DE102008029612B4 - System und Verfahren zum Berechnen eines Anhängerkupplungs-Gelenkwinkels - Google Patents

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Abstract

System, verwendbar zum Berechnen des Anhängerkupplungs-Gelenkwinkels (θ) eines Anhängers (12), der hinter einem Motorfahrzeug (10) geschleppt wird und mit diesem zusammen ein Gespann (10, 12) bildet, umfassend: wenigstens einen berührungslosen Sensor (15, 17, 19, 21, 23), der nur an dem Motorfahrzeug (10) angebracht ist; wobei der wenigstens eine Sensor (15, 17, 19, 21, 23) ein Ausgangssignal aufweist, das mit einem Datenprozessor gekoppelt ist, wobei der Datenprozessor (13) die Anhängerdeichsellänge (Lt) des Anhängers, die halbe Spurbreite (Tt) des Anhängers und einen Azimutwinkel (φt) zwischen dem mindestens einen berührungslosen Sensor (15, 17, 19, 21, 23) und einem Rad des Anhängers (12) bezogen auf die Bewegungslinie des Gespanns (10, 12) basierend auf dem Ausgangssignal des wenigstens einen Sensors (15, 17, 19, 21, 23) bestimmt und den Anhängerkupplungs-Gelenkwinkel (θ) basierend auf der Anhängerdeichsellänge (Lt), der halben Spurbreite (Tt) und dem Azimutwinkel (φt) sowie bekannten fahrzeugspezifischen Dimensionen (L1, h, m, Tm) des Motorfahrzeugs...

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Diese Erfindung ist allgemein auf Fahrzeugstabilität bezogen. Spezieller betrifft die Erfindung ein System und ein Verfahren zum Berechnen des Anhängerkupplungs-Gelenkwinkels eines Anhängers, der hinter einem Motorfahrzeug geschleppt wird und mit diesem zusammen ein Gespann bildet.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Viele Motorfahrzeuge sind so konstruiert, dass sie für das Ziehen oder Schleppen verschiedener Lasten geeignet sind, die ohne Einschränkung Selbstentladewagen, Wohnwagen, Boote und manchmal andere Motorfahrzeuge umfassen. Zur Verbesserung der Fahrzeugstabilität beim Ziehen ist eine große Auswahl von Systemen und Vorrichtungen bekannt. Diese Vorrichtungen können einfache Zusätze wie aerodynamische Profile und andere Fahrzeugtrimmungsteile mit Bodeneffekten umfassen, die dem Fahrzeug zusätzliche aerodynamische Stabilität durch die Steuerung seiner Ausgestaltung verleihen. Außerdem wurden sowohl Systeme zur Zugkraftsteuerung als auch automatisch einstellende Aufhängungssysteme entwickelt, die die Höhe der Karosserie eines Fahrzeugs im Verhältnis zum Gewicht einer Last ändern.
  • Oftmals kommt es vor, dass von Ingenieuren während einer Anhängerkonstruktion Änderungen des Anhängerentwurfs vorgenommen werden, ohne Rücksicht auf den gesamten Einfluss, den ihre Konstruktionsänderungen auf die Stabilität jedes möglichen Fahrzeug-Anhängergespanns, deren Anhänger ein Teil davon sein soll, haben können. Folglich ist es natürlich, dass einige Fahrzeug-Anhängergespanne bei Autobahngeschwindigkeiten schon an sich stabiler sein können als andere und es allgemein keine Möglichkeit gibt, das Verhalten aller dieser möglichen Gespanne vor einem wirklichen Straßentest vernünftig vorherzusagen, wenn sie mit verschiedenen herausfordernden Straßensituationen, wie Seitenwinden, usw., konfrontiert werden.
  • Es ist bekannt, Sensoren als aktive Sicherheitsmerkmale an Heck und Seite von Fahrzeugen zum Erfassen von Objekten hinter einem Fahrzeug, wie beispielsweise Bildsensoren, anzubringen, die zur Rückansicht und Erfassung von Objekten der seitlichen toten Zone verwendet werden, und außerdem Radarsensoren zur Erfassung der seitlichen toten Zone, zur Erfassung von rückseitigen Objekten und rückseitigem Querverkehr. Oft sind Sensoren an Fahrzeugen zur Unterstützung beim Rückwärtsparken vorhanden.
