CN101628594A - 挂车连接辅助系统 - Google Patents

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CN101628594A CN200910158922A CN200910158922A CN101628594A CN 101628594 A CN101628594 A CN 101628594A CN 200910158922 A CN200910158922 A CN 200910158922A CN 200910158922 A CN200910158922 A CN 200910158922A CN 101628594 A CN101628594 A CN 101628594A
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沃尔特·约瑟夫·奥特曼
马文·保罗·克拉斯卡
丹·斯科特·科尔文
布兰东·R·马斯特森
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60D—VEHICLE CONNECTIONS
    • B60D1/00—Traction couplings; Hitches; Draw-gear; Towing devices
    • B60D1/24—Traction couplings; Hitches; Draw-gear; Towing devices characterised by arrangements for particular functions
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
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    • B60D1/00—Traction couplings; Hitches; Draw-gear; Towing devices
    • B60D1/58—Auxiliary devices
    • B60D1/62—Auxiliary devices involving supply lines, electric circuits, or the like

Abstract

本发明提供了一种挂车连接辅助系统，所述挂车连接辅助系统包括具有挂钩接头的牵引车辆、具有挂车挂钩的挂车、系统控制器、设于所述挂钩接头和所述挂车挂钩上并与所述系统控制器通信的位置传感器、与所述系统控制器对接的所述牵引车辆的车辆马达、与所述车辆马达对接的所述牵引车辆的车轮、以及连接至所述系统控制器和所述车轮并适合转向所述车轮的转向系统。系统控制器适合响应于来自位置传感器的输入操纵车辆马达和转向系统。本发明还公开了一种将挂钩与设于牵引车辆上的挂钩接头对准的方法。

