen zwei Achsen des Gliedes. Bevorzugt ist die effektive Länge der Abstand zwischen einem ersten und einem zweiten Punkt auf einer Längsachse des Gliedes, wobei an dem ersten Punkt eine Kraft angreift, welche das Glied bei einer Bewegung des Fahrzeuggespanns in Richtung des Ist-Lenkwinkels lenkt und in den zweiten Punkt ein Drehpunkt des Gliedes senkrecht auf die Längsachse des Gliedes projiziert ist. Der Drehpunkt ist dabei derjenige Punkt, um welchen das Glied bei einer Bewegung des Fahrzeuggespanns unter dem anliegenden Ist-Lenkwinkel gedreht wird. Der erste Punkt, an welchem die Kraft zur Lenkung des Gliedes angreift, liegt hierbei entweder in einer Kupplung, mit welcher das Glied mit einem vorderen Glied gelenkig gekoppelt ist, falls das Glied nicht das lenkbare Glied ist, oder der erste Punkt liegt in einem Schnittpunkt einer Lenkachse mit der Längsachse des Gliedes, falls das Glied das lenkbare Glied ist und über eine Lenkung vom Typ einer Achsschenkellenkung verfügt. Wenn das lenkbare Glied über eine Knick- oder Drehschemellenkung verfügt, liegt der zweite Punkt im Knickpunkt der Knicklenkung beziehungsweise in dem Auflagepunkt des Drehschemels. Falls das lenkbare Glied mehrere Lenkachsen aufweist, liegt der erste Punkt im Schnittpunkt derjenigen Lenkachse, für welche der Soll-Lenkwinkel ermittelt werden soll. Mit diesem Soll-Lenkwinkel können dann über die Abstände der Lenkachsen und der Lenkungskinematik auf bekannte Weise sämtliche benötigten Radeinschlagswinkel der gelenkten Räder des lenkbaren Gliedes bestimmt werden.When effective length of a limb is in the invention Process any geometric length of the limb denotes, for example, the total length or a distance between two axes of the limb. Preferred is the effective length the distance between a first and a second point on one Longitudinal axis of the member, wherein at the first point a Force attacks which the limb during a movement of the vehicle combination in the direction of the actual steering angle and in the second point Fulcrum of the limb perpendicular to the longitudinal axis of the limb Is projected limb. The fulcrum is the one point around which the member under a movement of the vehicle combination under The applied actual steering angle is rotated. The first point, on which the force acts to guide the limb, lies here either in a coupling, with which the member with a front Link articulated coupled, if the member is not the steerable Limb is, or the first point lies in an intersection of a Steering axle with the longitudinal axis of the limb, if the limb the steerable link is and via a steering of the type one Axle steering has. When the steerable limb over has a kink or turntable steering, is the second point in the break point of the articulated steering or in the Support point of the fifth wheel. If the steerable member several Steering axles, the first point is at the intersection of those Steering axle, for which the desired steering angle are determined should. With this target steering angle can then over the distances between the steering axles and the steering kinematics known manner all required Radeinschlagwinkel the steered wheels of the steerable member are determined.
Als Vorgabeglied kann ein beliebiges Glied des Fahrzeuggespanns gewählt werden, für welches dann die zu befahrende Bahnkurve vorgegeben wird. Es ist jedoch zweckmäßig, das in dem Fahrzeuggespann am weitesten von dem lenkbaren Glied entfernt angeordnete Glied zu wählen, da dieses beim Folgen des Fahrzeuggespanns der Bahnkurve den engsten Kurvenradius durchfährt und somit am ehesten mit Hindernissen in Kontakt gerät. Ein Antrieb zur Bewegung des Fahrzeuggespanns ist nicht zwangsläufig, jedoch zweckmäßig in das lenkbare Glied integriert. Insbesonders wenn das Fahrzeuggespann eine Vielzahl von Gliedern oder besonders schwere Glieder aufweist können auch mehrere Glieder über einen eigenen Antrieb verfügen.When Default member can be selected any member of the vehicle combination be, for which then given the trajectory to be traveled becomes. However, it is appropriate that in the vehicle team farthest from the steerable member to choose, since this when following the vehicle combination of Trajectory traverses the tightest curve radius and thus most likely to get in contact with obstacles. A drive to move the vehicle combination is not necessarily but appropriately integrated into the steerable member. Especially when the vehicle combination a plurality of links or particularly heavy limbs may also have several Members have their own drive.