  • Eine der bedeutenden Voraussetzungen für die Entwicklung einer Fahrzeug- und Anhängerstabilitätsregelung wird durch die Verfügbarkeit eines Anhängekupplungs-Winkelsensors geschaffen, der von dem gekoppelten Anhänger unabhängig sein kann. Ein System zur Fernerfassung des Anhängekupplungswinkels ist eine wesentliche Aktivierungseinrichtung für eine preisgünstige Fahrzeug-Anhängerstabilitätsregelung. Es gibt mehrere bekannte Anhängekupplungs-Winkelsensoren des Kontakttyps, die für eine solche Anwendung verwendet worden sind. Jedoch sind diese Kontaktsensoren hinderlich, weil Anhänger häufig angekuppelt und ausgekuppelt werden und eine neue Kalibrierung und Einstellung im Anschluss an jeden solchen Verbindungsablauf notwendig ist.
  • Im Allgemeinen ist es wünschenswert, Systeme mit höherem Grad an Zuverlässigkeit und Vollständigkeit zur Unterstützung von Fahrzeug-Anhängergespannen zur Verfügung zu stellen als was vorher verfügbar gewesen ist. Ein Mangel bei Anhängersteuersystemen war das Erfassen des Anhängerkupplungs-Gelenkwinkels für ein Anhängersteuersystem. In der Technik besteht weiterhin Bedarf für die Nutzung des Ausgangssignals der oben erwähnten Sensoren in verbesserter synergetischer Form, um größere Stabilität beim Fahren zu bewirken und Mittel zur Fahrstabilität beim Rückwärtsfahren und Parken eines Fahrzeugs/Anhängers zur Verfügung zu stellen. Die vorhandenen Systeme und Verfahren sehen verbesserte Mittel vor, um die Stabilisierung von Fahrzeug-Anhängergespannen zu unterstützen, indem neue und nützliche Einrichtungen zum Berechnen des Anhängerkupplungs-Gelenkwinkels vorgesehen sind und Abtasteinrichtungen verwendet werden, die nur an dem zum Schleppen genutzten Motorfahrzeug angeordnet sind.
  • Aus der DE 10 2004 059 596 B4 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ermitteln eines Knickwinkels (Anhängerwinkels) eines Fahrzeuggespanns bekannt. Dabei ermittelt mindestens ein Sensor einer Zugmaschine und/oder eines Anhängers Positionsdaten von mindestens einem Objekt des Anhängers und/oder der Zugmaschine. Die Positionsdaten werden einer Filterung mit Modelldaten zur eindeutigen Identifizierung des Objekts unterzogen und zur Bestimmung des Knickwinkels verwendet.
  • In der DE 101 54 612 A1 und der DE 103 25 192 A1 sind Verfahren und Vorrichtungen beschrieben, um den Anhängerwinkel durch eine Messung sich ändernder Abstände zwischen Zugfahrzeug und Anhänger auf der rechten bzw. linken Seite des Zugfahrzeugs zu ermitteln. Die DE 10 2006 007 805 A1 offenbart ähnliche Verfahren und Vorrichtungen.
  • Die US 6,999,856 B2 beschreibt ein Steuersystem zur Schätzung der Deichsellänge eines Anhängers, während gemäß der US 6,838,979 B2 ein kritischer Gelenkwinkel ermittelt wird, um ein Querstellen eines Anhängers zu vermeiden.
  • Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein System und ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, die den Anhängerkupplungs-Gelenkwinkel auf einfache Weise zuverlässig berechnen.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die Aufgabe wird gelöst durch ein System und ein Verfahren mit den Merkmalen der Ansprüche 1 bzw. 10.
