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Die
Erfindung betrifft eine Anordnung zur Bestimmung des Gespannwinkels
eines Gliederzugs, einen Gliederzug mit einer solchen Anordnung
und ein Verfahren zur Bestimmung des Gespannwinkels.
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Ein
solcher Gliederzug besteht aus einem Zugfahrzeug und einem zugehörigen Anhänger oder Auflieger,
der über
eine Deichsel mit dem Zugfahrzeug gekoppelt ist und von diesem bewegbar
ist. Obgleich prinzipiell auf beliebige Zugfahrzeug und Gliederzüge anwendbar,
werden die vorliegende Erfindung sowie die ihr zugrunde liegende
Problematik nachfolgend in Bezug auf Lastkraftwagen (LKWs) bzw.
Lastkraftwagen beschrieben.
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Aufgrund
der zunehmenden Verkehrsdichte werden die vorhandenen Verkehrswege
und Parkräume
immer intensiver mit der Folge genutzt, dass vor allem in Innenstädten der
Manövrierraum
zum Fahren und Rangieren immer kleiner wird. Ist dieses Manövrieren
für herkömmliche
Kraftfahrzeuge, zum Beispiel Personenkraftfahrzeuge und Lastkraftfahrzeuge,
schon schwer, dann wird dies zusätzlich
noch erschwert, wenn diese Kraftfahrzeuge mit einem Anhänger verbunden
sind. In diesen Fällen
ist das Manövrieren
und Rückwärtsfahren
außerordentlich schwierig
und erfordert ein hohes Maß an
fahrerischen Können,
insbeson dere dann, wenn der Gliederzug sehr lang ist und es für den Fahrzeugführer sehr
schwer ist, die Abmessungen des Gliederzuges genau abzuschätzen.
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Aus
diesen Gründen
sind solche Gliederzüge
meist mit Vorrichtungen zur Regelung der Rückwärtsfahrt ausgestattet. Den
meisten dieser Vorrichtungen ist gemein, dass für eine Regelung der Rückwärtsfahrt
jeweils ein Winkel zwischen dem Zugfahrzeug und dessen Anhänger ermittelt
wird. Diese Winkelbestimmung kann auf vielfältige Art und Weise durchgeführt werden.
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In
dem deutschen Patent
DE
198 34 752 C2 wird die relative Position des Anhängers bezüglich der
Zugmaschine aus einem Einschlagwinkel der gelenkten Räder des
Zugfahrzeuges und der relativen Position von Zugfahrzeug zu Anhänger mittels
Ultraschall ermittelt. Die in der
DE 198 34 752 A1 beschriebene Vorrichtung
nutzt den Gedanken, dass ein Zugfahrzeug mit Anhänger stabil rückwärts um eine
Kurve fährt,
wenn Lenkeinschlag und Position von Zugfahrzeug und Anhänger zueinander
dieselben Werte annehmen wie beim Durchfahren derselben Kurve vorwärts. Bei
einer Rückwärtsfahrt
soll dann eine Steuerung die gespeicherten Werte der Vorwärtsfahrt
abrufen und daraus den Lenkwinkel bei der Rückwärtsfahrt ermitteln. Problematisch
daran ist allerdings, dass für
die Rückwärtsfahrt
häufig
andere Lenkwinkel verwendet werden als für die Vorwärtsfahrt. Insbesondere trifft
dies zum Beispiel beim Rückwärtseinparken
in eine Parklücke
oder bei einem Rückwärtsrangieren
auf eine Laderampe zu, bei der die gefahrene Rückwärtskurve so gut wie nie mit der
Vorwärtskurve übereinstimmt.
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In
der deutschen Patentanmeldung
DE 198 06 655 A1 werden drei Winkel gemessen
und zwar der Winkel zwischen dem Zugfahrzeug und der Deichsel, der
Winkel zwischen Deichsel und Anhänger sowie
der Winkel zwischen Zugfahrzeug und Anhänger. Aus den drei gemessenen
Winkeln wird ein Winkel zwischen Zugfahrzeug und Anhänger ermittelt.