In einer besonders bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens weist das Fahrzeuggespann ein vorderes Glied und ein unmittelbar mit dem vorderen Glied gekoppeltes hinteres Glied auf, wobei das Steuergerät den Soll-Lenkwinkel des vorderen Gliedes in Abhängigkeit einer Differenz zwischen einer Funktion des Soll-Lenkwinkels des hinteren Gliedes und einer Funktion der Abweichung des Ist-Lenkwinkels des hinteren Gliedes von dessen Soll-Lenkwinkel ermittelt. Hierdurch wird die Genauigkeit des Verfahrens zusätzlich erhöht. Dabei ist eine Funktion im mathematischen Sinne zu verstehen, was bedeutet, dass zur Berechnung des Soll-Lenkwinkels des vorderen Gliedes die Differenz zwischen zwei Werten miteinbezogen wird, wobei der eine Wert von dem Soll-Lenkwinkel des hinteren Gliedes abhängig ist und der andere Wert von einer Abweichung des Ist-Lenkwinkels von dem Soll-Lenkwinkels des hinteren Gliedes abhängig ist.In a particularly preferred embodiment of the invention Method, the vehicle combination a front member and a rear member directly coupled to the front member, wherein the controller the desired steering angle of the front member depending on a difference between a function the target steering angle of the rear member and a function of Deviation of the actual steering angle of the rear member from its desired steering angle determined. This adds to the accuracy of the process elevated. There is a function in the mathematical sense to understand what that means to calculate the target steering angle of the anterior limb involves the difference between two values is, wherein the one value of the target steering angle of the rear member is dependent and the other value of a deviation of Actual steering angle of the target steering angle of the rear member dependent is.
Als vorderes Glied ist hierbei ein beliebiges Glied des Fahrzeuggespanns bezeichnet, welches in dem Fahrzeuggespann näher an dem lenkbaren Glied angeordnet ist, als ein unmittelbar mit dem vorderen Glied gekoppelten weiteres Glied, welches in dem erfindungsgemäßen Verfahren als hinteres Glied bezeichnet wird. Das hintere Glied ist somit hingegen näher an dem Vorgabeglied in dem Fahrzeuggespann angeordnet als das vordere Glied. Das vordere Glied kann dabei auch direkt als lenkbares Glied dienen und das hintere Glied kann direkt als Vorgabeglied dienen. Beispielsweise ist in einem Sattelzug mit einem Zugfahrzeug und einem Anhänger das vordere Glied das Zugfahrzeug und das hintere Glied der Anhänger, falls der Anhänger als Vorgabeglied und das Zugfahrzeug als lenkbares Glied dient. In einem Gliederzug mit einem Zugfahrzeug, einem Drehschemel und einem Anhänger ist, falls der Anhänger als Vorgabeglied und das Zugfahrzeug als lenkbares Glied dient, zur Bestimmung des Soll-Lenkwinkels des Drehschemels das vordere Glied der Drehschemel und das hintere Glied der Anhänger. Zur Bestimmung des Soll-Lenkwinkels des Zugfahrzeugs ist hingegen das vordere Glied das Zugfahrzeug und das hintere Glied der Drehschemel.In this case, the term "front member" refers to any member of the vehicle combination which is arranged closer to the steerable member in the vehicle combination than a further member coupled directly to the front member, which is referred to as a rear member in the method according to the invention. The rear member is thus closer to the default member in the vehicle combination than the front member. The front member can also serve directly as a steerable member and the rear member can serve directly as a default member. For example, in a tractor-trailer with a towing vehicle and a trailer, the front link is the towing vehicle and the rear link of the trailers if the trailer serves as the default link and the towing vehicle serves as the steerable link. In an articulated train with a towing vehicle, a turntable and a trailer is, if the trailer as a default member and the towing vehicle as a steerable member, for determining the target steering angle of the fifth wheel, the front member of the fifth wheel and the rear member of the trailer. For determining the desired steering angle of the towing vehicle, however, the front member is the towing vehicle and the rear member of the turntable.
Bevorzugt wird die Bahnkurve über einen Soll-Lenkwinkel vorgegeben, welcher an dem Vorgabeglied anliegen muss, damit dieses entlang der Bahnkurve gelenkt wird. Falls das hintere Glied das Vorgabeglied ist, wird daher über dessen Soll-Lenkwinkel die Bahnkurve vorgegeben, entlang welcher es gelenkt werden soll. Ein Soll-Lenkwinkel eines unmittelbar mit dem Vorgabeglied gekoppelten weiteren Gliedes, das zwischen dem Vorgabeglied und dem gelenkten Glied angeordnet ist und somit das vordere Glied gegenüber dem Vorgabeglied bildet, kann somit direkt ermittelt werden.Prefers the trajectory is given over a nominal steering angle, which must be present at the default member, so that this along the trajectory is steered. If the rear member is the default member is, is therefore on the target steering angle, the trajectory given along which it is to be steered. A target steering angle a further member coupled directly to the default member, arranged between the Vorgabeglied and the steered member is and thus the front member opposite the Vorgabeglied can thus be determined directly.