  • Die vorliegende Erfindung stellt ein System bereit, das zur Bestimmung des Anhängerkupplungs-Gelenkwinkels eines Anhängers verwendbar ist, der hinter einem Motorfahrzeug geschleppt wird. Ein erfindungsgemäßes System nutzt Messmittel, die nur an dem Motorfahrzeug angeordnet sind. Die Abtasteinrichtungen umfassen ein oder mehrere Abtastmittel, die aus Ultraschallwandlern, Nahbereichradarwandlern und Kameras ausgewählt sind. Die Abtasteinrichtungen umfassen ein oder mehrere Abtastmittel, die aus Ultraschallsensoren, Nahbereichradarwandlern, Bilderkennungssystemwandlern, Kameras sowie Wandlern und Systemen mit optischem Radar (Lidar) ausgewählt sind.
  • Die Erfindung stellt außerdem ein Verfahren bereit zum Berechnen des Anhängerkupplungs-Gelenkwinkels bei einem Gespann, umfassend ein Motorfahrzeug mit einem Anhänger, der eine mit Rädern versehene Achse, die mit diesem drehbar verbunden ist, aufweist. Das Motorfahrzeug enthält Abtastmittel, die ein oder mehrere von Ultraschallwandler, Nahbereichradarwandler und Kameras aufweisen. Ein erfindungsgemäßes Verfahren umfasst die Schritte: a) Erfassen von den Anhänger betreffenden Positions- und Bereichsinformationen durch die eingesetzten Abtasteinrichtungen; b) Übertragen der Positions- und Bereichsinformationen zu einem Prozessor; c) Berechnen der Anhängerdeichsellänge des Anhängers; d) Berechnen der Spurbreite des Anhängers; und e) Berechnen des Anhängerkupplungs-Gelenkwinkels des Anhängers.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die Erfindung kann eine geometrische Form in bestimmten Teilen und der Anordnung von Teilen annehmen, deren Ausführungsformen ausführlich beschrieben und in den begleitenden Zeichnungen, die einen Teil hiervon bilden, veranschaulicht sind, und in denen:
  • 1 zeigt eine allgemeine Ansicht eines Motorfahrzeugs mit einem daran befestigten Anhänger;
  • 2 zeigt eine allgemeine Ansicht, die die in einem Fahrzeug-Anhängergespann gemäß 1 vorhandenen relevanten Parameter und Winkel darstellt;
  • 3 zeigt die Seitenansicht eines Motorfahrzeugs, an dem ein Anhänger in herkömmlicher Weise drehbar befestigt ist;
  • 4 zeigt die allgemeine schematische Ansicht eines Fahrzeug-Anhängergespanns gemäß 1 und 2, in der der Anhänger in einer Position angeordnet ist, bei der seine Mittellinie relativ zur Mittellinie des Motorfahrzeugs einen Winkel θ bildet;
  • 5 zeigt einen Algorithmus, der in der Praxis eines erfindungsgemäßen Verfahrens nutzbar ist; und
  • 6 zeigt das Schema eines Verarbeitungsprogramms gemäß der Erfindung.
  • BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
  • Die vorliegende Erfindung stellt ein System bereit zur Verbesserung der Fahrzeug/Anhängerstabilität durch Bewertung und Unterstützung der Fahrzeugsteuerung/Anhängerdynamik in Echtzeit, indem ein oder mehrere von einer Vielzahl nur am Fahrzeug angebrachter Sensoren verwendet werden, im Gegensatz zu den im Stand der Technik genutzten Systemen, die nur am Anhänger angebrachte Sensoren einsetzen.
  • Erfindungsgemäß werden dem Anhänger zugeordnete Parameter, wie beispielsweise Anhängerkupplungswinkel und Anhängerdeichsellänge, für eine exakte Fahrzeug/Anhänger-Stabilitätsregelung in Echtzeit genau geschätzt, indem nur am Fahrzeug montierte Abtastmittel genutzt werden. Die Erfindung stellt außerdem ein Verfahren bereit, welches das Abtasten des Anhängergelenkwinkels einschließt, indem eine Gruppe von an Heck und Seite eines Fahrzeugs angebrachten Sensoren zum Erfassen der Position von Objekten, die hinter dem Fahrzeug geschleppt werden, verwendet wird. Sobald diese Parameter geschätzt und/oder berechnet sind, werden sie zum Erzeugen von hörbaren oder sichtbaren Warnsignalen oder zum Bereitstellen einer elektronischen Rückmeldung für Systeme oder innerhalb derselben, Verfahren und/oder Vorrichtungen, die komplementär zu der vorliegenden Erfindung sind, nutzbar eingesetzt. Durch Verwendung der vorliegenden Erfindung kann die Notwendigkeit eines Anhängerkupplungssensors entfallen.
