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Die Erfindung betrifft ein System und Verfahren zum Ankuppeln eines Fahrzeugs, insbesondere eines PKW, an einen Anhänger, insbesondere einen Anhänger der händisch von einem Nutzer nicht oder nur schwerlich bewegt werden kann.
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Anhängevorrichtungen für Personenkraftfahrzeuge und Nutzfahrzeuge sind in einer Vielzahl von Ausgestaltungen allgemein bekannt. Während beispielsweise bei Nutzfahrzeugen die Anhängerdeichsel mit dem Kupplungsauge für den Anhängevorgang mit geeigneten Mitteln auf die für die Anhängerkupplung des Zugfahrzeugs notwendige Höhe eingestellt wird, sind solche Mittel bei Personenkraftwagen meist nicht vorgesehen. Anhänger von Personenkraftwagen, die zum Beispiel ein entsprechend niedriges Gewicht aufweisen, können aber meist noch von Hand an das Zugfahrzeug angekuppelt werden. Zunehmend schwieriger wird es aber beim Ankuppeln schwerer Anhänger, insbesondere wenn die Anhänger bereits beladen sind. Beispielsweise muss dann das Zugfahrzeug möglichst zielgenau mit seiner Anhängerkupplung unter das zugehörige Kupplungsauge des Anhängers positioniert werden. Da sich das Kupplungssystem aber an der Rückseite des Zugfahrzeugs befindet, ist dieser Bereich für den Fahrer meist nicht einsehbar, so dass das Ankuppeln entweder ohne eine weitere Person als Einweiser nicht möglich ist, oder ein mehrmaliges Aus- und Einsteigen des Fahrers aus/in das Fahrzeug erfordert, um per Augenschein zu prüfen welcher Rangieraufwand noch notwendig ist um die Kugel der Anhängerkupplung unter der Zugkugelkupplung des Anhängers in eine Ankuppelposition zu platzieren.
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Zum Zweck des Ankuppelns von Zugfahrzeugen an die entsprechenden Anhänger sind so genannte Assistenzsysteme zum Ankuppeln in unterschiedlichen Ausführungsformen bekannt.
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So geht aus der
DE 10 2004 043 761 A1 ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Überwachen einer Anhängerkupplung hervor. Das Verfahren zum Überwachen einer Anhängerkupplung eines Zugfahrzeugs mittels eines Assistenzsystems bei einem Ankuppelvorgang an ein Kupplungsauge eines Anhängers, umfasst die Schritte: Aufnehmen zumindest des Umgebungsbereichs der Anhängerkupplung und des Kupplungsauges mittels mindestens einer elektronischen Kamera, bei dem Bilddaten gewonnen werden; Ausgeben der gewonnenen Bilddaten mittels einer Anzeigeeinrichtung; Auswerten und Verarbeiten der gewonnenen Bilddaten, bei dem die gewonnenen Bilddaten mit vorgegebenen Mustern und/oder Schwellwerten verglichen werden und bei dem abhängig von dem Vergleich Bilddaten-Unterstützungssignale erzeugt werden; und Anzeigen eines aus den Bilddaten und Bilddaten-Unterstützungssignalen gewonnenen Bildes auf der Anzeigeeinrichtung zum Überwachen des Ankuppelvorgangs der Anhängerkupplung auf der Anzeigevorrichtung.
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Weiterhin ist aus der
DE 20 2010 000 176 U1 eine Bedienungseinrichtung, insbesondere eine Fernbedienung zur Steuerung von einem Anhänger mit einer Rangiervorrichtung bekannt. Die Fernbedienung zur Steuerung des Anhängers zeichnet sich dadurch aus, dass in den Freiheitsgraden der Beweglichkeit des Eingabemittels der Fernsteuerung die Freiheitsgrade der Beweglichkeit des zu steuernden Fahrzeugs abgebildet sind. Die offenbarten Gegenstände ermöglichen eine verbesserte Fernbedienung für Fahrzeuge mit einer Rangiervorrichtung.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbessertes System und Verfahren zum Ankuppeln eines Fahrzeugs an einen Anhänger anzugeben.
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Die Erfindung ergibt sich aus den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die Aufgabe ist gelöst mit einem System zum Ankuppeln eines Fahrzeugs an einen Anhänger. Das System umfasst ein Steuergerät zum Steuern von Fahrzeugfunktionen des Fahrzeugs, die für einen ferngesteuerten Ankuppelvorgang erforderlich sind, wobei das Steuergerät eine interaktiv aktivierbare Schnittstelle zum Koppeln des Steuergeräts mit einer mobilen Einheit zum Daten- und/oder Signalaustausch und zum Fernsteuern des Steuergeräts durch die mobil Einheit aufweist, und wobei die mobile Einheit, ein Eingabemittel und ein Ausgabemittel aufweist und zur Ausführung eines vorgegebenen interaktiven Programms zum Steuern des Steuergeräts zum ferngesteuerten Ankuppeln des Fahrzeugs an den Anhänger eingerichtet ist.