In
einer weiteren besonders bevorzugten Weiterbildung ermittelt das
Steuergerät die Soll-Lenkwinkel der Glieder des Fahrzeuggespanns
mittels der Gleichung wobei
αsoll_n+1 in dem Verfahren für den
Soll-Lenkwinkel steht, welcher an dem vorderen Glied des Fahrzeuggespanns anliegen
muss, damit das Vorgabeglied entlang der Bahnkurve gelenkt wird
und
αsoll_n für den
Soll-Lenkwinkel steht, welcher an dem unmittelbar mit dem vorderen
Glied gelenkig gekoppelten hinteren Glied des Fahrzeuggespanns anliegen
muss, damit das Vorgabeglied entlang der Bahnkurve gelenkt wird
und
αist_n in dem Verfahren
für den Ist-Lenkwinkel des hinteren Gliedes zum Zeitpunkt
der Bestimmung des Soll-Lenkwinkels des vorderen Gliedes steht,
ln+1 für die effektive Länge
des vorderen Gliedes und ln für
die effektive Länge des hinteren Gliedes steht, sowie
ν in
dem Verfahren für die Fahrgeschwindigkeit steht, welche
das Fahrzeuggespann zum Zeitpunkt der Ermittlung der Soll-Lenkwinkel
aufweist. Diese kann in bekannter Weise über geeignete
Vorrichtungen ermittelt werden.In a further particularly preferred embodiment, the control unit determines the desired steering angle of the members of the vehicle combination by means of the equation in which
α soll_n + 1 is in the process for the target steering angle, which must be applied to the front member of the vehicle combination, so that the default member is steered along the trajectory and
α soll_n stands for the desired steering angle, which must be applied to the articulated directly coupled to the front member rear member of the vehicle combination, so that the default member is steered along the trajectory and
α ist_n is in the process for the actual steering angle of the rear member at the time of determining the target steering angle of the front member,
l n + 1 stands for the effective length of the anterior limb and l n stands for the effective length of the posterior limb, as well
ν is in the process for the driving speed, which has the vehicle combination at the time of determining the target steering angle. This can be determined in a known manner via suitable devices.
k1, k2, k3 stehen für beliebige Korrekturfaktoren, welche zur Bestimmung der Soll-Lenkwinkel genutzt werden. Diese können einen regelungstechnischen Hintergrund haben und beispielsweise einen integrierenden oder differenzierenden Einfluss haben. Die Korrekturfaktoren werden vorgegeben oder aus beliebigen Parametern ermittelt. Beispielsweise können die Korrekturfakto ren von den Soll- oder Ist-Lenkwinkel abhängig sein, oder von den effektiven Längen der Glieder oder von der Geschwindigkeit des Fahrzeuggespanns abhängig sein.k 1 , k 2 , k 3 stand for arbitrary correction factors, which are used to determine the desired steering angle. These can have a regulatory background and, for example, have an integrating or differentiating influence. The correction factors are specified or determined from any parameters. For example, the correction factors may be dependent on the desired or actual steering angles, or be dependent on the effective lengths of the links or on the speed of the vehicle combination.
Beispielsweise dient bei einem zweigliedrigen Fahrzeuggespannen das bei einer Vorwärtsfahrt in Fahrtrichtung hinten liegende Glied als Vorgabeglied, für welches die zu befahrende Bahnkurve vorgegeben wird und das vordere Glied dient als lenkbare Glied. Das vordere Glied weist dementsprechend die Lenkung auf, mittels derer das Vorgabeglied entlang der Bahnkurve lenkbar ist. Für das hintere Glied wird dann der Soll-Lenkwinkel durch die Bahnkurve vorgegeben und der an dem hintere Glied anliegende Ist-Lenkwinkel wird über zumindest einen Winkelsensor ermittelt, der bevorzugt in einer Kupplung zwischen den beiden Gliedern angeordnet ist. Die momentane Geschwindigkeit des Fahrzeuggespanns wird von einem Geschwindigkeitssensor gemessen. Die effektiven Längen des vorderen und hinteren Gliedes sind durch die Geometrie der Glieder vorgegeben und bevorzugt in dem Steuergerät des Fahrzeuggespanns hinterlegt. Somit sind alle Größen zur Bestimmung des Soll-Lenkwinkels des vorderen Gliedes bekannt, woraus gegebenenfalls über eine bekannte Lenkungskinematik die Radeinschlagswinkel der der gelenkten Räder des lenkbaren Gliedes berechnet werden können.For example used in a two-part vehicle combination that in a forward drive in the direction of travel behind lying member as Vorgabeglied, for which the trajectory to be traveled is specified and the front Limb serves as a steerable limb. The front member has accordingly the steering, by means of which the default member along the trajectory is steerable. For the rear link then the target steering angle predetermined by the trajectory and the voltage applied to the rear member Actual steering angle is determined via at least one angle sensor, which is preferably arranged in a coupling between the two members is. The instantaneous speed of the vehicle combination is determined by a speed sensor measured. The effective lengths of the anterior and posterior members are due to the geometry of the limbs predetermined and preferably in the control unit of the vehicle combination deposited. Thus, all sizes are for determination the desired steering angle of the front member known, from which optionally about a well-known steering kinematics Radeinschlagwinkel the steered wheels of the steerable member are calculated can.