  • Um die Mängel von Sensoren zu betonen, die manchmal im Stand der Technik als die einzige Eingabequelle bei Berechnung eines Parameters, wie ein Abstand, genutzt werden, wird in der vorliegenden Erfindung eine Technik zum Zusammenschluss von Sensoren angewandt, die Informationen und/oder Ausgangssignale von mehr als einem einzelnen Sensor nutzt, wodurch zum Beispiel die Kante eines Anhängers durch Bild und Radar erfasst werden kann, was zum Schätzen von Anhängerkupplungs-Gelenkwinkel und Anhängerdeichsellänge verarbeitet wird. Diese Parameter sind die wesentlichen Informationen, die zur Regelung von Stabilität und beim Parken des Anhängers notwendig sind.
  • Mit Bezug jetzt auf die Zeichnungen, in denen die Darstellungen nur dem Zweck dienen, die Erfindung zu veranschaulichen und nicht dazu, diese zu beschränken, zeigt 1 die allgemeine Ansicht eines Motorfahrzeugs 10 mit einem daran mittels einer herkömmlichen Kupplungseinrichtung befestigten Anhänger 12, die, wie es an sich bekannt ist, eine an einer Drehkupplung 27 mit der Anhängerkupplung 29 des Motorfahrzeugs 10 drehbar verbundene Anhängerdeichsel 25 umfasst. Das Motorfahrzeug 10 ist vorzugsweise mit verschiedenen Sensoren ausgestattet, die Nahbereichsradarwandler 21, Ultraschallsensor 23, Lenkradwinkelsensor 11, Gierwinkelsensor 19, linke Kamera 15 für seitliche tote Zone und rechte Kamera 17 für seitliche tote Zone umfassen. Es ist ein Datenprozessor 13 (Prozessor, Anhängerparameter-Auswerteglied) vorhanden, der vorzugsweise einen Mikroprozessor aufweist, in den die von jedem der oben erwähnten Sensoren gewonnenen Informationen zum Zweck der Speicherung, Zusammenfassung und Verarbeitung bis hin zur Berechnung des Anhängerkupplungs-Gelenkwinkels θ, wie es nachstehend weiter erläutert wird, eingegeben werden.
  • 2 ist die allgemeine schematische Ansicht eines Fahrzeug-Anhängergespanns gemäß 1, die außerdem Ort und Definition verschiedener physikalischer Parameter umfasst, die in einem erfindungsgemäßen Verfahren und System zum Berechnen des Winkels θ, des Anhängerkupplungs-Gelenkwinkels, verwendbar sind. Diese Parameter umfassen: L1 das Radstandsmaß des Fahrzeugs, h den Abstand von der Hinterachse 33 des Motorfahrzeugs 10 zu der Zapfenkupplung 27 und Lt den Abstand von der Zapfenkupplung 27 zur Mittellinie einer Achse 31 des Anhängers 12. Lt wird manchmal als die Anhängerdeichsellänge bezeichnet. Außerdem ist L2 gezeigt, was der Abstand von der Hinterachse 33 des Motorfahrzeugs 10 zum Endabschnitt 34 der Karosserie des Motorfahrzeugs 10 ist. Tt ist der halbe Spurbreitenabstands einer Achse am Anhänger 12; Tv ist die halbe Spur des Motorfahrzeugs 10 und Tm ist der Abstand von der Mittellinie des Motorfahrzeugs 10 zum Mittelpunkt der linken Kamera 15 der seitlichen toten Zone. Φv ist der Winkel zwischen dem Mittelpunkt der linken Kamera 15 der seitlichen toten Zone und dem hinteren Kantenabschnitt der Karosserie des Motorfahrzeugs 10 in Bezug auf die Bewegungslinie des Motorfahrzeugs 10, wenn es in Vorwärtsrichtung geradeaus fährt, und φt ist der Seitenwinkel oder Azimut zwischen dem Mittelpunkt der linken Kamera 15 der seitlichen toten Zone und dem Rad auf einer Achse des Anhängers 12 in Bezug auf die Bewegungslinie des Fahrzeug-Anhängergespanns, wenn sie verbunden sind und gemeinsam in Vorwärtsrichtung geradeaus fahren. Der Parameter m ist der Abstand zwischen dem Drehmittelpunkt eines linken Vorderrades des Motorfahrzeugs 10 und dem optischen Sensor der linken Kamera 15 der seitlichen toten Zone.