Das in der
DE 198
06 655 A1 beschriebene System erfordert allerdings zahlreiche
Winkelaufnehmer sowohl am Lastwagen als auch am Anhänger sowie an
der Deichsel. Zudem müssen
alle Winkelaufnehmer mit dem Steuergerät verbunden sein, was insbesondere
eine elektrische Verbindungsleitung zwischen Lastwagen und Anhänger erforderlich
macht.
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Die
deutsche Patentanmeldung
DE
101 54 612 A1 sieht vor, eine Messung des Winkels zwischen
der Längsachse
des Zugfahrzeugs und einer Längsachse
des Anhängers
aus zumindest zwei Abstandssensoren, die am Zugfahrzeug und/oder
am Anhänger
befestigt sind, abzuleiten.
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Die
deutsche Patentanmeldung
DE
100 30 738 A1 sieht vor, eine Messung des Knickwinkels zwischen
Zugfahrzeug und Anhänger
mittels Ultraschallmessung vorzunehmen. Dort werden zumindest zwei
Ultraschall-Transceiver verwendet, die somit auf zwei unterschiedlichen
Signalstrecken Ultraschallsignale aussenden, welche dann am Anhänger selbst
reflektiert und von dem Ultraschall-Transceiver empfangen werden.
Aus den gemessenen Laufzeiten zwischen dem Aussenden und dem Empfangen der
reflektierten Signale werden die Streckenlängen und daraus der Knickwinkel
abgeleitet.
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Neben
den eben beschriebenen Vorrichtungen zur Messung des Lenkwinkels
mittels Ultraschall existieren auch optische Systeme zur Bestimmung des
Knickwinkels beziehungsweise optische Rangierhilfen für Kraftfahrzeuge.
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Ein
solches optisches System ist in der deutschen Offenlegungsschrift
DE 197 54 249 A1 beschrieben.
Dort sind opti sche, als Kameras ausgebildete Aufnahmeeinrichtungen
vorgesehen, die für eine
optische Rangierhilfe des Kraftfahrzeuges genutzt werden.
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In
der deutschen Patentschrift
DE 195 26 702 C2 ist ein Verfahren zum Rückwärtsrangieren
eines lenkbaren Straßenfahrzeugs
beschrieben, bei dem Sensoren zur Bestimmung des Winkels zwischen
der Längsachse
des Kraftfahrzeugs und der Deichsel angeordnet sind. Ferner ist
eine auf die rückwärtige Fahrtrichtung
ausgerichtete Kamera am Kraftfahrzeug angeordnet, die zumindest
die seitlichen Bereiche des Umrisses der Deichsel erfasst. Gemessen
wird hier die Entfernung zwischen dem rückwärtigen Ende des Kraftfahrzeugs
und der Deichsel. Aus dieser gemessenen Entfernung wird der Winkel
des Zugfahrzeugs bezüglich
der Deichsel abgeleitet. In einer Ausgestaltung ist die Kamera hier als
CCD-Kamera ausgebildet.
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Allen
vorgenannten Vorrichtungen und Verfahren ist gemein, dass für die Ermittlung
des Gespannwinkels zwischen Zugfahrzeug und Anhänger beziehungsweise zwischen
Zugfahrzeug und Deichsel und Anhänger
und Deichsel ein erheblicher Aufwand vorgesehen ist. Darüber hinaus
ist ein mehr oder weniger großer
Rechenaufwand für
die Auswertung und Ermittlung des tatsächlichen Gespannwinkels aus
den gemessenen Werten erforderlich, wobei der ermittelte Gespannwinkel
dennoch meist nicht dem tatsächlich
ermittelten Gespannwinkel entspricht, da die vorgenannten Vorrichtungen
und Verfahren häufig
ungenaue Messdaten liefern.
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Vor
diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe
zugrunde, ein verbessertes, insbesondere möglichst zuverlässiges Verfahren zur
Bestimmung des Gespannwinkels bei einem Gliederzug, insbesondere
für eine
Rückwärtsfahrt,
zu ermöglichen.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe durch eine Anordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs
1, einen Gliederzug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 12 sowie
ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 14 gelöst.