Bei Fahrzeuggespannen mit mehr als zwei gelenkig hintereinander gekoppelten Gliedern, beispielsweise einem Gliederzug mit einem Zugfahrzeug einem mit dem Zugfahrzeug gekoppelten Drehschemel und einem mit dem Drehschemel gekoppelten Anhänger, werden die Soll-Lenkwinkel der Glieder ausgehend von dem Vorgabeglied bis hin zu dem lenkbaren Glied ermittelt. Hierzu wird zuerst der Soll-Lenkwinkel desjenigen Gliedes ermittelt, das in Richtung des lenkbaren Gliedes unmittelbar mit dem Vorgabeglied gekoppelt ist. Der ermittelte Soll-Lenkwinkel dient anschließend als Grundlage für die Berechnung desjenigen Gliedes das in Richtung des lenkbaren Gliedes unmittelbar mit diesem Glied gekoppelt ist. Dies wird auch mit den folgenden Glie dern durchgeführt, bis der Soll-Lenkwinkel des lenkbaren Gliedes bestimmt ist, woraus, falls notwenig, die Radeinschlagwinkel der gelenkten Räder ermittelbar sind.For vehicle combinations with more than two links articulated in series, for example, a train with a towing vehicle coupled to the towing vehicle turntable and coupled to the turntable trailer, the target steering angle of the links are determined from the default member up to the steerable member. For this purpose, the desired steering angle of that member is first determined, which is coupled in the direction of the steerable member directly to the default member. The determined target steering angle then serves as the basis for the calculation of that member in Direction of the steerable member is directly coupled to this member. This is also done with the following Glie countries until the target steering angle of the steerable member is determined, from which, if necessary, the Radeinschlagwinkel the steered wheels can be determined.
Zur Lenkung des Vorgabegliedes entlang der Bahnkurve während einer Bewegung des Fahrzeuggespanns erfolgt die Bestimmung der Soll-Lenkwinkel bevorzugt fortlaufend, um Störeinflüsse wie beispielsweise eine Neigung einer Fahrbahnoberfläche zu korrigieren. Der ermittelte Soll-Lenkwinkel des lenkbaren Gliedes, beziehungsweise die daraus ermittelten Radeinschlagswinkel werden entweder automatisch an die Lenkung beziehungsweise die gelenkten Räder des lenkbaren Gliedes angelegt, um das Fahrzeuggespann unabhängig von einem menschlichen Fahrer des Fahrzeuggespanns lenken zu können, beispielsweise in einem automatischen innerbetrieblichen Güterverkehr, oder der ermittelte Soll-Lenkwinkel des lenkbaren Gliedes, beziehungsweise die daraus ermittelten Radeinschlagswinkel werden an den Fahrer des Fahrzeuggespanns übermittelt, um diesen von einer anspruchsvollen kognitiven Bestimmung der Soll-Lenkwinkel zu entlasten. Dies kann beispielsweise über einen Bildschirm erfolgen oder über eine Unterstützung oder Hemmung des Fahrers bei einer Betätigung der Lenkung oder über eine sonstige haptische Rückmeldung an den Fahrer. Das Verfahren kann hierbei bei einer Vorwärtsfahrt oder einer Rückwärtsfahrt des Fahrzeuggespanns angewendet werden, wodurch das Fahrzeuggespann in beliebiger Fahrtrichtung entlang der Bahnkurve lenkbar ist.to Steering the Vorgabegliedes along the trajectory during a movement of the vehicle combination is the determination of the desired steering angle preferably continuously, to disturbing influences such as a To correct inclination of a road surface. The determined Target steering angle of the steerable member, or the thereof determined Radeinschlagwinkel be either automatically to the Steering or the steered wheels of the steerable Link created to the vehicle combination regardless of to be able to steer a human driver of the vehicle combination, for example, in automatic in-house freight transport, or the determined target steering angle of the steerable member, or the resulting wheel steering angles are sent to the driver of the vehicle combination transmitted to this from a demanding cognitive determination to relieve the target steering angle. This can for example via a screen or via a support or inhibition of the driver during an operation steering or other haptic feedback to the driver. The method can in this case during a forward drive or a reverse drive of the vehicle combination be applied, whereby the vehicle combination in any direction of travel along the trajectory is steerable.