  • 3 ist die Seitenansicht eines Motorfahrzeugs 10, an das ein Anhänger 12 in herkömmlicher Weise drehbar befestigt ist. Die Parameter L1, h, Lt und m sind die gleichen in 2 definierten Parameter von der allgemeinen Ansicht darin, wobei in 3 des Weiteren die Parameter ψt und mh definiert sind. ψt ist der Winkel zwischen dem Punkt, wo das Rad des Anhängers eine Straßenoberfläche S, auf der der Anhänger 12 liegt, berührt, und einer waagerechten Linie H, die im Wesentlichen parallel zu der Straßenoberfläche angeordnet ist, wobei die waagerechte Linie H das Objektiv der linken Kamera 15 der seitlichen toten Zone schneidet. Der Parameter mit ist die vertikale Position des Mittelpunkts der Kamera 15 der seitlichen toten Zone vom Boden S.
  • 4 ist die allgemeine schematische Ansicht eines Fahrzeug-Anhängergespanns gemäß 1 und 2, wobei der Anhänger in einer Position angeordnet ist, bei der die Mittellinie des Anhängers 12 einen Winkel θ in Bezug auf die Mittellinie des Motorfahrzeugs 10 bildet, wobei der Winkel θ als Anhängergelenkwinkel bezeichnet wird und der Winkel θ von besonderem Interesse und besonderer Verwendung bei Erzeugung von Stabilität für ein Fahrzeug-Anhängergespann nach einem erfindungsgemäßen System und Verfahren ist. Die relevanten Parameter umfassen wiederum: L1, h, Lt, L2, Tt, Tv, Tm, φv, φt und m, deren Bedeutungen oben mit Bezug auf 2 definiert wurden.
  • Bei der Suche, den Anhängerkupplungs-Gelenkwinkel θ in Echtzeit zu berechnen, ist es hilfreich, die Beziehung in 3:
    Figure 00100001
    zu betrachten, welche die bekannten Parameter m, h, L1, mh und den messbaren Winkel ψt mit der Anhängerdeichsellänge Lt in Zusammenhang bringt. ψt wird von der linken Kamera 15 der seitlichen toten Zone erhalten. Jedoch kann die rechte Kamera 17 der seitlichen toten Zone genutzt werden, um Daten von der gegenüberliegenden Seite des Fahrzeugs, wie in 3 dargestellt, zu erfassen, die wegen der allgemeinen Symmetrie des Fahrzeug-Anhängergespanns ähnlich sind. Tatsächlich sind alle erörterten Größen, die durch Betrachtung der linken Seite des Fahrzeug-Anhängergespanns erhalten werden, im Allgemeinen auch gültig für die rechte Seite des Fahrzeug-Anhängergespanns. Somit kann Gleichung (1) umgestellt werden:
    Figure 00100002
  • Ist die Anhängerdeichsellänge Lt einmal bekannt ist, können andere passende Parameter berechnet werden. Es ist vorteilhaft, 2 und die Beziehung:
    Figure 00100003
    in der alle Variablen bekannt sind, so wie sie sich auf das Fahrzeug bezieht, zu berücksichtigen. Entsprechend kann unter Berücksichtigung des Anhängers der Ausdruck:
    Figure 00110001
    abgeleitet werden, der umgestellt wird zu:
    Figure 00110002
  • Mit Bezug jetzt auf 4 kann ein Ausdruck erzeugt werden, der den Anhängerkupplungs-Gelenkwinkel θ in Zusammenhang mit den Werten für die anderen Parameter bringt, von denen einige bekannt sind und von denen einige durch die Kamera(s) der seitlichen toten Zone gemessen wurden:
    Figure 00110003
    was sich vereinfacht zu:
    Figure 00110004
    wobei
    Figure 00110005
