DE102013000198A1

DE102013000198A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Rangieren eines Anhängers

Info

Publication number: DE102013000198A1
Application number: DE201310000198
Authority: DE
Inventors: Philipp Hüger
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2013-01-08
Filing date: 2013-01-08
Publication date: 2014-07-10

Abstract

Ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Rangieren eines Gespanns bestehend aus einem Zugfahrzeug und einem Anhänger, wobei der Anhänger mittels einer nichtlenkbaren Deichsel mit dem Zugfahrzeug verbunden ist und das Zugfahrzeug mittels einer Rückfahrkamera das rückwärtige Umfeld einschließlich Anhänger erfasst, weisen die folgenden Schritte auf: a) Bestimmung des Ist-Knickwinkels des Anhängers relativ zum Zugfahrzeug, b) Vorgabe einer in Rückwärtsrichtung zu fahrenden Sollbahn durch Festlegen eines entlang der Sollbahn konstanten Soll-Knickwinkels des Anhängers, c) Rangieren des Gespanns in den durch die gewählte Sollbahn vorgegebenen Soll-Knickwinkel (21), falls der Soll-Knickwinkel (21) nicht dem Ist-Knickwinkel (15) entspricht, d) Rückwärtsfahren des Zugfahrzeugs auf der vorgegebenen Sollbahn mit zumindest aktiver Lenkunterstützung bis zum Erreichen eines Fixierungspunktes auf der Sollbahn, ab dem der Anhänger mit vorgegebener Fahrtrichtung zu rangieren ist, e) Fixieren der durch den Fixierungspunkt vorgegebenen Fahrtrichtung, f) Rangieren des Zugfahrzeugs mit zumindest aktiver Lenkunterstützung unter Beibehaltung der vorgegebenen Fahrtrichtung bis zum Erreichen einer endgültigen Parkposition.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Rangieren eines Anhängers eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zum Rangieren eines Anhängers eines Kraftfahrzeugs, auch als Anhängerrangierassistent bezeichnet, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 8.
Das Rangieren eines Gespanns bestehend aus einem Kraftfahrzeug mit einem Anhänger ist generell als schwierig einzustufen, wobei die Schwierigkeit bei der Rückwärtsfahrt zunimmt, da der Anhänger dabei zum Ausscheren neigt. Insbesondere ist für ungeübte Personen das Einlenken des Anhängers eines Gespanns bei einer Änderung des Lenkwinkels des Zugfahrzeugs bei einer Rückwärtsfahrt nicht ohne weiteres nachvollziehbar, so dass es bei einem Einparken eines Gespanns häufig aufgrund eines vom Fahrer ungünstig gewählten Lenkwinkels zu einer Kollision mit einem benachbarten Hindernis oder zu einem Einknicken des Gespanns kommt.
Aus der Druckschrift DE 198 06 655 A1 ist eine elektronische Rangierhilfe für die Rückwärtsfahrt eines Lastwagens mit einem lenkbaren Anhänger bekannt, wobei der Anhänger über eine Deichsel mit der rückwärtigen Anhängerkupplung des Lastwagens gekoppelt ist. Über Winkelaufnehmer werden die Stellung von Anhänger und Lastwagen zu Beginn der Rückwärtsfahrt ermittelt. Ein Steuergerät steuert ausgehend von den gemessenen Winkeln in Verbindung mit den Abmessungen des Lastwagens und des Anhängers die Lenkung des Lastwagens, so dass sich Lastwagen und Anhänger beide auf errechneten Kreisbahnen bewegen.
Aus der Druckschrift DE 101 54 612 A1 ist ein Verfahren zum Lenken eines Zugfahrzeugs mit einem Anhänger bei Rückwärtsfahrt bekannt, wobei eine elektronische Steuereinheit zumindest Korrekturen für den Lenkeinschlag der lenkbaren Räder des Zugfahrzeugs in Abhängigkeit vom Winkel zwischen der Längsachse des Zugfahrzeugs und der Längsachse des Anhängers, d. h. der Stellung der Deichsel, vorgibt. Dabei wird der Winkel aus den Signalen zumindest zweier Abstandsensoren ermittelt, die am Zugfahrzeug oder am Anhänger vorgesehen sind, um den jeweiligen Abstand zwischen Zugfahrzeug und Anhänger zu bestimmen.