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Demgemäß ist vorgesehen:
- – Anordnung
zur Bestimmung eines Gespannwinkels eines Gliederzugs, mit einem
optischen Sender, der an einer ersten Frontfläche eines ersten Fahrzeugsteils
des Gliederzugs angeordnet ist, der Lichtsignale in die Richtung
einer zweiten gegenüberliegenden
Frontfläche
eines zweiten Fahrzeugsteils des Gliederzugs sendet, mit zumindest
zwei Reflektoren, die in einem vorgegebenen Abstand zueinander an
der zweiten Frontfläche
angeordnet sind und die die von dem Sender gesendeten Lichtsignale
zu der ersten Frontfläche
zurück
reflektieren, mit einer an der ersten Frontfläche angeordneten optischen
Sensoreinrichtung, die derart ausgebildet ist, dass sie einen Einfallswinkel
und/oder einen Abstand der von den Reflektoren zurück reflektierten
Lichtsignale ermittelt, mit einer mit der Sensoreinrichtung gekoppelten
Recheneinrichtung, die den Gespannwinkel nach Maßgabe eines Gespannwinkelberechnungsalgorithmus
aus den ermittelten Einfallswinkeln und/oder Abständen errechnet.
(Patentanspruch 1)
- – Gliederzug
mit einem Zugfahrzeug, insbesondere ein Lastkraftwagen, einem Anhänger, mindestens
einer Deichsel zur variablen Kopplung des Anhängers mit dem Zugfahrzeug und
mit einer erfindungsgemäßen Anordnung
zur Bestimmung zumindest eines Gespannwinkels des Gliederzuges,
insbesondere bei einer Rückwärtsfahrt.
(Patentanspruch 12)
- – Verfahren
zur Bestimmung des Gespannwinkels eines Gliederzuges mit den Verfahrensschritten:
(a)
Bereitstellen eines optischen Senders an einer ersten Frontfläche eines
ersten Fahrzeugteils und mindestens zweier Reflektoren, die in einem
vorgegebenen Abstand zueinander an einer zweiten Frontfläche eines
zweiten Fahrzeugteils des Gliederzuges angeordnet sind,
(b)
Aussenden von Lichtsignalen von der ersten Frontfläche zu der
gegenüberliegenden
zweiten Frontfläche,
(c)
Aufnehmen der von den Reflektoren zurück reflektierten Lichtsignale;
(d)
Ermitteln des Abstands und/oder des Einfallwinkels der aufgenommenen
Lichtsignale;
(e) Berechnung eines Gespannwinkels aus den ermittelten
Einfallswinkeln und/oder Abständen. (Patentanspruch
14)
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Die
der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Idee besteht darin,
die Bestimmung des Gespannwinkels optisch unter Verwendung einer
entsprechend ausgestalteten Anordnung zu ermitteln. Diese Anordnung
zur Bestimmung des Gespannwinkels enthält einen optischen Sender,
zumindest zwei Reflektoren, die die gesendeten optischen Signale zurück reflektieren,
sowie eine optische Sensoreinrichtung, welche die zurück reflektierten
Signale aufnimmt. Ferner ist eine Auswerteeinrichtung vorgesehen,
die die aufgenommenen Signale entsprechend auswertet.
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Der
besondere Vorteil dieser Anordnung besteht darin, dass die Messung
der rückreflektierten Lichtsignale
mit sehr hoher Auflösung
ermittelbar ist, so dass eine sehr exakte Bestimmung des Gespannwinkels
möglich
ist. Zudem lässt
sich ein Gespannwinkel auch für
den Fall zuverlässig
ermitteln, dass ein Gespannwinkel von größer als 10° zwischen Anhänger und
Zugmaschine vorhanden ist.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus
den weiteren Unteransprüchen
sowie der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen.
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Typischerweise
ist der optische Sender sowie die optische Sensoreinrichtung an
der Zugmaschine und die Reflektoren an dem Anhänger angebracht. Denkbar wäre aber
auch eine umgekehrte Anordnung, bei der die Reflektoren an der Zugmaschine
und der optische Sender und die Sensoreinrichtung am Anhänger befestigt
sind.
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In
einer sehr vorteilhaften Ausgestaltung ist die optische Sensoreinrichtung
als CCD-Messzeile ausgebildet. Eine solche CCD-Messzeile weist je nach
Applikation eine unterschiedlich hohe Auflösung auf.