Description

挂车连接辅助系统
技术领域
本发明涉及辅助将挂钩接头与挂车上的挂钩等对准并连接的系统。更为具体地，本发明涉及自动将车辆引导至用于连接挂钩与挂钩接头的位置的挂车连接辅助系统
背景技术
拖车例如小挂车、小船挂车等通常包括具有杯形挂钩的挂车架。牵引车上的挂钩接头通常采用设在牵引车后保险杠上的连接球的形式。通常通过首先将牵引车上的挂钩接头与挂车架上的挂钩对准并随后将挂车架上的挂钩降低至牵引车上的挂钩接头上而将挂车连接至牵引车。
在将挂车连接至牵引车期间通常遇到的困难在于将挂车上的挂钩与牵引车上的挂钩接头正确对准的挑战。在这种尝试中常见地，车辆驾驶员必须反复离开车辆中的驾驶员座椅去检查挂钩接头相对于挂钩的位置以便逐渐调整车辆从而实现挂钩接头与挂钩的正确对准。在挂车很重且无法手动重新定位的情况下该过程特别困难。
因此，需要一种自动将车辆引导至用于连接挂钩与挂钩接头的位置的挂车连接辅助系统。
发明内容
本发明总体上涉及一种挂车连接辅助系统。该系统的说明性实施例包括具有挂钩接头的牵引车、具有挂车挂钩的挂车、系统控制器、设在挂钩接头和挂车挂钩上并与系统控制器通信的位置传感器、与系统控制器对接的牵引车车辆马达、与车辆马达对接的牵引车车轮以及连接至系统控制器和车轮并适合操纵车轮的转向系统。系统控制器适合响应于来自位置传感器的输入来操纵车辆马达和转向系统。
本发明总体上还涉及一种将挂钩与设在牵引车辆上的挂钩接头对准的方法。该方法的说明性实施例包括提供系统控制器、监测挂钩接头相对于挂钩的相对位置、向系统控制器提供关于挂钩接头相对于挂钩的相对位置的输入、以及通过控制器响应于该输入的操作将挂钩接头引导至挂钩。
附图说明
现在将参考附图通过示例描述本发明，其中：
图1是挂车连接辅助系统的说明性实施例的示意图。
图2是说明了来自挂车连接辅助系统的位置传感器的输入的框图。
图3是说明了挂车连接辅助系统响应于来自如图2中所示的车辆传感器和目标传感器的控制输入而使车辆相对于目标定位的实施方式的框图。
图4是说明了牵引车辆路径的修正以有助于挂车挂钩与设于牵引车辆上的挂钩接头正确对准的框图。
图5为牵引车辆和挂车的俯视图，更为具体地说明了在挂车连接辅助系统的典型实施方式中牵引车辆上的挂钩接头与挂车上的挂钩沿Y轴的对准。
图6为牵引车辆和挂车的侧视图，更为具体地说明了在挂车连接辅助系统的典型实施方式中牵引车辆上的挂钩接头与挂车上的挂钩沿X轴和Z轴的对准。
图7是说明了将挂钩与设在牵引车辆上的挂钩接头对准的说明性方法的流程图。
具体实施方式
首先参考图1，附图标记1总体上表示挂车连接辅助系统(在下文中称为系统)的说明性实施例。系统1适合于将牵引车辆22上的挂钩接头23与挂车18上的挂车挂钩19自动对准以有助于挂钩接头23与挂车挂钩19的连接。在一些应用中，牵引车辆22可为混合动力电动车辆(HEV)。挂钩接头23可为例如(而不限于)连接球或挂钩接口。系统1包括具有发射器3(在一些实施例中可设在牵引车辆22的挂钩接头23上)和接收器4(可设在挂车18的挂车挂钩19上)的位置传感器2。在其它实施例中，发射器3可设在挂车挂钩19上而接收器4可设在挂钩接头23上。传感器2可为例如(但不限于)短射程射频传感器(RFID)或光学型激光器或回复反射传感器。发射器3发出由接收器4接收的信号。
闭环系统控制器8与挂钩接头23上的位置传感器2通信。车辆22的车辆马达24与系统控制器8对接。车辆马达24可为例如电力牵引马达。车辆马达24驱动地与车辆22的车轮25接合。控制开关9可连接至系统控制器8以协助选择性开启和关闭系统1。出于下文中描述的目的，显示器10可与系统控制器8对接。显示器10通常位于牵引车辆22的驾驶室或乘客舱(未显示)内。
在一些实施例中，电动助力转向(EPAS)系统11、空气悬挂系统12以及翻滚/倾斜/横摆传感器13可与系统控制器8对接。EPAS系统11与牵引车辆22的车轮25对接并适合响应于来自系统控制器8的输入使牵引车辆22转向。空气悬挂系统12可安装至牵引车辆22以响应于来自系统控制器8的输入协助牵引车辆22底盘(未显示)通常以传统方式相对于车轮25的选择性地上升与下降。翻滚/倾斜/横摆传感器13也可安装至牵引车辆22并可向系统控制器8提供关于牵引车辆22的翻滚、倾斜和横摆运动的数据。手动超控开关14可连接至系统控制器8并设在例如牵引车辆22的驾驶室(未显示)中。
倾斜传感器(来自通常在装配有稳定性控制的车辆中的翻滚/倾斜/横摆传感器单元13)可用于在其接近目标时改善车辆Z轴(地面之上的高度)的轨迹设计与控制。倾斜度
Figure G2009101589224D00041
定义为车辆X轴相对于地面的角度。也可从对车辆纵(X)轴敏感的加速计Xaccel获得倾斜信息：
Figure G2009101589224D00042