Aus der Druckschrift DE 10 2006 048 947 A1 ist eine Steuereinheit für einen an ein Fahrzeug anzukoppelnden Anhänger bekannt, mit welcher der Anhänger aus einer ersten Stellung in eine zweite Stellung in Bezug auf das Fahrzeug verbracht werden kann, wodurch insbesondere das Rückwärtseinparken eines Fahrzeugs mit angekoppeltem Anhänger erleichtert wird. Dabei kann der Fahrer des Fahrzeugs einen Winkel zwischen der Mittellängsachse des Fahrzeugs und der Mittellängsachse des Anhängers wählen, so dass bei einer Rückwärtsfahrt die Steuereinheit den Anhänger von der aktuellen Winkelposition in die gewählte Soll-Winkelposition bringt. Als Bedienelement wird für die Wahl der Winkelposition der Blinkerhebel in Verbindung mit dem Rückwärtsgang verwendet, wobei der gewählte Winkel während der Rückwärtsfahrt veränderbar ist. Ferner erfolgt die Erkennung des aktuellen Winkels des Anhängers über einen im Kugelkopf der Deichsel angebrachten Drehwinkelsensor. Nachteilig ist, dass die Einstellung des Soll-Winkels während der Fahrt erfolgt. Ferner bedingt die Erkennung des aktuellen Deichselwinkels einen separaten, im Kugelkopf der Deichsel angeordneten Sensor, was mit zusätzlichen Kosten verbunden ist.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Rangieren eines Gespanns und einen entsprechenden Anhängerrangierassistenten zu vereinfachen.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Rangieren eines Anhängers mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch einen Anhängerrangierassistenten mit den Merkmalen des Anspruchs 8 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Rangieren eines Gespanns bestehend aus einem Zugfahrzeug und einem Anhänger, wobei der Anhänger mittels einer nichtlenkbaren Deichsel mit dem Zugfahrzeug verbunden ist und das Zugfahrzeug mittels einer Rückfahrkamera das rückwärtige Umfeld einschließlich Anhänger erfasst, weist die folgenden Schritte auf:

a) Bestimmung des Ist-Knickwinkels des Anhängers relativ zum Zugfahrzeug,
b) Vorgabe einer in Rückwärtsrichtung zu fahrenden Sollbahn durch Festlegen eines entlang der Sollbahn konstanten Soll-Knickwinkels des Anhängers,
c) Rangieren des Gespanns in den durch die gewählte Sollbahn vorgegebenen Soll-Knickwinkel, falls der Soll-Knickwinkel nicht dem Ist-Knickwinkel entspricht,
d) Rückwärtsfahren des Zugfahrzeugs auf der vorgegebenen Sollbahn mit zumindest aktiver Lenkunterstützung bis zum Erreichen eines Fixierungspunktes auf der Sollbahn, ab dem der Anhänger mit vorgegebener Fahrtrichtung zu rangieren ist,
e) Fixieren der durch den Fixierungspunkt vorgegebenen Fahrtrichtung,
f) Rangieren des Zugfahrzeugs mit zumindest aktiver Lenkunterstützung unter Beibehaltung der vorgegebenen Fahrtrichtung bis zum Erreichen einer endgültigen Parkposition.

Durch die Auswahl einer Sollbahn durch den Fahrer wird auf einfache Weise eine Bahn vorgegeben, entlang der sich das Gespann rückwärts bewegen soll, bis eine Position, der so genannte Fixierungspunkt, auf der Sollbahn erreicht ist, ab dem die auf der Sollbahn erreichte Richtung des Anhängers als vorgegeben Richtung für das weitere Rangieren beibehalten werden soll. Dabei kann die Sollbahn vom Fahrer ausgewählt werden, ohne dass die Deichsellänge bekannt sein muss. Mit anderen Worten, die Rückwärtsfahrt auf der gewählten Sollbahn ist unabhängig vom angehängten Anhänger. Die Sollbahn entspricht einem Soll-Knickwinkel des Anhängers, der entlang der Sollbahn beizubehalten ist, bis ein Fixierungspunkt entlang der Sollbahn erreicht ist. Damit bewegt sich das Gespann nach dem Erreichen des Soll-Knickwinkels entlang einer der Sollbahn entsprechenden Kreisbahn mit entsprechender Bahnkrümmung. Folglich ist die Bahnkrümmung umso kleiner ist, je kleiner der Soll-Knickwinkel ist. Bei einem Knickwinkel von Null Grad, was einem linearen Gespann entspricht, ist die Bahnkrümmung folglich unendlich und die Sollbahn folglich eine Gerade. Je größer der Knickwinkel des Anhängers gewählt wird, umso stärker ist die Sollbahn gekrümmt. Entspricht der Ist-Knickwinkel des Gespanns, d. h. der aktuelle Knickwinkel, nicht dem durch die Sollbahn ausgewählten Soll-Knickwinkel, so wird das Gespann in eine dem Soll-Knickwinkel der ausgewählten Sollbahn entsprechende Position rangiert und ab dieser Position bewegt sich das Gespann entlang der ausgewählten Sollbahn.
Vorzugsweise wird mindestens eine Sollbahn geeigneter Bahnkrümmung entsprechend dem Soll-Knickwinkel in einer Umfelddarstellung dargestellt. Dadurch ist es dem Fahrer möglich abzuschätzen, wo der Fixierungspunkt entlang einer möglichen Sollbahn liegen könnte, ab dem die erreichte Richtung des Anhängers für das weitere Rangiermanöver beibehalten werden soll.
Vorzugsweise wird Schritt f) ausgeführt, indem in einem ersten Schritt f1) durch ein Rangieren des Zugfahrzeug (10) die Längsachse des Zugfahrzeugs (10) in Übereinstimmung mit der Längsachse (13) des Anhängers (11) unter Beibehaltung der vorgegebenen Fahrtrichtung gebracht wird, und in einem anschließenden zweiten Schritt f2) ein Rückwärtsfahren des gerade ausgerichteten Gespanns mit zumindest aktiver Lenkunterstützung bis zum Erreichen der endgültige Parkposition erfolgt. Mit anderen Worten, das Zugfahrzeug muss im Schritt f1) fluchtend zur Längsachse des Anhängers ausgerichtet werden, ohne dass die Richtung des Anhängers verändert wird, damit das Gespann dann im weiteren Verlauf in rückwärtiger Richtung im Schritt f2) zur endgültigen Standposition rangiert wird.
Weiter bevorzugt stehen zur Durchführung des Schrittes f1) zwei Moden zur Verfügung, wobei der erste Modus das Rangieren bei breiter Fahrgasse und der zweite Modus das Rangieren bei enger Fahrgasse betreffen. Breite Fahrgasse bedeutet dabei ausreichend Manövrierplatz, also Manövrieren beispielsweise auf einem großen Platz oder einer großen Wiese, wo die endgültige Parkposition nicht exakt festgelegt werden muss und das Gespann insbesondere seitlichen Platz zum Rangieren vorfindet. Enge Fahrgasse bedeutet, wie es der Name bereits impliziert, beschränkten Rangierraum, also insbesondere einen geringen seitlichen Spielraum. Eine derartige Situation ist beispielsweise bei einer engen Einfahrt oder einer Toreinfahrt gegeben.