  • So sind wir durch die oben genannten Beziehungen in der Lage, die Werte für Tt und Lt aus der Betrachtung bekannter Abstandsparameter an dem Motorfahrzeug 10 und Werten, die von den Kameras der seitlichen toten Zone erlangt werden, zu erhalten, sobald der Anhänger 12 an dem Motorfahrzeug 10 befestigt ist. Eine Berechnung des Anhängerkupplungs-Gelenkwinkels kann dann bewirkt werden, indem die oben skizzierten notwendigen Rechnungen durchgeführt werden, was vorzugsweise von einem Datenprozessor 13 vorgenommen wird, der am Motorfahrzeug 10 installiert ist. Von Vorteil ist, dass ein am Heck des Motorfahrzeugs 10 angebrachter Nahbereichsradarwandler 21 oder Ultraschallsensor 23 nützlich sind, um eine sofortige Messung des Abstands zu liefern, in dem der vordere Teil des Anhängers 12 von diesen Sensoren angeordnet ist, um die von den Kameras der seitlichen toten Zone erhaltenen Daten zu verbessern. Zum Beispiel kann der Anhängergelenkwinkel entsprechend der vorhergehenden Erörterung zu einem speziellen Zeitpunkt abgeleitet werden. Einem Anhängergelenk werden zu diesem speziellen Zeitpunkt Ausgangssignale von dem (den) Nahbereichsradarwandler(n) und/oder Ultraschallsensor(en) zugeordnet, weil sie mit Oberflächen des geschleppten Anhängers 12 zusammenwirken, wobei die Ausgangssignale von der besonderen Geometrie der äußeren Merkmale des Anhängers 12 abhängig sein werden. Nach einer anderen Ausführungsform werden solche Ausgangsdaten von diesen Sensoren, die jedem unter Nutzung der Kameras der seitlichen toten Zonen abgeleiteten Anhängerkupplungs-Gelenkwinkel zugeordnet sind, gesammelt, gespeichert und jedem nur von den Kameras der seitlichen toten Zone abgeleiteten Anhängerkupplungs-Gelenkwinkel θ zugeordnet, so dass die Kameras der seitlichen toten Zone beim Bestimmen des Anhängerkupplungs-Gelenkwinkels θ nicht mehr notwendig sind. In einer weiteren Ausführungsform wird der Abstand Lt direkt von einem am Motorfahrzeug 10 angebrachten Nahbereichsradarwandler erhalten. In einer weiteren Ausführungsform wird der Abstand Lt direkt von einem am Motorfahrzeug 10 angebrachten Ultraschallsensor erhalten.
  • 5 zeigt einen Algorithmus (501), der in der Praxis eines erfindungsgemäßen Verfahrens verwendbar ist. Zu Beginn suchen die in dem Motorfahrzeug 12 eingebauten Sensoren das Vorhandensein eines Anhängers 12 und erfassen ihn. Wenn kein Anhänger vorhanden ist, wird das System weiter versuchen, einen Anhänger zu lokalisieren (503). Wenn ein Anhänger 12 vorhanden ist, bestimmt das System, ob dennoch ein Anhängerkupplungs-Gelenkwinkel θ berechnet worden ist (505). Wenn nicht, schreitet das System fort, um zu bestimmen, ob das Motorfahrzeug-Anhängergespann in Bewegung ist (507). Gibt es keine Bewegung, dann wartet (509) das System, bis das Motorfahrzeug-Anhängergespann in Bewegung ist, wobei zu diesem Zeitpunkt Daten gesammelt und Anfangswerte für Tt, Lt und den Seitenwinkel φt berechnet (511, 513) und alle relevanten Werte zur Berechnung eines Anhängerkupplungs-Gelenkanfangswinkels θ verwendet werden, indem Gleichung (7) oder ein äquivalenter Ausdruck (515) genutzt wird. Der Vorgang wird periodisch wiederholt, um eine ständige Überwachung des Anhängerkupplungs-Gelenkwinkels θ zu bewirken.