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In
einer sehr vorteilhaften Ausgestaltung sind die Reflektoren als
halbkreisförmige
oder halbkugelförmige,
insbesondere passive Reflektoren ausgebildet. Halbkreisförmige beziehungsweise halbkugelförmige Reflektoren
weisen den Vorteil auf, dass sie eine direkte Reflektion der gesendeten Lichtsignale
zulassen.
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Zwar
ist die erfindungsgemäße Anordnung
in einer Minimalversion auch bei zwei Reflektoren funktionsfähig, jedoch
ist es vorteilhaft, genau drei Reflektoren vorzusehen. Dadurch wird
gegenüber
der Verwendung von zwei Reflektoren eine Redundanz geschaffen, die
insbesondere dann von Vorteil ist, wenn beispielsweise ein Reflektor
nicht funktionsfähig
ist oder beispielsweise nicht sichtbar ist. Darüber hinaus ist mit einem dritten
Reflektor eine Verifizierung der ermittelten Gespann winkel möglich. Vorteilhaft
wären allerdings
auch mehr als drei Reflektoren, wenngleich das Bereitstellen von
mehr als drei Reflektoren aufwändiger
und damit kostenintensiver ist.
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Vorteilhafterweise
ist der optische Sender als Infrarotlicht aussendender Infrarotsender
ausgebildet.
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In
einer vorteilhaften Weiterbildung ist der optische Sender als Laser
oder Laserdiode ausgebildet. Insbesondere bei einem als Laserdiode
ausgebildeten optischen Sender eignet sich besonders vorteilhaft
eine Flächenstrahllinse,
die über
einen großen
Winkelbereich und damit flächig
Lichtsignale aussendet.
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In
einer sehr vorteilhaften Ausgestaltung ist eine Vorrichtung zur
Abstandsmessung vorgesehen, die eine an der ersten oder an der zweiten
Frontfläche
befestigte Messeinrichtung und ein an der dazu gegenüberliegenden
Frontfläche
angeordnetes Referenzmittel aufweist. Das Referenzmittel kann zum Beispiel
als Reflektor ausgebildet sein. Dieses Referenzmittel ist vorzugsweise
an einem äußeren Bereich
der jeweils gegenüberliegenden
Frontfläche
angeordnet. Über
eine Laufzeitmessung der von der Messeinrichtung ausgesendeten Messsignale
kann somit der Abstand zwischen der Messeinrichtung und dem Referenzmittel
gemessen werden. Dies ermöglicht
eine zusätzliche
Verifikation des ermittelten Gespannwinkels, insbesondere um zum
Beispiel mathematische Zweideutigkeit bei der Interpretation des ermittelten
Winkels auszuschließen.
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In
einer ebenfalls sehr vorteilhaften Ausgestaltung ist eine Speichereinrichtung
vorgesehen, die zum Beispiel mit der Recheneinrichtung oder Sensoreinrichtung
gekoppelt ist. In dieser Speichereinrichtung lassen sich die ermittelten
Messdaten und/oder die berechneten Gespannwinkel abspeichern. Die abge speicherten
Daten können
bei der weiteren Berechnung vom Gespannwinkel mit berücksichtigt werden,
indem sich daraus zum Beispiel die Historie einer Bewegung des Gliederzuges
ermitteln lässt.
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In
einer ebenfalls sehr vorteilhaften Ausgestaltung ist ein Ultraschalltransceiver
an einem ersten Fahrzeugteil und mindestens ein passiver Ultraschallreflektor
an dem jeweils anderen Fahrzeugteil befestigt. Ultraschalltransceiver
und Ultraschallreflektor sind derart ausgerichtet, dass der Ultraschalltransceiver
zu dem Ultraschallreflektor gerichtete Ultraschallsignale sendet
und von diesem reflektierte Signale empfängt. Dadurch ist eine zusätzliche
Verifikation des Gespannwinkels möglich.
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In
einer sehr vorteilhaften Ausgestaltung des Gliederzuges weist dieser
ein Fahrzeugassistenzsystem und/oder ein ESP-System und/oder eine Einrichtung zur
Erkennung einer Kurvenfahrt und/oder eine Motorsteuerung auf. Die
von diesen Systemen ermittelten Daten und gewonnen Informationen
können
zumindest teilweise in der erfindungsgemäßen Anordnung für die Bestimmung
des Gespannwinkels mit einbezogen werden.