Vorzugsweise erfolgt die Durchführung des Schrittes f1) im ersten Modus in einem einzügigen Rangiervorgang, so dass die Zieltrajektorie des Schrittes f2) zur Erreichung der endgültigen Parkposition im ersten Modus parallel zur vorgegebenen Fahrtrichtung liegt.
Weiter bevorzugte erfolgt die Durchführung des Schrittes f1) im zweiten Modus in einem mehrzügigen Rangiervorgang erfolgt, so dass die Zieltrajektorie des Schrittes f2) zur Erreichung der endgültigen Parkposition im zweiten Modus in der vorgegebenen Fahrtrichtung liegt.
Ferner kann die Eingabe der Sollbahn in Schritt b) im Stand oder während der Rückwärtsfahrt erfolgen. Dabei kann der Fahrer das durch die Rückfahrkamera aufgenommene Umfeld beispielsweise in einem separaten Display beobachten.
Der erfindungsgemäße Anhängerrangierassistent eines Kraftfahrzeugs ausgelegt zur Durchführung des im Vorangegangenen beschriebenen Verfahrens umfasst eine Steuereinrichtung, eine HMI-Einrichtung zur Kommunikation mit dem Fahrer des Kraftfahrzeugs, eine Einrichtung zur Detektion eines angekoppelten Anhängers, und einen Aktuator zur Betätigung der Lenkung, wobei

– der Anhängerrangierassistent eine Rückfahrkamera zur Aufnahme von Bildern der rückwärtigen Umgebung aufweist,
– die Steuereinrichtung eine Einrichtung zur Bestimmung des Ist-Knickwinkels aufweist, und
– die HMI-Einrichtung eine Einrichtung zur Eingabe einer Sollbahn des Anhängers aufweist, wobei die HMI-Einrichtung die Ist-Position des Anhängers im Ist-Knickwinkel und die Sollbahn dynamisch darstellt.

Auf diese Weise erhält der Fahrer eine direkte Darstellung der aktuellen Position des Anhängers bzw. des Gespanns und ist jederzeit über den Ablauf der Anhängerassistenz informiert. Ferner kann das Umgebungsbild der Rückkamera beispielsweise noch auf ein geeignetes zentrales Display übertragen werden, so dass der Fahrer den Ablauf der Assistenz auch im realen Umfeld beobachten und kontrollieren kann. Der aktuelle Ist-Knickwinkel bzw. der der Sollbahn entsprechende Soll-Knickwinkel können auch in das reale Bild eingeblendet werden, wobei die Darstellung beispielsweise in Draufsicht erfolgen kann. Eine perspektivische Darstellung ist ebenfalls denkbar.
Weiter bevorzugt gibt zur Aktivierung der Assistenz die HMI-Einrichtung dem Fahrer eine vorgegebene Anzahl von Informationshinweisen. Derartige Informationshinweise sind beispielsweise die Aufforderung zur Aktivierung des Anhängerrangierassistenten, Hinweise auf einen aktiven Lenkeingriff und Hinweise zur Bedienung des Assistenten.
Weiter bevorzugt weist die HMI-Einrichtung eine Einrichtung zur Fixierung einer vorgegebenen Richtung des Anhängers in einem Fixierungspunkt auf der ausgewählten Sollbahn auf, wobei die Steuereinrichtung die fixierte Richtung als vorgegebene Richtung zur Ermittlung einer Zieltrajektorie zur Erreichung einer endgültigen Parkposition verwendet.
Vorzugsweise weist die HMI-Einrichtung des Anhängerrangierassistenten eine Auswahleinrichtung auf, mittels welcher ausgewählt wird, ob die Zieltrajektorie parallel zur vorgegebenen Richtung oder in der vorgegebenen Richtung verläuft. Mit dieser Auswahleinrichtung wird der im Vorangegangenen beschriebene Modus ”breite Fahrgasse” oder ”enge Fahrgasse” ausgewählt und stellt das Verhalten des Gespanns in engen oder breiten Fahrumgebungen sicher.
Weiter bevorzugt weist die HMI-Einrichtung des Anhängerrangierassistenten eine weitere Anzeige zur Darstellung des Fahrzeugumfeldes, möglicher Sollbahnen und des Verlaufs der Rückwärtsfahrt bei gewählter Sollbahn auf. Dabei kann es sich beispielsweise um das Mittendisplay des Fahrzeugs oder ein sonstiges, ausreichend großes Display des Fahrzeugs handeln.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen erläutert. Dabei zeigt
1 ein Kombiinstrument mit Mittendisplay,
2 die Startabfrage des Anhängerrangierassistenten,
3 den Hinweis auf einen aktiven Lenkeingriff des Assistenten,
4 den Bedienhinweis zur Bedienung des Anhängerrangierassistenten,
5 das Startbild des aktiven Anhängerrangierassistenten,
6 die Anzeige des Anhängerrangierassistenten mit erkannter Deichsel,
7 die Anzeige des Anhängerrangierassistenten mit eingestellter Sollbahn,
8 die Anzeige des Anhängerrangierassistenten bei erreichter Sollbahn,
9 die Anzeige des Anhängerrangierassistenten beim Fixieren der Zielrichtung,
10 die Anzeige des Anhängerrangierassistenten bei erreichtem Fixierungspunkt,
11 eine schematische Darstellung einer Sollbahn als Funktion des Knickwinkels, und
12 eine Darstellung einer möglichen Sollbahn in einer Umfelddarstellung.