In einer bevorzugten weiteren Ausgestaltung der Erfindung ermittelt das Steuergerät den dritten Korrekturfaktor k3 über die Gleichung wobei lK eine effektive Kupplungslänge des vorderen Gliedes ist. Die effektive Kupplungslänge ist hierbei eine beliebige, die Kupplung geometrisch bestim mende Länge, beispielsweise ein Abstand zwischen einer hinteren Achse des vorderen Gliedes und einem Verriegelungsbolzen der Kupplung oder der Abstand zwischen einem Rahmenelement des vorderen Gliedes und einem anderen Bauteil der Kupplung. Bevorzugt entspricht die effektive Kupplungslänge jedoch einem Abstand zwischen dem genannten zweiten Punkt des Gliedes, in welchen der Drehpunkt des vorderen Gliedes senkrecht auf die Längsachse des vorderen Gliedes projiziert ist und einem dritten Punkt auf der Längsachse des vorderen Gliedes, in welchem das vordere Glied mit dem hinteren Glied gelenkig gekoppelt ist. Durch die derartige Ermittlung des dritten Korrekturfaktors kann die Länge einer Kupplung des vorderen Gliedes, miteinbezogen werden, wodurch die Soll-Lenkwinkel feiner ermittelbar sind und das Vorgabeglied des Fahrzeuggespanns genauer auf der Bahnkurve lenkbar ist.In a preferred further embodiment of the invention, the control unit determines the third correction factor k 3 via the equation where l K is an effective coupling length of the front member. The effective coupling length is in this case any, the coupling geometrically determin ing length, for example, a distance between a rear axis of the front member and a locking pin of the clutch or the distance between a frame member of the front member and another component of the clutch. Preferably, however, the effective coupling length corresponds to a distance between said second point of the member, in which the pivot point of the front member is projected perpendicular to the longitudinal axis of the front member and a third point on the longitudinal axis of the front member, in which the front member with the rear link is hinged. By thus determining the third correction factor, the length of a clutch of the front member, be included, whereby the target steering angle finer be determined and the default member of the vehicle combination is more precisely steered on the trajectory.
In
einer besonders bevorzugten weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen
Verfahrens wird die Bahnkurve über eine Trajektion vorgegeben,
welche sich aus zumindest einer Bahnkurve zusammensetzt und anhand
derer das Steuergerät den Soll-Lenkwinkel des Vorgabegliedes
ermittelt, wodurch das Vorgabeglied entlang komplexer Fahrstrecken
lenkbar ist. Zur Ermittlung der Soll-Lenkwinkel des Fahrzeuggespanns
dient hierbei das Vorgabeglied dann als hinteres Glied, wodurch
der Soll-Lenkwinkel eines unmittelbar mit dem Vorgabeglied gekoppelten
und zwischen dem Vorgabeglied und dem gelenkten Glied angeordneten
vorderen Gliedes ermittelbar ist. Die Ermittlung des Soll-Lenkwinkels
des als hinteres Glied dienenden Vorgabegliedes erfolgt hierbei
vorzugsweise über die Gleichung
αsoll_vorg der
Soll-Lenkwinkel des Vorgabegliedes beziehungsweise des hinteren
Gliedes ist,
D eine lotrechte Abweichung des Vorgabeglieds
beziehungsweise des hinteren Gliedes zu der Trajektion ist,
K
eine Krümmung der Trajektion in einem Lotdurchstoßpunkt
ist,
W ein Winkel zwischen der Längsachse des Vorgabegliedes
beziehungsweise hinteren Gliedes und einer Tangente der Trajektion
in einem Vorhaltepunkt ist. Der Lotdurchstoßpunkt ist dabei
derjenige Punkt auf der Trajektion, an dem eine Orthogonale der
Trajektion durch denn zweiten Punkt des Vorgabegliedes verläuft,
und der Vorhaltepunkt ist ein auf der Trajektion um einen vorgegebenen
Abstand von dem Lotdurchstoßpunkt entfernter Punkt.In a particularly preferred further embodiment of the method according to the invention, the trajectory is given by a trajectory, which is composed of at least one trajectory and based on which the control unit determines the target steering angle of the default member, whereby the default member along complex routes is steerable. To determine the desired steering angle of the vehicle combination, the default member then serves as a rear member, whereby the target steering angle of a directly coupled to the default member and arranged between the default member and the steered member front member can be determined. The determination of the desired steering angle of the default member serving as the rear member is preferably carried out via the equation
α soll_vorg is the target steering angle of the default member or the rear member,
D is a perpendicular deviation of the default member or the rear member to the trajectory,
K is a curvature of the trajectory in a solder penetration point,
W is an angle between the longitudinal axis of the default member and rear member and a tangent of the trajectory in a Vorhaltepunkt. The solder penetration point is that point on the trajectory at which an orthogonal of the trajectory passes through the second point of the default element, and the lead point is a point distant from the solder penetration point on the trajectory.
Die Korrekturfaktoren k4, k5, k6, k7 dienen bevorzugt zur Anpassung der unterschiedlichen Größen D, K und W aneinander und können beliebig faktorisiert werden. Durch k7 sind weitere Einflussgrößen miteinbeziehbar. Somit wird das Vorgabeglied entlang der Trajektion bewegt und der Soll-Lenkwinkel Vorgabegliedes durch die Bahnkurven der Trajektion vorgegeben.The correction factors k 4 , k 5 , k 6 , k 7 are preferably used to adapt the different sizes D, K and W to each other and can be factorized as desired. By k 7 other influencing factors can be included. Thus, the default member is moved along the trajectory and the target steering angle Vorgabegliedes predetermined by the trajectory trajectories.