  • 6 stellt das Schaltbild eines Verarbeitungsschemas nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung dar. Gezeigt ist ein mit einer zugeordneten Speichereinheit 37 verbundener Controller 13. Der Controller 13 ist mit einem Eingabe/Ausgabe-Modul (E/A-Modul, engl. I/O module) 35 des Systems gekoppelt, der so ausgebildet ist, um Signale von den verschiedenen am Fahrzeug installierten Sensoren 15, (17), 19, 21, 23 und einschließlich anderer an sich bekannter Abtastmittel, die ohne Einschränkung Aufnehmer und Systeme mit optischem Radar (LIDAR) umfassen, aufzunehmen. Der E/A-Modul 35 ist mit einer Schnittstelle 39 zusammengeschaltet, die ein Display sein kann, das von dem Fahrer des Motorfahrzeugs lesbar ist, oder die Schnittstelle 39 kann abwechselnd eine Kopplung aufweisen, die als ein Eingangssignal einem zusätzlichen Prozessor zugeführt wird, wie es, um nur ein Beispiel anzuführen, in dem US-Patent US 6,838,979 B2 beschrieben ist, dessen durch die vorliegende Erfindung bereitgestellter Algorithmus zur Erzeugung einer wie darin gelehrten Warnung auf der Basis von Werten für den Winkel θ genutzt werden kann. In einer noch anderen abwechselnden Ausführungsform ist die Schnittstelle 39 mit einem Stellantrieb verbunden, der mechanisch mit der Lenkregelung des Motorfahrzeugs gekoppelt ist. In einer noch weiteren abwechselnden Ausführungsform ist die Schnittstelle 39 mit einem Stellantrieb verbunden, der mit dem Bremssystem des Motorfahrzeugs mechanisch gekoppelt ist.
  • So ermöglichen die durch die Erfindung bereitgestellten Systeme und Verfahren eine Schätzung des Gelenkwinkels θ, ohne einen Kontakt beliebiger Teile des Anhängers 12. Außerdem befinden sich alle Sensoren an dem Motorfahrzeug 10. Ein erfindungsgemäßes System kalibriert und korrigiert sich in Echtzeit selbst und verwendet Sensoren, die ohne weiteres verfügbar sind.
  • Während die Erfindung durch Bezug auf bestimmte Ausführungsformen beschrieben worden ist, soll verständlich werden, dass innerhalb vom Geist und Umfang der beschriebenen erfinderischen Konzepte Änderungen vorgenommen werden können. Folglich ist es beabsichtigt, dass die Erfindung nicht auf die offenbarten Ausführungsformen beschränkt sei, sondern den vollen Umfang besitzt, der durch die Worte der folgenden Ansprüche zugelassen ist.

Claims (12)

  1. System, verwendbar zum Berechnen des Anhängerkupplungs-Gelenkwinkels (θ) eines Anhängers (12), der hinter einem Motorfahrzeug (10) geschleppt wird und mit diesem zusammen ein Gespann (10, 12) bildet, umfassend: wenigstens einen berührungslosen Sensor (15, 17, 19, 21, 23), der nur an dem Motorfahrzeug (10) angebracht ist; wobei der wenigstens eine Sensor (15, 17, 19, 21, 23) ein Ausgangssignal aufweist, das mit einem Datenprozessor gekoppelt ist, wobei der Datenprozessor (13) die Anhängerdeichsellänge (Lt) des Anhängers, die halbe Spurbreite (Tt) des Anhängers und einen Azimutwinkel (φt) zwischen dem mindestens einen berührungslosen Sensor (15, 17, 19, 21, 23) und einem Rad des Anhängers (12) bezogen auf die Bewegungslinie des Gespanns (10, 12) basierend auf dem Ausgangssignal des wenigstens einen Sensors (15, 17, 19, 21, 23) bestimmt und den Anhängerkupplungs-Gelenkwinkel (θ) basierend auf der Anhängerdeichsellänge (Lt), der halben Spurbreite (Tt) und dem Azimutwinkel (φt) sowie bekannten fahrzeugspezifischen Dimensionen (L1, h, m, Tm) des Motorfahrzeugs (10) berechnet.