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In
einer sehr vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens
werden die berechneten Gespannwinkel und/oder die ermittelten Einfallswinkel
und/oder die Abstände
der Bildpunke in einer eigens dafür vorgesehenen Speichereinrichtung abgespeichert.
Vorteilhafterweise werden diese abgespeicherten Daten oder zumindest
Teile davon für die
Bestimmung der Gespannwinkel mit berücksichtigt.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren
der Zeichnung angegebenen Ausführungsbeispiele
näher erläutert.
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Dabei
zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung eines Gliederzuges zur Veranschaulichung
der verschiedenen Gespannwinkel;
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2 eine
bevorzugte erfindungsgemäße Anordnung
zur Bestimmung des Gespannwinkels zwischen einem Zugfahrzeug und
einem Anhänger;
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3 eine
Darstellung einer vorteilhaften Ausgestaltung eines Reflektors.
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In
allen Figuren der Zeichnung sind – sofern nichts anderes angegeben
ist – gleiche
beziehungsweise funktionsgleiche Elemente und Signale mit denselben
Bezugszeichen versehen worden.
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1 zeigt
eine schematische Darstellung eines Gliederzuges zur Veranschaulichung
der verschiedenen Gespannwinkel.
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In 1 ist
mit Bezugszeichen 1 der Gliederzug bezeichnet. Der Gliederzug 1 besteht
aus einem Zugfahrzeug 2, beispielsweise ein Lastkraftwagen, sowie
einem Anhänger 3.
Unter einem Anhänger
sei nachfolgend stets auch ein Auflieger oder ähnliches zu verstehen. Zugfahrzeug 2 und
Anhänger 3 sind mittels
einer variablen Deichsel 4 miteinander gekoppelt. Die Deichsel 4 ist
an einer typischerweise starr am Zugfahrzeug 2 befestigten
Anhängerkupplung 5 befestigt.
Anhängerseitig
ist die Deichsel 4 mit einer horizontal drehbaren Achse 6 des
Anhängers 3 verbunden.
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Mittels
einer erfindungsgemäßen Anordnung soll
nun ein Gespannwinkel α, β, γ zwischen
Zugfahrzeug 2 und Anhänger 3 ermittelt
werden. Der Gespannwinkel α ist
im vorliegenden Fall definiert aus der relativen Position des Zugfahrzeuges 2 zu dem Anhänger 3,
das heißt
der Abweichung der Längsachse 7 des
Zugfahrzeuges 2 bezüglich
der Längsachse 8 des
Anhängers 3.
Neben dem Gespannwinkel α sind
darüber
hinaus auch der Winkel β zwischen der
Längsachse 7 des
Zugfahrzeuges 2 und einer Längsachse 9 der Deichsel 4 relevant.
Zusätzlich kann
auch der Winkel γ zwischen
der Deichsellängsachse 9 sowie
der Anhängerlängsachse 8 von
Interesse sein. Je nach Anwendung kann einer oder mehrere der genannten
Winkel α, β, γ verwendet
werden. Dabei können
die einzelnen Winkel α, β, γ jeweils aufgrund
der geometrischen Zusammenhänge
voneinander abgeleitet werden, sofern zumindest einer dieser Winkel
bekannt ist.
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2 zeigt
eine bevorzugte erfindungsgemäße Anordnung
zur Bestimmung des Gespannwinkels eines Gliederzug 1.
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Erfindungsgemäß ist hier
eine Vorrichtung zur Ermittlung eines Gespannwinkels α, β, γ vorgesehen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung
weist einen optischen Sender 10, drei Reflektoren 11, 12, 13 sowie
eine optische Sensoreinrichtung 14 auf.
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Im
vorliegenden Ausführungsbeispiel
ist der optische Sender 10 als Infrarotlicht emittierender Sender
ausgebildet.