In einer anderen Weiterbildung der Erfindung ermittelt das Steuergerät mittels Sensoren eine momentane Ist-Position des Vorgabegliedes gegenüber der Trajektion woraus anschließend der Soll-Lenkwinkel des Vorgabegliedes ermittelt wird. Hieraus ermittelt das Steuergerät sämtliche Soll-Lenkwinkel, welche an den weiteren Gliedern des Fahrzeuggespannes anliegen müssen, damit das Vorgabeglied entlang der durch die Trajektion vorgegebenen Bahnkurve gelenkt wird. Die ermittelten Soll-Lenkwinkel werden geprüft, ob sie sich innerhalb von Grenzwerten befinden. Diese Grenzwerte können derart gewählt sein, dass beispielsweise eine Kollision oder ein Verkeilen der Glieder des Fahrzeuggespannes bei einer Vorwärts- oder Rückwärtsfahrt nicht möglich ist. Falls ein ermittelter Soll-Lenkwinkel einen Grenzwert überschreitet, wird für die Ermittlung der weiteren Soll-Lenkwinkel für diesen Soll-Lenkwinkel bevorzugt der überschrittene Grenzwert angenommen.In Another embodiment of the invention determines the control unit by means of sensors an instantaneous actual position of the default member opposite the trajectory from which subsequently the Target steering angle of the default member is determined. Determined from this the control unit all desired steering angle, which must be present at the other links of the vehicle combination, so that the default member along the predetermined by the trajectory Trajectory is steered. The determined target steering angles are checked if they are within limits. These limits can be chosen such that, for example a collision or wedging of the links of the vehicle combination in a forward or reverse drive not possible. If a determined target steering angle exceeds a limit is used for the determination the further target steering angle for this target steering angle preferably the exceeded limit value is assumed.
Anhand
der so ermittelten Soll-Lenkwinkel und anhand von geometrischen
Abmessungen des Fahrzeuggespanns bestimmt das Steuergerät
einen Fahrraum innerhalb dessen sich das Fahrzeuggespann während
einer Vorwärts- oder Rückwärtsfahrt befindet,
wobei geprüft wird, ob sich Hindernisse innerhalb des Fahrraums
befinden. Die hierzu benötigten geometrischen Abmessungen,
wie Breiten, Höhen und Längen der Glieder des
Fahrzeuggespanns sind bevorzugt in dem Steuergerät hinterlegt.
Es kann auch in jedem Glied des Fahrzeuggespanns ein Steuer- oder
Speichergerät angeordnet sein, in welchem die spezifischen
geometrischen Abmessungen dieses Gliedes hinterlegt sind, wobei
beim Koppeln der Glieder die Steuer- oder Speichergeräte
miteinander verbunden werden, wodurch ein bevorzugt zentrales Steuergerät
auf alle Steuer- oder Speichergeräte der Glieder zugreifen
kann und die Ermittlungen der Soll-Lenkwinkel und des Fahrraums durchführen
kann. Die Prüfung auf Hindernisse erfolgt bevorzugt mit
Hilfe von geeigneter Sensoren, beispielsweise Radar- oder Ultraschallsensoren,
oder mit Hilfe von in dem Steuergerät hinterlegten geografischen
Daten und Sensoren zur Bestimmung der Position und der Ausrichtung
des Fahrzeuggespanns bezüglich der hinterlegten geografischen
Daten. Beispielsweise kann die Ermittlung des Fahrraums und die Überprüfung
auf Hindernisse durch die in der Schrift
In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ermittelt das Steuergerät bei Erkennung eines Hindernisses in dem Fahrraum eine Ausweichtrajektion, innerhalb deren Fahrraum sich keine Hindernisse befinden. Das Fahrzeuggespann wird somit statt entlang der Trajektion störungsfrei entlang der Ausweichtrajektion gelenkt. Der Endpunkt der Trajektion ist hierbei bevorzugt als fixer Punkt festgelegt, den das Vorgabeglied erreichen muss, wodurch der Endpunkt der ursprünglichen Trajektion auch der Endpunkt der Ausweichtrajektion ist. Es kann auch ein Endzustand des Fahrzeuggespanns vorgegeben sein, in welchem sich dieses bei Erreichen des Endpunktes befinden muss. Dieser Endzustand ist bevorzugt über Soll-Lenkwinkel, die die Glieder des Fahrzeuggespanns bei Erreichen des Endpunktes aufweisen sollen und über eine Soll-Position, in welcher sich das Fahrzeuggespann gegenüber geografischen Objekten bei erreichen des Endpunktes befinden soll definiert. Hierdurch kann der Endzustand des Fahrzeuggespanns derart definiert sein, dass dieses in der Nähe eines beliebiges Objekt gelenkt wird, beispielsweise eine Laderampe, und gegenüber diesem Objekt ausgerichtet wird, beispielsweise indem eine Ladeöffnung des Fahrzeuggespanns parallel zu der Laderampe ausgerichtet wird.In a preferred embodiment of the invention determines the controller upon detecting an obstacle in the driving compartment, an evasion trajectory, there are no obstacles within the driving range. The vehicle combination is thus along the trajectory without interference along the evasion trajectory directed. The end point of the trajectory is here preferably set as a fixed point, the default member must reach, thereby ending the original Trajectory is also the end point of evasion trajectory. It can also be given a final state of the vehicle combination, in which this must be on reaching the end point. This final state is preferred over target steering angle, which is the limbs of the Vehicle combination should have on reaching the end point and over a desired position in which the vehicle combination opposite geographic objects when reaching the endpoint Are defined. As a result, the final state of the vehicle combination such be defined that this is near any Object is directed, for example, a loading dock, and opposite This object is aligned, for example by a loading opening of the vehicle combination is aligned parallel to the loading dock.