如果可用的话，车辆倾斜角的测量可用于修正由不平的路面(例如船用坡道或车道)引起的车辆相对于地球特征(挂车挂钩)所需的Z轴路径。
下面参考图1以及图5、图6，在系统1的通常运转中，当牵引车辆22的挂钩接头23位于挂车18的挂车挂钩19的预定范围(例如3英尺)内时，牵引车辆22的操作者(未显示)可驱动控制开关9以开启系统1并使牵引车辆22进入“自动挂车连接模式”。这有助于牵引车辆22的自动定位以使挂钩接头23相对于挂车挂钩19正确定位以便于将挂车挂钩19连接至挂钩接头23。因此，位置传感器2的发射器3向系统控制器8提供指示挂钩接头23沿Y轴(如图5中所示)及沿X轴和Z轴(如图6中所示)相对于挂车挂钩19的位置的位置输入。响应于来自发射器3的位置输入，系统控制器8可视地映射挂钩接头23相对于挂车挂钩19的位置并可在显示器10上显示挂钩接头23相对于挂车挂钩19的当前位置。
响应于来自位置传感器2的位置输入，系统控制器8以车辆电动模式操纵牵引车辆22以将牵引车辆22引导至挂钩接头23与挂车挂钩19沿Z轴垂直对准的位置(如图6中所示)。因此，系统控制器8操纵车辆马达24以接合牵引车辆22的车轮25并沿X轴(如图6中所示)以前向/后向运动的方式移动牵引车辆22。在将系统1装配至传统车辆(未显示)中的一些应用中，车辆的发动机节气门(未显示)和车辆制动器(未显示)可用于控制牵引车辆22沿X轴的前向/后向移动。系统控制器8操纵EPAS系统11以接合车轮25的转向机构并使牵引车辆22沿Y轴转向(图5)以便牵引车辆22的正确定位。在一些应用中，系统控制器8可操纵空气悬挂系统12以沿Z轴提升或降低牵引车辆22的底盘(图6)以便将挂钩接头23定位在挂车挂钩19的下方。在一些应用中，翻滚/倾斜/横摆传感器13可向系统控制器8传输翻滚稳定性控制数据以增强系统1的定位能力。在挂车挂钩19过低的情况下，系统控制器8可用于停止牵引车辆22并可进一步用于提供告知牵引车辆22操作者停止牵引车辆22并提升挂车挂钩19位置的信息。在牵引车辆22安装有空气悬挂系统12的应用中，可首先降低牵引车辆22的底盘以将挂车挂钩19下方的挂钩接口23定位至其操作极限。牵引车辆22的操作者可随后降低挂车挂钩19以接合牵引车辆22上的挂钩接口23并完成连接过程。在需要系统1的手动超控的情况下，牵引车辆的操作者可驱动手动超控开关14以实现该目的。
下面参考图2，显示了用以说明从位置传感器至挂车连接辅助系统的控制器的输入的框图200。在框202和204中，分别处理来自车辆传感器和目标传感器的位置数据。在框206中，基于框202中车辆传感器和框204中目标传感器提供的位置数据更新牵引车辆相对于挂车挂钩的路径。在框208中，将数据转换为地球参考系，分别产生框210、212和214中的控制输入。
下面参考图3，显示了用于说明挂车连接辅助系统响应于来自车辆传感器和目标传感器的控制输入使车辆关于目标定位的实施方式的框图300。在框302中，开始系统的操作。在框304中，做出关于是否已取消系统的操作的判定。在尚未取消系统的操作的情况下，在框306中，控制输入212(其在图2的流程图200中开始)操纵牵引车辆的电动转向控制。在框308中，控制输入210操纵牵引车辆的电力牵引马达控制。在框310中，控制输入214操纵牵引车辆的车辆悬挂控制。在框312中，做出关于牵引车辆的挂钩接头是否与目标(挂车的挂车挂钩)对准的判定。如果在框312中牵引车辆的挂钩接头与目标对准，则该过程前进至框314并随后在框316处停止。如果在框312中牵引车辆的挂钩接头未与目标对准，则该过程返回至框304，在该处做出关于系统的操作是否已停止的判定。
在框304处停止系统操作的情况下，该过程前进至框314并随后在框316处停止。在框304处系统操作尚未停止的情况下，如上所述，该过程分别前进至框306、308、310、312、314和316。图4中显示了用以说明牵引车辆路径的修正以便于挂车挂钩与设于牵引车辆上的挂钩接头正确对准的框图400。
下文显示了系统1的运转算法：
距离＝K1*(左轮计数+右轮计数)/2
方向角＝K2*(左轮计数-右轮计数)/轴距
X_估计＝距离*sin(方向角)
Y_估计＝距离*cos(方向角)
dX＝X_路径-X_估计
dY＝Y_路径-Y_估计
X_位移＝X_目标_起始
Y_位移＝Y_目标_起始
在参考系中，起始时车辆X、Y、Z＝0
下面参考图7，其中显示了用以说明将挂钩与设于牵引车辆上的挂钩接头对准的说明性方法的流程图700。在框702中，提供了系统控制器。在框704中，监控挂钩接头相对于挂钩的相对位置。在框706中，向系统控制器提供关于挂钩接头与挂钩的相对位置的输入。在框708中，响应于关于挂钩接头与挂钩的相对位置的输入通过系统控制器的操作将挂钩接头引导至挂钩。
尽管上文已经描述了本发明的优选实施例，应认识并理解本发明可做出多种修改，且权利要求意图覆盖所有这些属于本发明实质和范围的修改。