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Der
Infrarotsender 10 kann zum Beispiel als Laser oder als
Leuchtdiode (LED) ausgebildet sein. Wichtig ist in diesem Zusammenhang,
dass der als Laser beziehungsweise LED-Leuchtdiode ausgebildete Infrarotsender 10 möglichst
das von ihm emittierte Licht flächig,
das heißt über einen
weiten Winkelbereich, zu der gegenüberliegenden Frontfläche 16 des
Anhängers 3 ausstrahlt,
um so idealerweise einen möglichst
großen
Winkelbereich abzudecken. Im Falle eines als Laser ausgebildeten
Infrarotsenders 10 ist dieser beispielsweise als rotierender
Laser ausgebildet. Im Falle einer Leuchtdiode sollte diese eine
entsprechend ausgestaltete Linse aufweisen, die beispielsweise als
Prisma ausgebildet ist. Hier bietet sich vorteilhafterweise eine
Flächenstrahllinse an.
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Im
vorliegenden Ausführungsbeispiel
sei angenommen, dass die Reflektoren 11–13 als halbkreisförmige beziehungsweise
als halbkugelförmige Reflektoren
ausgebildet sind. 3 zeigt einen schematischen
Querschnitt derartiger Reflektoren 11–13. Die Reflektoren 11–13 sind
dabei bezogen auf die Frontfläche 16 lateral
zueinander beabstandet, wobei die Abstände D1, D2 zweier jeweils benachbarter
Reflektoren 11–13 bekannt
sind.
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Die
optische Sensoreinrichtung 14 fungiert als Empfänger und
ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel
als so genannte CCD-Empfängerzeile
oder auch (CCD-Messzeile) ausgebildet. Optischer Sender 10 und
optische Sendeeinrichtung 14 sind an einer Frontfläche 15 des
Zugfahrzeuges 2 angeordnet. Die Reflektoren 11, 12, 13 hingegen
sind an einer Frontfläche 16 des
Anhängers 3 angeordnet.
Wesentlich ist hier, dass die beiden Frontflächen 15, 16 im
Falle einer Geradeausfahrt des Gliederzuges 1 gegenüberliegend
angeordnet sind.
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Nachfolgend
wird das erfindungsgemäße Verfahren
zur Bestimmung eines Gespannwinkels anhand der in den 1 und 2 dargestellten
Anordnungen beschrieben.
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Der
Infrarotsender 10 sendet großflächig Infrarotsignale zu den
verschiedenen Reflektoren 11–13 der gegenüberliegenden
Frontfläche 16.
Von den Reflektoren 11–13 werden
diese Lichtstrahlen unter einem bestimmten Winkel zurück reflektiert
und von der CCD-Messzeile 14 aufgenommen. Das so zurückreflektierte
Bild besteht aus drei Bildpunkten entsprechend der Anzahl der drei
Reflektoren 11–13. In
der so ge nannten Nullposition ist der Abstand der drei Bildpunkte
aufgrund der bekannten Abstände D1,
D2 bekannt. Unter Nullposition ist die relative Anordnung von Zugfahrzeug 2,
Anhänger 3 und
Deichsel 4 im Falle einer Geradeausfahrt bezeichnet, bei der
also die einzelnen Gespannwinkel α, β, γ idealerweise
Null ist. Die sich aus dieser Nullposition durch Rückreflektieren
des ausgesendeten Lichtes ergebenden Bildpunkte weisen Abstände zueinander
auf, die aufgrund der bekannten Abstände D1, D2 der Reflektoren 11–13 ebenfalls
bekannt sind.
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Im
Falle von Gespannwinkeln α ≠ 0, β ≠ 0, γ ≠ 0, das heißt im Falle
einer Kurvenfahrt oder eines Rückwärtseinschlagens
des Gliederzuges 1, ergibt sich nun eine Abweichung der
einzelnen Bildpunkte von der Nullposition. Diese geänderten
Bildpunkte werden nun von der optischen Sensoreinrichtung 14 aufgenommen.
Daraus werden die geänderten
Abstände
ermittelt. Aus den so ermittelten geänderten Abständen der
Bildpunkte sowie der aus der Nullposition heraus bekannten Abstände der
Bildpunkte zueinander lassen sich so anhand eines Berechnungsalgorithmus
die verschiedenen Gespannwinkel α, β, γ berechnen.