Die Bestimmung der Ausweichtrajektion kann derart vonstatten gehen, dass das Fahrzeuggespann virtuell in einem Rechnermodell entlang der Trajektion bewegt wird, wobei in dem Rechnermodell jedes erkannte Hindernis miteinbezogen ist. Falls der hierin ermittelte Fahrraum des Fahrzeuggespanns in dem Rechnermodell in den Bereich eines erkannten Hindernis gerät, wird die Trajektion verschoben und das Fahrzeuggespann in dem Rechnermodell entlang der so verschobenen Trajektion bewegt, wobei wiederum überprüft wird, ob der Fahrraum in den Bereich der erkannten Hindernisse gerät. Dies wird so lange wiederholt, bis der Fahrraum in dem Rechnermodell nicht mehr in den Bereich des Hindernisses gerät, wobei die zuletzt verschobene Trajektion der Ausweichtrajektion entspricht.The Determination of the evasion trajectory can take place in such a way that the vehicle combination virtually in a computer model along the trajectory is moved, each detected in the computer model Obstacle is involved. If the driving space determined herein of the vehicle combination in the computer model in the region of a detected Obstruction, the trajectory is moved and the Vehicle combination in the computer model along the so shifted Trajectory moves whereby in turn is checked whether the driving distance reaches the area of the detected obstacles. This is repeated until the driving space in the computer model no longer gets into the area of the obstacle, where corresponds to the last shifted trajectory of the evasion trajectory.
Ein
weiteres geeignetes Verfahren und eine geeignete Vorrichtung zur
Ermittlung der Ausweichtrajektion werden beispielsweise in der Schrift
In einer weiteren Weiterbildung der Erfindung löst das Steuergerät bei Bedarf eine Neuausrichtung des Fahrzeuges durch. Eine derartige Neuausrich tung ist bevorzugt ein Geradeziehen des Fahrzeuggespanns, bei welchem das Fahrzeuggespann unter einem sehr geringen oder gegen null gehenden Soll-Lenkwinkel des gelenkten Gliedes des Fahrzeuggespanns so lange in eine Fahrtrichtung bewegt wird, bis die Soll-Lenkwinkel der weiteren Glieder des Zugfahrzeugs ausreichend gering sind. Die Glieder in einem verkeilten Fahrzeuggespann werden hierdurch derart ausgerichtet, dass sie wieder entlang der vorgegebenen Bahnkurve lenkbar sind. Die Neuausrichtung wird bevorzugt dann ausgelöst, wenn ein an einem Glied anliegender Ist-Lenkwinkel sehr groß ist, oder wenn ein ermittelter Soll-Lenkwinkel einen Grenzwert um einen bestimmten Differenzwert übersteigt.In a further development of the invention, the control unit triggers a reorientation of the vehicle if necessary. Such Neuausrich device is preferably a straightening of the vehicle combination, in which the vehicle combination is moved under a very low or zero going target steering angle of the steered link of the vehicle combination in one direction until the target steering angle of the other members of the towing vehicle sufficient are low. The members in a wedged vehicle combination are thereby aligned so that they are again steerable along the predetermined trajectory. The reorientation is preferably triggered when an actual steering angle applied to a link is very large, or when a determined target steering angle exceeds a limit value by a specific difference value exceeds.
Die Aufgabe wird auch durch ein Steuergerät gelöst, mittels welchem das Verfahren gemäß Anspruch 1 durchführbar ist. Dieses kann ein einzelnes zentralen Steuergeräts sein oder es kann aus mehreren einzelnen räumlich voneinander getrennten und funktional zusammengefassten Steuergeräten bestehen, welche kabelgebunden oder kabellos miteinander verbunden sind, wobei diese einzelnen Steuergeräten dann auch über die Glieder des Fahrzeuggespanns verteilt angeordnet sein können.The Task is also solved by a control unit, by means of which the method according to claim 1 is feasible. This can be a single central controller or it can be spatially distinct from each other separate and functionally combined control units exist, which are wired or wirelessly connected are, with these individual control units then over the members of the vehicle combination can be arranged distributed.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Beispielen und Zeichnungen näher erläutert, aus welchen weitere vorteilhafte Ausgestaltungen entnommen werden können. Es zeigen jeweils in schematischer Darstellung,in the The invention will be described below with reference to examples and drawings explained in more detail, from which further advantageous Embodiments can be removed. Each show in a schematic representation,
Das
zweigliedrige Fahrzeuggespann in
Die
Ermittlung der Soll-Lenkwinkel der Glieder
Die
effektiven Längen
Das
Fahrzeuggespann in
Die
effektive Länge
Das
Vorgabeglied ist in
Wenn
der Soll-Lenkwinkel des Drehschemels
Der
ermittelte Soll-Lenkwinkel gilt für das Rad des Einspurmodells
des Zugfahrzeugs
Der
dritte Anhänger
Wenn
der Soll-Lenkwinkel des zweiten Anhängers
Sobald
der Soll-Lenkwinkels des ersten Anhängers
Die
Ermittlung der Soll-Lenkwinkel der Glieder
Bei
der Ermittlung der Soll-Lenkwinkel prüft das Steuergerät,
ob die ermittelten Soll-Lenkwinkel vorgegebene Grenzwerte überschreiten.