1 zeigt ein übliches Kombiinstrument 1, wie es in heutigen Kraftfahrzeugen zum Einsatz kommt und auch zur Darstellung von Informationen diverser Fahrerassistenzsysteme verwendet wird, wenn kein separates weiteres Display vorhanden sein sollte. Das Kombiinstrument 1 umfasst ein Mittendisplay 2, welches zwischen dem linken Drehzahlmesser 3 und dem rechten Tachometer 4 angeordnet ist. Auf dem Mittendisplay 2 können diverse, für den Fahrer wichtige Informationen dargestellt werden, wie hier die Uhrzeit, der durchschnittliche Verbrauch, die Außentemperatur und die zurückgelegte Fahrstrecke sowie den Kilometerstand. Ferner wird das Mittendisplay 2 auch als Mensch-Maschine-Schnittstelle von Fahrerassistenzsystemen, wie beispielsweise einem Park-Lenk-Assistenten, zur Darstellung von Informationen genutzt. Wird das Mittendisplay 2 für einen Anhängerrangierassistenten genutzt, so nutzt der Anhängerrangierassistent ein vorhandenes PLA-Steuergerät (PLA = Park-Lenk-Assistent), wobei das Anhängen eines Anhängers an das Kraftfahrzeug detektiert und der normale Park-Lenk-Assistent deaktiviert wird. Mit anderen Worten, bei angekoppeltem Anhänger ist der Anhängerrangierassistent auf dem PLA-Steuergerät implementiert, wobei eine Bedienung des Anhängerrangierassistenten vor und während des Rangierens möglich ist. Schließlich muss das Kraftfahrzeug noch mit einer Rückfahrkamera ausgerüstet sein.
2 zeigt die Startabfrage zur Initiierung des Anhängerrangierassistenten. Im Mittendisplay 2 wird bei angekoppeltem Anhänger und bei Einlegen des Rückwärtsgangs eine Startabfrage dargestellt, die aussehen kann wie in 2 dargestellt. Neben einem Logo 5 bestehend aus einem symbolischen Lenkrad und einem Großbuchstaben ”P” ist der Text 6 ”Zum Starten des Anhängerrangierassistenten Park-Taster betätigen” im Mittendisplay 2 dargestellt. Damit erhält der Fahrer des Kraftfahrzeugs den Hinweis, dass zum Starten des Anhängerrangierassistenten derselbe Taster wie beim Parklenkassistenten zu verwenden ist. Da nicht das vollständige Mittendisplay 2 zur Darstellung der Startabfrage des Anhängerrangierassistenten benutzt wird, bleibt noch Raum 7 zur Darstellung weiterer Information, hier des Kilometerstands einschließlich der Tageskilometer.
Es erfolgt daher ein Start des Anhängerrangierassistenten durch eine Betätigung des entsprechenden Stellgliedes, der in dieser Ausführungsform durch den PLA-Taster gebildet wird. Erfolgt innerhalb einer vorgegebenen Zeit keine Betätigung des PLA-Tasters, so wird die Startabfrage aus dem Mittendisplay ausgeblendet. Ferner wird dann auch davon ausgegangen, dass der Fahrer keine Unterstützung durch den Anhängerrangierassistenten benötigt, wenn der Fahrer das Kraftfahrzeug in Bewegung versetzt. Ohne Betätigung des PLA-Tasters oder durch ein Bewegen des Fahrzeugs kann der Fahrer daher den Anhänger ohne Unterstützung durch den Anhängerassistenten rangieren.
3 zeigt den nächsten Schritt innerhalb des Bedienablaufs des Anhängerrangierassistenten. Nachdem der Anhängerrangierassistent durch Betätigen des PLA-Tasters in Betrieb genommen wurde, wird ein Hinweis an den Fahrer im Mittendisplay 2 eingeblendet, dass der Anhängerrangierassistent aktiv ist und damit ein aktiver Lenkradeingriff erfolgt. Mit anderen Worten, der Fahrer soll das Lenkrad nicht ergreifen, da die Lenkung vom Anhängerrangierassistenten übernommen wird. Dies kann durch den Text 6 ”Lenkeingriff aktiv. Umfeld beachten” erfolgen, wobei das Logo 5 des Anhängerrangierassistenten ebenfalls im Mittendisplay 2 dargestellt wird.
Mit dem Hinweis auf den aktiven Anhängerrangierassistenten wird der entsprechenden gesetzlichen Vorschrift Genüge getan, wobei der Hinweis auf den aktiven Lenkeingriff wieder nach einer vorgegebenen Zeitdauer wieder verschwindet.
4 zeigt in beispielhafter Darstellung den Bedienhinweis des Anhängerrangierassistenten an den Fahrer des Kraftfahrzeugs im Mittendisplay 2. Um keine weiteren Bedienelemente im Kraftfahrzeug bereitstellen zu müssen, erfolgt in der vorliegenden Ausführungsform die Bedienung mit dem Spiegelverstellschalter. Dargestellt ist eine Überschrift 8 mit dem Text ”Bedienung mit Spiegelverstellschalter” sowie ein Spiegelverstellschaltersymbol 9 mit Bedienhinweisen, nämlich ”Schalter kippen!” sowie ”Richtung fixieren”, mit entsprechenden Richtungspfeilen der verwendeten Freiheitsgrade des Spiegelverstellschalters. Der Bedienhinweis im Mittendisplay 2 verschwindet mit der Bedienung des Spiegelverstellschalters oder wenn das Fahrzeug in Bewegung gesetzt wird.
5 zeigt den Beginn des Ablaufs der Anhängerrangierassistenz durch den aktivierten Anhängerrangierassistenten. Im Mittendisplay 2 ist die aktuelle Gespannsituation bestehend aus dem Fahrzeug 10 und dem Anhänger 11 dargestellt, der mit dem Fahrzeug über eine Deichsel 12 verbunden ist. Es handelt sich bei den Gespannen, die der Anhängerrangierassistent rangieren kann, immer um nichtlenkbare Anhänger, d. h. um Anhänger mit starrer Deichsel. Derartige nichtlenkbare Anhänger sind beispielsweise einachsige Anhänger wie Wohnwagen, kleinere Anhänger oder Sportboottrailer. Zweiachsige Anhänger fallen teilweise auch unter die Definition der nichtlenkbaren Anhänger, wenn die beiden Achsen eng zusammen angeordnet sind und keine Achse lenkbar ist. Bei üblichen LKW-Anhängern ist normalerweise die vordere Achse mittels der Deichsel lenkbar und eine derartige Konstellation kann der vorliegende Anhängerrangierassistent nicht rangieren.