Die Berechnung der Gespannwinkel α, β, γ erfolgt
anhand bekannter geometrischer Beziehungen der ermittelten Lage
und Abmessungen der Längsachsen 7–9.
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Ferner
ist eine programmgesteuerte Einrichtung 20 vorgesehen.
Die programmgesteuerte Einrichtung 20 ist typischerweise
als Mikrocontroller oder Mikroprozessor ausgebildet und kann beispielsweise
Bestandteil eines Steuergerätes,
beispielsweise der Motorsteuerung, sein. Die programmgesteuerte
Einrichtung 20 ist zur Steuerung des Infrarotsensors 10 über eine
Steuerleitung 21 mit dem Infrarotsensor 10 verbunden.
Ferner ist die Sensoreinrichtung 14 über eine unidirektionale Datenleitung
mit der programmgesteuerten Einrichtung 20 verbunden. Die
programmgesteuerte Einrichtung 20 enthält eine Rechenein heit, beispielsweise
eine zentrale Prozessoreinheit (CPU), der über die Datenleitung 22 Messsignale 23 der
Sensoreinrichtung 14 zugeführt werden. Diese Messsignale 23,
die zum Beispiel den Abstand der von der Sensoreinrichtung 14 ermittelten Bildpunkte
und/oder des ermittelten Einfallwinkels der rückgestreuten Signale enthält, werden
der Recheneinrichtung 24 zugeführt. Diese Recheneinheit 24 ermittelt
aus den Signalen einen jeweiligen Gespannwinkel α, β, γ. Die Messsignale 23 und/oder
die berechneten Gespannwinkel werden in einer Speichereinrichtung 25,
die zum Beispiel ebenfalls Bestandteil der programmgesteuerten Einrichtung 20 ist,
abgelegt. Dabei kann vorgesehen sein, dass für eine nachfolgende Bestimmung
eines Gespannwinkels α, β, γ die in der
Speichereinrichtung 25 abgespeicherten Daten, also die
ermittelten Gespannwinkel α, β, γ und/oder
die Messsignale 23, mit berücksichtigt werden.
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Problematisch
ist allerdings, dass bei der Ermittlung des Gespannwinkels Sonderfälle vorhanden sein
können,
bei denen eine eindeutige Ermittlung des Gespannwinkels α, β, γ ohne zusätzliche
Maßnahmen
nicht möglich
ist. Die Ursache hierfür
ist eine mathematische Zweideutigkeit aufgrund der Tatsache, dass
ein Winkel eines von einem Reflektor 11–13 zurückgestreuten
Lichtstrahls immer zweimal vorhanden ist.
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Daher
wird vorteilhafterweise zusätzlich
zu der oben beschriebenen, erfindungsgemäßen Bestimmung des Gespannwinkels
mittels optischer Signale auch eine Abstandsmessung zwischen Zugfahrzeug 2 und
Anhänger 3 durchgeführt. Zu
diesem Zwecke wird der Abstand eines Referenzpunktes am Zugfahrzeug 2 und
eines weiteren Referenzpunktes am Anhänger 3 ermittelt.
Die Abstandsmessung erfolgt typischerweise durch Laufzeitmessung
unter Verwendung eines Lasers.
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Dennoch
existieren auch Konstellationen, bei denen die Ermittlung des Gespannwinkels
mittels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
wie sie anhand von 2 beschrieben wurde, ohne weitere Maßnahmen
nicht mehr funktionsfähig
ist. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn die Frontfläche 16 des
Anhängers 3 von
der Sensoreinrichtung 14 nicht mehr (vollständig) sichtbar
ist, so dass keine direkte Verbindung zwischen einem oder mehreren
Reflektoren 11–13 und
der Sensoreinrichtung 14 mehr vorhanden ist. In diesem
Falle ist lediglich eine der Seitenflächen 19 des Anhängers 3 sichtbar.
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Eine
Ermittlung des Gespannwinkels ließe sich hier allerdings über die
in der Speichereinrichtung 25 abgespeicherten Gespannwinkel
und Messsignale, aus denen die Fahrzeugbewegung des Gliederzuges 1 abgeleitet
werden kann, und damit aus der Historie der Bewegung des Gliederzuges
herleiten.