Falls dies der Fall ist, wird der Wert des betroffenen Soll-Lenkwinkels, durch
den Wert des Grenzwertes ersetzt und die Bestimmung der von diesem
Soll-Lenkwinkel abhängigen weiteren Soll-Lenkwinkel erfolgt
auf Basis des Grenzwertes. Falls dabei ein Differenzwert zwischen
dem Soll-Lenkwinkel und dem Grenzwert zu groß ist, leitet
das Steuergerät bevorzugt eine Neuausrichtung des Fahrzeuggespanns
ein, bei welcher das Fahrzeuggespann so lange unter sehr kleinen Radeinschlagswinkeln vorwärts
bewegt wird, bis entweder durch die Hindernissensoren
Der
lotrechte Abstand des Vorgabegliedes zu der Trajektion, ist hierbei
der Abstand zwischen dem Lotdurchstoßpunkt
Bevorzugt
ist in den
Generell kann der Soll-Lenkwinkel des lenkbaren Gliedes, wie beschrieben, durch Bestimmung der einzelnen Soll-Lenkwinkel der zwischen dem lenkbaren Glied und dem Vorgabeglied angeordneten Glieder erfolgen, wozu für jedes der Glieder die in Anspruch 3 vorgeschlagene Gleichung mit den für dieses Glied spezifischen Werten, wie beispielsweise der effektiven Länge oder der Ist-Lenkwinkel, gelöst wird. Da die Soll-Lenkwinkel der Glieder dabei direkt voneinander abhängig sind, können die sich in den spezifischen Werten unterscheidenden Gleichungen mathematisch auch zu einer einzigen Gleichung zusammengefasst werden, beispielsweise indem die spezifische Gleichung zur Berechnung des Soll-Lenkwinkels des hinteren Gliedes in die spezifische Gleichung zur Berechung des Soll-Lenkwinkels des vorderen Gliedes eingesetzt wird. Mittels dieser zusammengefassten Gleichung ist dann der Soll-Lenkwinkel des gelenkten Gliedes direkt aus dem vorgegebenen Soll-Lenkwinkel des Vorgabegliedes und aus den spezifischen Werten der Glieder bestimmbar. Da dies jedoch lediglich eine mathematische Zusammenfassung der in dem vorgeschlagenen Verfahren angegebenen Gleichungen darstellt, ist dies ausdrücklich auch im Sinne der Erfindung.As a general rule the desired steering angle of the steerable member, as described, by determining the individual target steering angle between the steerable member and the default member arranged members, why for each of the members proposed in claim 3 Equation with the values specific to this member, such as the effective length or the actual steering angle, is solved. As the target steering angle of the limbs thereby directly are dependent on each other, which can be in Mathematically differentiating the specific values also be summarized into a single equation, for example by using the specific equation to calculate the target steering angle of the posterior member into the specific equation for calculation the target steering angle of the front member is used. through this summarized equation is then the desired steering angle the steered member directly from the predetermined target steering angle of the default element and determinable from the specific values of the terms. But this is just a mathematical summary of the represents equations given in the proposed method, this is expressly also in the sense of the invention.
- 11
- Zugfahrzeugtowing vehicle
- 22
- Lenkungsteering
- 33
- Anhängerpendant
- 44
- Bahnkurvetrajectory
- 55
- Längsachselongitudinal axis
- 66
- effektive Längeeffective length
- 77
- erster Punktfirst Point
- 88th
- zweiter Punktsecond Point
- 99
- Drehpunktpivot point
- 1010
- Lenkachsesteering axle
- 1111
- nicht gelenkte AchseNot steered axle
- 1212
- Kupplungclutch
- 1313
- Ist-LenkwinkelActual steering angle
- 1414
- Drehschemelturntable
- 1515
- effektive Kupplungslängeeffective coupling length
- 1616
- dritter Punktthird Point
- 1717
- Knickpunktinflection point
- 1818
- Endpunktendpoint
- 1919
- TrajektionTrajektion
- 2020
- Laderampeloading ramp
- 2121
- Fahrraumdriving space
- 2222
- Hindernissensorobstacle sensor
- 2323
- Hindernisobstacle
- 2424
- AusweichtrajektionAusweichtrajektion
- 2525
- LotdurchstoßpunktLotdurchstoßpunkt
- 2626
- VorschaupunktPreview point
- 2727
- Wegstreckepath
- 2828
- Krümmungsradiusradius of curvature
- 2929
- Winkelangle
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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