Der Knickwinkel 15, den die Längsachse 13 des Anhängers 11 mit der Längsachse 14 des Kraftfahrzeugs 10 bildet, wird mittels einer Rückfahrkamera (nicht dargestellt) des Fahrzeugs 10 bestimmt und in 5 ist die aktuelle Situation in Draufsicht im Mittendisplay 2 dargestellt, so dass der Fahrer über den Ist- oder Ausgangs-Zustand informiert ist. Zur verbesserten Wahrnehmung der Gespannsituation ist im Mittendisplay 2 ferner ein Winkelband 16 als Kreisausschnitt dargestellt, so dass der Fahrer den aktuellen Knickwinkel 15 anhand des Durchgangs der Längsachse 13 des Anhängers 11 durch das Winkelband 16 visuell wahrnehmen kann. Unterhalb des Winkelbandes 16 ist in einem Textfeld 17 die Bezeichnung der Sollbahn L₂₅ eingeblendet, die durch eine Markierung 22 unterhalb des Winkelbandes 16 visuell dargestellt ist, und die dem aktuellen Ist-Knickwinkel entsprechen würde. Wenn die Ist-Position des Anhängers 11 mit dem dargestellten Ist-Knickwinkel 15 bereits der Ausgangsposition einer abzufahrenden Sollbahn entsprechen würde, so müsste in diesem Fall der Fahrer durch beispielsweise Klicken des Spiegelverstellschalters diese Sollbahn L₂₅ auswählen. Der Anhängerrangierassistent würde dann diese Sollbahn L₂₅ rückwärts bis zu einem vom Fahrer zu bestimmenden Fixierungspunkt entlang einer Kreisbahn mit vorgegebener Bahnkrümmung abfahren, wobei die Bahnkrümmung durch den Knickwinkel 15 des Gespanns bestimmt ist.
6 zeigt einen optionalen Schritt des Ablaufs des Anhängerrangierassistenten, in welchem mittels der Rückfahrkamera des Kraftfahrzeugs der maximal mögliche Knickwinkel des Anhängers 11 relativ zum Zugfahrzeug 10 anhand der Länge der Deichsel 12 bestimmt wird. Die Länge der Deichsel und die geometrischen Abmessungen des Anhängers können aus den Umgebungsbildern abgeleitet werden. Als Folge der Bestimmung des maximal möglichen Knickwinkels wird das Winkelband 16 eingegrenzt. Im vorliegenden Beispiel wird er auf ±30° begrenzt.
7 stellt den Fall dar, in welchem der, der Sollbahn L₂₅ entsprechende Ist-Knickwinkel 15 von hier –25° nicht der zu fahrenden Sollbahn entspricht und erläutert das Einstellen der hier im Beispiel gewünschten Sollbahn L₁₀ und des dazugehörigen Soll-Knickwinkels 21 von 10° mittels des Spiegelverstellschalters. Das Mittendisplay 2 zeigt das Bild des Zugfahrzeugs 10 mit Anhänger 11 in der Ist-Position, der im Folgenden als Ist-Anhänger bezeichnet wird, sowie der Deichsel 12 im Ist-Zustand und der eingezeichneten Längsachse 13 des Ist-Anhängers 11, wodurch im Winkelband 16 der Ist-Knickwinkels 15 von 10° angezeigt wird.
Der Fahrer des Zugfahrzeugs 10 stellt mittels des Spiegelverstellschalters die Sollbahn L₁₀ entsprechend einem Soll-Knickwinkel 21 von 10° des Anhängers ein, der zum Rangieren benötigt wird, um das Gespann aus Zugfahrzeug 10 und Anhänger 11 in die gewünschte Zielposition zu rangieren. Dies wird im Mittendisplay 2 graphisch durch das Einblenden eines Soll-Anhängers 18 mit Soll-Deichsel 19 dargestellt, dessen Soll-Längsachse 20 in dem Winkelband 16 den gewählten Soll-Knickwinkel 21 anzeigt. Zur Information des Fahrers ist die gewünschte Sollbahn L₁₀ im Textfeld 17 unterhalb des Winkelbandes 16 zusammen mit der Markierung 22 eingeblendet. Durch den Spiegelverstellschalter kann daher der Fahrer die Position des Soll-Anhängers 18 im Mittendisplay 2 verändern. Dies kann in der graphischen Darstellung beispielsweise so gelöst werden, dass sich der Soll-Anhänger 18 bedingt durch den Spiegelverstellschalter quasi aus dem Ist-Anhänger 11 herausschiebt bis er die vom Spiegelverstellschalter eingestellte Position und damit die gewünschte Sollbahn L₁₀ erreicht hat.
Ist die abzufahrende Sollbahn L₁₀ und damit die Position des Soll-Anhängers 18 im Mittendisplay 2 eingestellt, so wird das Fahrzeug in rückwärtiger Richtung entlang der ausgewählten Sollbahn L₁₀ durch den Anhängerrangierassistenten bewegt, wobei dieser die Lenkung des Fahrzeugs 10 übernimmt, während der Fahrer das Gas- und Bremspedal bedient. Anzumerken ist, dass die Sollbahn L₁₀ prinzipiell auch noch während der Rückwärtsfahrt verändert werden kann, beispielsweise wenn der Fahrer bemerkt, dass die ausgewählte Sollbahn L₁₀ nicht optimal ist.