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Darüber hinaus
können
zusätzlich
oder alternativ auch verschiedene weitere Abhilfemaßnahmen getroffen
werden, beispielsweise durch Anordnung weiterer Reflektoren an den
Seitenwänden 19 des Anhängers 3. Über die
Anzahl der an den Seitenflächen 19 des
Anhängers 3 angebrachten
Reflektoren sowie der in der Speichereinrichtung 25 abgelegten Information
lässt sich
damit bestimmen, welche Seite des Anhängers 3 gerade von
der Sensoreinrichtung 14 betrachtet wird.
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Zusätzlich oder
alternativ können
hier polarisierte Reflektoren, die das ausgesendete Licht entweder
lediglich vertikal oder nur horizontal oder gemischt vertikal und
horizontal zurück
reflektieren, verwendet werden. Auf diese Weise ist ebenfalls eine Kodierung
der Lage dieser Reflektoren und damit eine Bestimmung des Gespannwinkels
aufgrund der Polarisierung des zurück reflektierten Lichtes möglich.
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Zusätzlich oder
alternativ ist auch der Einsatz einer weißen Leuchtdiode als Infrarotsender, eine
entsprechend farbliche Kodierung für die verschiedenen Seitenwände des
Anhängers
sowie eine auf farbiges Licht sensitive Sensoreinrichtung denkbar.
Eine weitere Kodierung, aus der ableitbar ist, an welcher Seitenwand 19 die
Reflektoren angeordnet sind, lässt
sich zum Beispiel auch über
die Anzahl sowie die jeweiligen Abstände dieser Reflektoren zueinander
einstellen.
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Zusätzlich zu
der oben beschriebenen Ermittlung des Gespannwinkels mittel optischer
Signale, kann der Gespannwinkel selbstverständlich auch durch Aussendung
von Ultraschallsignalen ermittelt werden. Insbesondere lässt sich
damit der erfindungsgemäß ermittelte
Gespannwinkel verifizieren. Für
die Bestimmung des Gespannwinkels mittels Ultraschall sowie der
entsprechenden Anordnung wird auf die bereits eingangs genannte
DE 100 30 738 C1 verwiesen,
die hinsichtlich des Verfahrens zur Bestimmung des Gespannwinkels
sowie der entsprechenden Anordnung vollinhaltlich in die vorliegende Patentanmeldung
mit einbezogen wird.
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Obgleich
die vorliegende Erfindung vorstehend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
beschrieben wurde, sei sie nicht darauf beschränkt, sondern ist auf mannigfaltige
Art und Weise modifizierbar.
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Insbesondere
sei die Erfindung nicht auf die konkrete Verwendung von als Lasern
oder LEDs ausgebildeten Infrarotsendern sowie der entsprechenden
als CCD-Messzeile ausgebildeten Sensoreinrichtungen beschränkt. Vielmehr
können
hier beliebige optische Sender und Empfänger verwendet werden, die
geeignet sind, die entsprechenden Bildpunkte sowie deren Abstände und/oder
Einfallwinkel zu detektieren. Darüber hinaus müssen nicht
notwendigerweise halbkreisförmige
oder halbkugelförmige Reflektoren
vorgesehen sein.
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Auch
sei die Erfindung nicht notwendigerweise auf die konkrete, entsprechend 1–3 dargestellte
Anordnung beschränkt.
Vielmehr können statt
drei Reflektoren auch zwei oder mehr als drei Reflektoren verwendet
werden. Zusätzlich
wäre auch denkbar,
dass die Anordnung von Infrarotsender und Sensoreinrichtung nicht
notwendigerweise am selben Ort angeordnet ist, wie dies in 1 dargestellt ist,
sondern diese können
auch voneinander beabstandet sein.
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Wenngleich
die Erfindung insbesondere bei Verwendung besonders langer Gliederzüge wie zum Beispiel
Lastkraftwagen mit Anhängern
besonders vorteilhaft ist, sei sie nicht darauf beschränkt, sondern
lässt sich
sehr vorteilhaft auch bei Personenkraftfahrzeugen mit Anhänger oder
beliebig anders ausgestalteten Gliederzügen einsetzen.