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Vorliegend wird unter dem Begriff „interaktiv” verstanden, dass ein System (bspw. die Aktivierbare Schnittstelle) oder ein Programm (Software) individuell auf die Eingaben eines Nutzers reagiert.
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Das System ermöglicht insbesondere ein einfaches Fernsteuern des Ankuppelvorgangs von Fahrzeug und Anhänger mittels einer mobilen Einheit von außerhalb des Fahrzeugs. Die mobile Einheit ist vorteilhaft ein Smartphone, ein Tablet-PC, ein Notebook etc. Der Fahrer aktiviert durch eine entsprechende Eingabe (entweder im Fahrzeug oder über die mobile Einheit) die Schnittstelle, so dass anschließend das Steuergerät von der mobilen Einheit aus steuerbar ist. Vorteilhaft kann die Schnittstelle erst dann aktiviert werden, wenn das Fahrzeug einen vorgegebenen Fahrzeugzustand eingenommen hat, bspw. das Fahrzeug in Ruhe und die Parkbremse gesetzt ist. Natürlich sind andere sinnvolle Fahrzeugzustände einfach definierbar und vom Erfindungsgedanken umfasst.
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Das Steuergerät und die Schnittstelle sind bevorzugt im Fahrzeug angeordnet. Die Schnittelle verfügt zur Koppelung der mobilen Einheit bevorzugt über eine Funkschnittstelle (bspw. WLAN, Bluetooth, etc.). Nach Aktivierung der Schnittselle ist es dem Fahrer somit möglich, das Fahrzeug zu verlassen und den Ankuppelvorgang von außerhalb des Fahrzeugs zu steuern. Von außerhalb des Fahrzeugs hat der Fahrer eine gute Sicht auf das Fahrzeug wie auch auf den Anhänger. Der Fahrer muss nicht mehr Aussteigen und per Augenschein prüfen, wie weit das Zugfahrzeug noch von dem Anhänger entfernt ist, um dann wieder in das Zugfahrzeug einzusteigen um den Rangiervorgang fortzusetzen. Eine Person zum Einweisen ist somit ebenfalls nicht notwendig.
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Vorteilhaft umfassen die fernsteuerbaren Fahrzeugfunktionen eine oder mehrere der folgenden Funktionen: Steuerung einer Längsbewegung des Fahrzeugs, Steuerung einer Querbewegung des Fahrzeugs, Steuerung eines Anhebens und/oder Absenken eines Hecks des Fahrzeugs, Steuerung eines Anheben und/oder Absenken einer heckseitig am Fahrzeug angeordneten mechanischen Kupplungsschnittstelle, Steuerung einer automatischen Bewegung des Fahrzeugs an eine Ankuppelposition, Steuerung einer Fahrzeugbetriebsbremse, Steuerung einer Fahrzeugparkbremse.
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Eine bevorzugte Weiterbildung des vorgeschlagenen Systems zeichnet sich dadurch aus, dass heckseitig am Fahrzeug ein oder mehrere Umgebungssensoren zur Erfassung einer fahrzeugrückwärtigen Umgebung des Fahrzeugs, insbesondere einer mechanischen Kupplungsschnittstelle des Anhängers vorhanden sind, und von diesen Sensoren erfasste Daten über die Schnittstelle dem Steuergerät und/oder der mobilen Einheit bereit gestellt werden. Diese Umgebungssensoren sind bevorzugt ausgewählt aus folgenden Sensoren: Radarsensor, Ultraschallssensor, Lasersensor, Kamerasensor, Magnetfeldsensor. Die Sensoren dienen insbesondere zur Erfassung aller relevanten Umgebungs-Informationen die das vorgegebene Programm zur Fernsteuerung des Kupplungsvorgangs benötigt.
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Vorzugsweise ist ein Umgebungssensor eine Kamera, wobei Bilddaten der Kamera über die Schnittstelle an die mobile Einheit übermittelbar sind, und wobei die mobile Einheit derart ausgeführt und eingerichtet ist, dass diese Bilddaten durch das Anzeigemittel anzeigbar sind. Auf Basis der angezeigten Bilddaten wird vorzugsweise von einem Nutzer eine Bewegungssteuerung des Fahrzeugs manuell vorgegeben, die dann vom Steuermittel entsprechend ausgeführt wird. Hierfür ist das Eingabemittel bevorzugt gleich dem Ausgabemittel und bspw. in Form eines Touchscreens realisiert. Die Bewegungssteuerung des Fahrzeugs erfolgt in diesem Fall durch entsprechende Bewegung des Fingers oder eines Eingabemittels auf dem Touchscreen.