Bevor das Gespann entlang der ausgewählten Sollbahn L10 durch das Rangiermanöver des Anhängerrangierassistenten bewegt werden kann, wird in einem ersten Rangiermanöver die Ist-Position des Anhängers 11 verändert, bis der Anhänger die dargestellte Position des Soll-Anhängers 18 erreicht hat. Mit anderen Worten, im Bild des Mittendisplays 2 schiebt sich der Ist-Anhänger 11 während der Rückwärtsfahrt des Gespanns bestehend aus Zugfahrzeug 10 und Ist-Anhänger 11 in Richtung der Position des Soll-Anhängers 18. Am Ende des Manövers ist die Position des Soll-Anhängers 18 erreicht und der Ist-Anhänger 11 hat sich in der graphischen Darstellung unter den Soll-Anhänger 18 geschoben. Soll-Anhänger 18 und Ist-Anhänger 11 sind daher identisch, wenn das Gespann den Soll-Knickwinkel 21 von 10° und damit die Sollbahn L₁₀ erreicht hat.
8 zeigt die Situation des Gespanns, wenn dieses den Soll-Knickwinkel 21, also die Position des Gespanns zum Abfahren der Sollbahn L₁₀ erreicht hat. In diesem Fall sind Ist-Anhänger 11 und Soll-Anhänger 18 identisch, wie dies in 8 durch die gleichzeitige Verwendung der beiden Bezugszeichen symbolisiert werden soll. Mit anderen Worten, der Anhänger 11, 18 ist zum Abfahren der Sollbahn L₁₀ in die gewünschte Richtung ausgerichtet und das Gespann soll ab diesem Zeitpunkt durch den Anhängerrangierassistenten entlang der ausgewählten Sollbahn L₁₀ bis zum Erreichen eines vom Fahrer zu bestimmenden Fixierungspunktes bewegt werden. Nach dem Erreichen des vom Fahrer zu bestimmenden Fixierungspunktes auf der Sollbahn L₁₀ soll das Gespann ab diesem Fixierungspunkt die durch den jetzigen Ist-Knickwinkel 21 von 10° die gewünschte Richtung beibehalten. Dazu muss der Winkel zwischen der Längsachse des Zugfahrzeugs 10 und der Längsachse des Anhängers 11 durch ein geeignetes Rangiermanöver auf null gebracht werden, wobei die Richtung des Anhängers 11 nicht verändert werden darf. Dies wird dadurch erreicht, dass die erreichte Einstellung fixiert wird, indem der Anhängerrangierassistenten sozusagen ”genullt” wird.
9 zeigt nun die ”Nullung”, d. h. die Fixierung der Richtung am erreichten Fixierungspunkt als neue Null-Marke. Dies geschieht durch das in 2 dargestellte Ziehen des Spiegelverstellschalters, wodurch die Richtung des ehemaligen Soll-Knickwinkels 21 als aktuelle Orientierung festgelegt wird. Mit dieser Nullung wird der vormalige Soll-Anhänger 18 wieder zum Ist-Anhänger 11 und im Mittendisplay wird ein neuer virtueller Soll-Anhänger 18 mit einer virtuellen Längsachse 20 dargestellt, wobei die virtuelle Längsachse 20 einen Soll-Knickwinkel von Null Grad dargestellt. Das Fixieren der Richtung des ehemaligen Soll-Knickwinkels 21 von 10° am Fixierungspunkt auf der Sollbahn L₁₀ durch das Ziehen des Spiegelverstellschalters bewirkt die Darstellung eines Fixierungssymbols 23 beispielsweise in Gestalt eines Schlosssymbols. Ferner wird in der Textzeile 17 der Text ”Richtung festgelegt” eingeblendet.
Um nun zu erreichen, dass die durch Erreichen des Fixierungspunktes auf der Sollbahn L₁₀ vorgegebene Richtung des realen Anhängers 11 beim weiteren Rangieren beibehalten wird, muss die Längsachse des Zugfahrzeugs 10 in Deckung mit der Längsachse 13 des realen Anhängers 11 gebracht werden, die nun in Richtung des erreichten Soll-Knickwinkels 21 zeigt. Dies kann auf prinzipiell auf zwei Wegen erreicht werden.
Eine Möglichkeit besteht darin, das Gespann in rückwärtiger Richtung so zu rangieren, dass die vorgegebene Richtung beibehalten wird, aber ein Parallelversatz zulässig ist. Dieser erste Modus kann bei einer breiten Fahrgasse gewählt werden, wo es nicht so sehr darauf ankommt, dass das Gespann innerhalb enger Grenzen manövrieren muss. Ein Beispiel hierfür wäre das Rangieren eines Anhängers für Sportzwecke auf einer breiten Wiese oder großen Stellplatz. Es wird in diesem ersten Modus die aktuelle Orientierung des Anhängers erfasst und als Soll-Orientierung übernommen. Die Zieltrajektorie des ersten Modus liegt dann parallel zur aktuellen Fahrtrichtung des Anhängers 11 und das assistentengestützte Rangieren kann einzügig erfolgen. Die endgültige Zielposition des Gespanns befindet sich dann um einen geringen Abstand versetzt neben der durch die aktuelle Fahrtrichtung des Anhängers anvisierten Zielposition. Der geringe parallele Versatz ist jedoch bei ausreichend Platz nicht störend.
Die zweite Möglichkeit wird durch ein Rangieren in einem engen Umfeld bedingt. Liegt ein enges Umfeld vor, beispielsweise soll das Gespann in eine Parklücke oder in eine Einfahrt oder Gasse hinein manövriert werden, ist ein paralleler Versatz nicht zulässig, sondern die aktuelle Richtung des Anhängers muss beibehalten werden, um zur endgültigen Ziel- oder Parkposition zu gelangen. Auch in diesem Modus wird die aktuelle Orientierung des Anhängers erfasst und als Sollorientierung übernommen. Die Zieltrajektorie muss in diesem Modus jedoch genau in der Richtung der aktuellen Orientierung ohne einen parallelen Versatz liegen, da ein paralleler Versatz in dem engen Umfeld nicht möglich ist. Dies bedingt im Allgemeinen ein mehrzügiges Rangieren und der Fahrer wird vom Anhängerrangierassistenten zum Gangwechsel aufgefordert.