Claims (20)

1.一种挂车连接辅助系统，包括：
具有挂钩接头的牵引车辆；
具有挂车挂钩的挂车；
系统控制器；
设于所述挂钩接头和所述挂车挂钩上并与所述系统控制器通信的位置传感器；
与所述系统控制器对接的所述牵引车辆的车辆马达；
与所述车辆马达对接的所述牵引车辆的车轮；
连接至所述系统控制器和所述车轮并适合转向所述车轮的转向系统；并且
其特征在于，所述系统控制器适合响应来自所述位置传感器的输入而操纵所述车辆马达和所述转向系统。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述位置传感器包括设于所述挂钩接头和所述挂车挂钩中的第一个上的发射器以及设于所述挂钩接头和所述挂车挂钩中的第二个上的接收器。
3.根据权利要求1所述的系统，进一步包括连接至所述系统控制器的显示器，并且，其特征在于，所述系统控制器适合在所述显示器上显示所述挂钩接头和所述挂车挂钩的相对位置。
4.根据权利要求1所述的系统，进一步包括连接至所述系统控制器的控制开关。
5.根据权利要求1所述的系统，进一步包括连接至所述系统控制器的手动超控开关。
6.根据权利要求1所述的系统，进一步包括设于所述牵引车辆上并连接至所述系统控制器的空气悬挂系统。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述挂钩接头包括连接球。
8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述挂钩接头包括挂钩接口。
9.一种挂车连接辅助系统，包括：
具有挂钩接头的牵引车辆；
具有挂车挂钩的挂车；
系统控制器；
设于所述挂钩接头和所述挂车挂钩上并与所述系统控制器通信的位置传感器；
连接至所述系统控制器的牵引车辆的翻滚/倾斜/横摆传感器；
与所述系统控制器对接的所述牵引车辆的车辆马达；
与所述车辆马达对接的所述牵引车辆的车轮；
连接至所述系统控制器和所述车轮并适合转向所述车轮的转向系统；并且
其特征在于，所述系统控制器适合响应来自所述位置传感器的输入而操纵所述车辆马达和所述转向系统。
10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述位置传感器包括设于所述挂钩接头和所述挂车挂钩中的第一个上的发射器以及设于所述挂钩接头和所述挂车挂钩中的第二个上的接收器。
11.根据权利要求9所述的系统，进一步包括连接至所述系统控制器的显示器，并且，其特征在于，所述系统控制器适合在所述显示器上显示所述挂钩接头和所述挂车挂钩的相对位置。
12.根据权利要求9所述的系统，进一步包括连接至所述系统控制器的控制开关。
13.根据权利要求9所述的系统，进一步包括连接至所述系统控制器的手动超控开关。
14.根据权利要求9所述的系统，进一步包括设于所述牵引车辆上并连接至所述系统控制器的空气悬挂系统。
15.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述挂钩接头包括连接球。
16.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述挂钩接头包括挂钩接口。
17.一种使挂钩与设于牵引车辆上的挂钩接头对准的方法，包含：提供系统控制器；
监控所述挂钩接头相对于所述挂钩的相对位置；
向所述系统控制器提供关于所述挂钩接头相对于所述挂钩的所述相对位置的输入；以及
通过所述控制器响应于所述输入的操作将所述挂钩接头引导至所述挂钩。
18.根据权利要求17所述的方法，进一步包括提供显示器、将所述显示器连接至所述系统控制器、以及在所述显示器上显示所述挂钩接头相对于所述挂钩的所述相对位置。
19.根据权利要求17所述的方法，进一步包括监控所述牵引车辆的翻滚/倾斜/横摆位置并向所述系统控制器提供关于所述牵引车辆的所述翻滚/倾斜/横摆位置的输入，并且其特征在于，通过所述控制器响应于所述输入的操作将所述挂钩接头引导至所述挂钩的步骤进一步包括通过所述控制器基于所述牵引车辆的所述翻滚/倾斜/横摆位置的操作将所述挂钩接头引导至所述挂钩。
20.根据权利要求17所述的方法，进一步包括响应于所述输入进行所述挂钩接头相对于所述挂钩的垂直位移。
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