  2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Sensor (15, 17, 19, 21, 23) Ultraschallsensoren (23), Nahbereichsradarwandler (21), Lichtradar-Sensoren, Kameras (15, 17) und/oder Kombinationen davon aufweist.
  3. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Sensor (15, 17, 19, 21, 23) eine Kamera (15, 17) und einen Ultraschallsensor (23) aufweist.
  4. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Sensor (15, 17, 19, 21, 23) eine Kamera (15, 17) und einen Nahbereichsradarwandler (21) aufweist.
  5. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Datenprozessor (13) mit einer Eingabe/Ausgabe-Einheit (35) verbunden ist.
  6. System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Sensor (15, 17, 19, 21, 23) durch die Eingabe/Ausgabe-Einheit (35) mit dem Datenprozessor (13) verbunden ist.
  7. System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das System des Weiteren eine mit der Eingabe/Ausgabe-Einheit (35) verbundene Schnittstelle (39) umfasst.
  8. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das System des Weiteren einen Lenkradwinkelsensor (11) mit einem Ausgangssignal umfasst, das in den Datenprozessor (13) eingegeben wird.
  9. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das System des Weiteren einen Gierwinkelsensor (19) mit einem Ausgangssignal umfasst, das in den Datenprozessor (13) eingegeben wird.
  10. Verfahren zum Berechnen des Anhängerkupplungs-Gelenkwinkels (θ) in einem Gespann (10, 12), umfassend ein Motorfahrzeug (10) mit einem Anhänger (12), der eine Radachse (31) aufweist, die mit diesem verbunden und um eine quer zu der Bewegungslinie des Gespanns (10, 12) verlaufende horizontale Achse drehbar ist, und wobei das Motorfahrzeug (10) wenigstens einen berührungslosen Sensor (15, 17, 19, 21, 23) enthält und wobei das Verfahren umfasst: Erfassen von Informationen von Anhängerposition und -bereich von dem wenigstens einen berührungslosen Sensor (15, 17, 19, 21, 23); Übertragen der Informationen zu einem Mikroprozessor (13); Bestimmen der Anhängerdeichsellänge (Lt) des Anhängers aus den von dem wenigstens einen berührungslosen Sensor (15, 17, 19, 21, 23) erfassten Informationen; Bestimmen der halben Spurbreite (Tt) des Anhängers aus den von dem wenigstens einen berührungslosen Sensor (15, 17, 19, 21, 23) erfassten Informationen; Bestimmen eines Azimutwinkels (φt) zwischen dem mindestens einen berührungslosen Sensor (15, 17, 19, 21, 23) und einem Rad des Anhängers (12) bezogen auf die Bewegungslinie des Gespanns (10, 12); und Berechnen des Anhängerkupplungs-Gelenkwinkels (θ) des Anhängers basierend auf der bestimmten Anhängerdeichsellänge (Lt), der bestimmten halben Spurbreite (Tt) und dem Azimutwinkel (φt) sowie bekannten fahrzeugspezifischen Dimensionen (L1, h, m, Tm) des Motorfahrzeugs (10).
  11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kamera (15, 17) als der wenigstens eine berührungslose Sensor (15, 17, 19, 21, 23) eingesetzt wird.
  12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kamera (15, 17) mit einem Objektiv als der wenigstens eine berührungslose Sensor (15, 17, 19, 21, 23) eingesetzt wird, und die Informationen von Anhängerposition und -bereich den Winkel (ψt) zwischen dem Punkt, an dem ein Rad des Anhängers eine Straßenoberfläche (S) berührt, auf der der Anhänger liegt, und einer waagerechten Linie, die im Wesentlichen parallel zur Straßenoberfläche (S) angeordnet ist, wobei sich die waagerechte Linie mit dem Objektiv der Kamera (15, 17) schneidet, umfassen.
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