In beiden Moden schiebt sich während des Rangierens der aktuelle Ist-Anhänger 11 unter den im Mittendisplay 2 unter dem Winkel von Null Grad dargestellten virtuellen Soll-Anhänger 18.
10 zeigt die Darstellung im Mittendisplay 2, wenn der Zielstandpunkt erreicht ist, wobei der Zielstandpunkt diejenige Position des Gespanns ist, in welchem die Längsachse des Fahrzeugs 10 mit der Längsachse 13 des Anhängers 11 übereinstimmt. Die Längsachse 13 der Position des realen Anhängers 11 schneidet das Winkelband 16 unter null Grad, wobei die Null Grad-Richtung der Orientierung des Soll-Knickwinkels 21 der 7 und 8 entspricht, was durch das Fixiersymbol 23 verdeutlicht wird. Das Erreichen des Zielstandpunktes wird dem Fahrer überdies in der Textleiste 17 durch den Text ”IST: 0° SOLL: 0°” angezeigt. Ab dem erreichten Zielstandpunkt kann der Anhängerrangierassistent das Gespann bestehend aus Zugfahrzeug 10 und Anhänger 11 in rückwärtiger Richtung geradeaus bis zur endgültigen Parkposition bewegen.
11 zeigt die beispielsweise in 8 oder 6 dargestellte Situation des Gespanns in schematischer Darstellung, also die Situation des Gespanns nachdem sich der Anhänger in der gewünschten Position zum Abfahren beispielsweise der Sollbahn L₁₀ befindet.
Dargestellt in 11 ist das so genannte Einspurmodell eines Gespanns bestehend aus einem Zugfahrzeug und einem einachsigen Anhänger. Dargestellt sind die Vorderachsenmitte 25 des Zugfahrzeugs, die Hinterachsenmitte 26 des Zugfahrzeugs, die Anhängerkupplung 27 des Zugfahrzeugs sowie die Achsenmitte 28 des Anhängers. Dies führt in der Darstellung der 11 zu einem Achsenabstand a zwischen den Achsen des Zugfahrzeugs, einem Abstand b Hinterachse – Anhängerkupplung und zu einem Abstand c Anhängerkupplung – Anhängerachse. Es lässt sich zeigen, dass zu einem vorgegebenem Knickwinkel 21 genau eine stabile Kreisbahn des Gespanns um einen Kreismittelpunkt M möglich ist, wobei die Kreisbahn LZ der Vorderachsenmitte 25 des Zugfahrzeugs und die Kreisbahn LA der Anhängerachsemitte 28 konzentrisch zueinander sind.
In 11 ist symbolisch eine Parkposition 30 dargestellt, welche von zwei Begrenzungen 31, 32 definiert ist. Mit der Sollbahn LH der Anhängerachsenmitte 28 kann die Parkposition 30 erreicht werden, wobei ab einem Fixierungspunkt 29, der vom Fahrer ausgewählt wird, das Gespann in Längsstellung in die Parkposition 30 rangiert werden muss. Mit anderen Worten, ab dem Fixierungspunkt wird durch ein geeignetes Rangiermanöver der Knickwinkel 21 auf null gesetzt und mit einer geeigneten linearen Rückwärtsfahrt in die Parkposition 30 rangiert.
12 zeigt die Möglichkeit einer Umfelddarstellung der Rangiersituation in einem separaten größeren Display 35, um dem Fahrer die Möglichkeit der Abschätzung zu geben, wo ihn die Wahl einer Sollbahn hinführt. Dargestellt im Display 35 ist das Zugfahrzeug 10 mit dem Anhänger 11, wobei der Anhänger hier unter einem Knickwinkel von 10° dargestellt ist. Bei dem dargestellten Knickwinkel kann es sich um einen Ist-Knickwinkel oder um einen vom Fahrer gewählten Soll-Knickwinkel handeln. Zu dem gerade vorliegenden Knickwinkel sind hier beispielhaft die Sollbahn L₁₀ und deren Verlauf im Umfeld auf dem Display 35 dargestellt. Anhand des Verlaufs der Sollbahn kann der Fahrer erkennen, dass diese Sollbahn zum Erreichen der Parkposition 30 zwischen den Begrenzungen 31, 32 geeignet ist. Stellt der Fahrer durch Betätigung des Spiegelverstellschalters eine andere Sollbahn ein, so wird ihm in der Umfelddarstellung deren Verlauf in Zusammenhang mit dem detektierten Umfeld dargestellt.
Bezugszeichenliste

1: Kombiinstrument
2: Mittendisplay
3: Drehzahlmesser
4: Tachometer
5: Logo Anhängerrangierassistent
6: Text
7: Informationsbalken
8: Überschrift
9: Symbol Spiegelverstellschalter
10: Fahrzeug
11: realer Anhänger-Istzustand
12: Deichsel Istzustand
13: Längsachse Anhänger Istzustand
14: Längsachse Fahrzeug
15: Knickwinkel Istzustand
16: Winkelband
17: Textleiste
18: virtueller Anhänger-Sollzustand
19: Deichsel Sollzustand
20: Längsachse Sollzustand
21: Knickwinkel Sollzustand
22: Markierung Sollbahn
23: Fixiersymbol
25: Mitte Vorderachse Zugfahrzeug
26: Mitte Hinterachse Zugfahrzeug
27: Anhängerkupplung
28: Mitte Hängerachse
29: Fixierungspunkt
30: Parkposition
31: Begrenzung
32: Begrenzung
35: Display
a: Achsenabstand Zugfahrzeug
b: Abstand Hinterachse-Anhängerkupplung
c: Abstand Anhängerkupplung-Anhängerachse
M: Sollbahnmittelpunkt
LA: Sollbahn Anhänger
LZ: Sollbahn Vorderachse Zugfahrzeug
L₂₅: Sollbahn bei Knickwinkel –25°
L₁₀: Sollbahn bei Knickwinkel 10°

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 19806655 A1 [0003]
DE 10154612 A1 [0004]
DE 102006048947 A1 [0005]

Claims

Verfahren zum Rangieren eines Gespanns bestehend aus einem Zugfahrzeug (10) und einem Anhänger (11), wobei der Anhänger (11) mittels einer nichtlenkbaren Deichsel (12) mit dem Zugfahrzeug (10) verbunden ist, und das Zugfahrzeug (10) mittels einer Rückfahrkamera das rückwärtige Umfeld einschließlich Anhänger (11) beobachtet, mit den folgenden Schritten: a) Bestimmung des Ist-Knickwinkels (15) des Anhängers (11) relativ zum Zugfahrzeug, b) Vorgabe einer in Rückwärtsrichtung zu fahrenden Sollbahn (LA) durch Festlegen eines entlang der Sollbahn konstanten Soll-Knickwinkels (21) des Anhängers (11), c) Rangieren des Gespanns in den durch die gewählte Sollbahn vorgegebenen Soll-Knickwinkel (21), falls der Soll-Knickwinkel (21) nicht dem Ist-Knickwinkel (15) entspricht, d) Rückwärtsfahren des Zugfahrzeugs (10) auf der vorgegebenen Sollbahn (LA) mit zumindest aktiver Lenkunterstützung bis zum Erreichen eines Fixierungspunktes (29) auf der Sollbahn, ab dem der Anhänger mit vorgegebener Fahrtrichtung zu rangieren ist, e) Fixieren der durch den Fixierungspunkt (29) vorgegebenen Fahrtrichtung, f) Rangieren des Zugfahrzeugs (10) mit zumindest aktiver Lenkunterstützung unter Beibehaltung der vorgegebenen Fahrtrichtung bis zum Erreichen einer endgültigen Parkposition.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Sollbahn mit entsprechender Bahnkrümmung in einer Umfelddarstellung dargestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Schritt f) ausgeführt wird, indem in einem ersten Schritt f1) durch ein Rangieren des Zugfahrzeug (10) die Längsachse des Zugfahrzeugs (10) in Übereinstimmung mit der Längsachse (13) des Anhängers (11) unter Beibehaltung der vorgegebenen Fahrtrichtung gebracht wird, und in einem anschließenden zweiten Schritt f2) ein Rückwärtsfahren des gerade ausgerichteten Gespanns mit zumindest aktiver Lenkunterstützung bis zum Erreichen der endgültige Parkposition erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Durchführung des Schrittes f1) zwei Moden zur Verfügung stehen, wobei der erste Modus das Rangieren bei breiter Fahrgasse und der zweite Modus das Rangieren bei enger Fahrgasse betreffen.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchführung des Schrittes f1) im ersten Modus in einem einzügigen Rangiervorgang erfolgt, so dass die Zieltrajektorie des Schrittes f2) zur Erreichung der endgültigen Parkposition im ersten Modus parallel zur vorgegebenen Fahrtrichtung liegt.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchführung des Schrittes f1) im zweiten Modus in einem mehrzügigen Rangiervorgang erfolgt, so dass die Zieltrajektorie des Schrittes f2) zur Erreichung der endgültigen Parkposition im zweiten Modus in der vorgegebenen Fahrtrichtung liegt.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingabe der Sollbahn (LA) in Schritt b) im Stand oder während der Rückwärtsfahrt erfolgen kann.
Anhängerrangierassistent eines Kraftfahrzeugs (10) ausgelegt zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorangegangenen Ansprüche mit einer Steuereinrichtung, einer HMI-Einrichtung zur Kommunikation mit dem Fahrer des Kraftfahrzeugs, eine Einrichtung zur Detektion eines angekoppelten Anhängers (11), und einem Aktuator zur Betätigung der Lenkung, dadurch gekennzeichnet, dass der Anhängerrangierassistent eine Rückfahrkamera zur Aufnahme von Bildern der rückwärtigen Umgebung aufweist, die Steuereinrichtung eine Einrichtung zur Bestimmung des Ist-Knickwinkels (15) aufweist, und die HMI-Einrichtung eine Einrichtung zur Eingabe einer Sollbahn des Anhängers (11) aufweist, wobei die HMI-Einrichtung die Ist-Position (11) des Anhängers im Ist-Knickwinkel (15) und die Sollbahn dynamisch darstellt.
Anhängerrangierassistent nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zur Aktivierung der Assistenz die HMI-Einrichtung dem Fahrer eine vorgegebene Anzahl von Informationshinweisen gibt.
Anhängerrangierassistent nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die HMI-Einrichtung eine Einrichtung zur Fixierung einer vorgegebenen Richtung in einem Fixierungspunkt aufweist, wobei die Steuereinrichtung die fixierte Richtung als vorgegebene Richtung zur Ermittlung einer Zieltrajektorie zur Erreichung einer endgültigen Parkposition verwendet.
Anhängerrangierassistent nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die HMI-Einrichtung eine Auswahleinrichtung aufweist, mittels welcher ausgewählt wird, ob die Zieltrajektorie parallel zur vorgegebenen Richtung oder in der vorgegebenen Richtung verläuft.
Anhängerrangierassistent nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die HMI-Einrichtung eine weitere Anzeige (35) zur Darstellung des Fahrzeugumfeldes, möglicher Sollbahnen (LA) und des Verlaufs der Rückwärtsfahrt bei gewählter Sollbahn aufweist.