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Vorteilhaft ist die mobile Einheit derart eingerichtet, dass auf Basis der von den Umgebungssensoren erfassten Daten eine interaktive und/oder automatische Ermittlung einer Soll-Trajektorie für eine Bewegung des Fahrzeugs von einer Ist-Position des Fahrzeugs zu einer Ankuppelposition erfolgt. Die ermittelte oder bspw. mittels Touchscreen-Eingabe vorgegebene Soll-Trajektorie wird vorteilhaft auf dem Ausgabemittel der mobilen Einheit dargestellt.
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Vorteilhaft ist die mobile Einheit 103 derart eingerichtet, dass auf Basis der Soll-Trajektorie eine interaktive oder automatische Fernsteuerung einer Bewegung des Fahrzeugs von einer Ist-Position des Fahrzeugs zu einer Ankuppelposition erfolgt. Im Falle der automatischen Fernsteuerung wird das Fahrzeug automatisch von der Ist-Position zu der Ankuppelposition bewegt. Die Bewegungssteuerung erfolgt durch eine entsprechende Steuerung des Motorstangs, der Lenkung und der Bremsen des Fahrzeugs. Im Fall der interaktiven Fernsteuerung erfolgt eine Bewegung des Fahrzeugs entweder halbautomatisch, d. h. schrittweise automatisch bis wieder eine erneute Freigabe eines nächsten Bewegungsschrittes durch Eingabe am Eingabemittel durch einen Nutzer erfolgen muss, oder vollständig manuell ferngesteuert, d. h. es wird nur eine manuell vom Nutzer im Eingabemittel vorgegebene Bewegungsvorgabe umgesetzt.
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Weiterhin betrifft die Erfindung ein Fahrzeug, insbesondere einen PKW, mit einem System, wie es vorstehend beschrieben wurde.
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Die Aufgabe wird weiterhin gelöst durch ein Verfahren zum Ankuppeln eines Fahrzeugs an einen Anhänger, wobei das Fahrzeug ein Steuergerät zum Steuern von Fahrzeugfunktionen des Fahrzeugs, die für einen ferngesteuerten Ankuppelvorgang erforderlich sind umfasst, wobei das Steuergerät eine interaktiv aktivierbare Schnittstelle zum Koppeln des Steuergeräts mit einer mobilen Einheit zum Daten- und/oder Signalaustausch und zum Fernsteuern des Steuergeräts durch die mobil Einheit aufweist, und wobei die mobile Einheit, ein Eingabemittel und ein Ausgabemittel aufweist und zur Ausführung eines vorgegebenen interaktiven Programms zum Steuern des Steuergeräts zum ferngesteuerten Ankuppeln des Fahrzeugs an den Anhänger eingerichtet ist.
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Das Verfahren umfasst folgende Verfahrensschritte. In einem ersten Schritt erfolgt ein relatives heckseitiges Positionieren des Fahrzeugs mit seiner Ankuppelschnittstelle zu einer Ankuppelschnittelle des Anhängers. Dies erfolgt durch einen Nutzer (Fahrer) des Fahrzeugs, der das Fahrzeug so ausrichtet, dass beide Ankuppelschnittstellen gegenüberliegend zueinander, bspw. in einem Abstand kleiner als 3 m, angeordnet sind.
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In einem zweiten Schritt erfolgt ein Aktivieren der Schnittstelle durch einen Nutzer zum Fernsteuern des Steuergeräts durch die mobile Einheit. Hierzu weist die Schnittstelle im Fahrzeug vorteilhaft eine Eingabeeinheit auf, die bspw. manuell oder mittels Spracheingabe bedienbar ist. Vorteilhaft lässt sich die Schnittstelle nur bei vorliegen eines bestimmten Fahrzeugzustandes aktivieren. Ist die Schnittstelle aktiviert, wird die Verbindung zwischen mobiler Einheit und Steuergerät zum Daten- und Signalaustausch hergestellt, so dass das Steuergerät nun von der mobilen Einheit steuerbar ist, d. h. insbesondere dass die mobile Einheit die für das Ankuppeln erforderlichen Fahrzeugfunktionen steuern kann.
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In einem dritten Schritt erfolgt ein interaktives Steuern des Ankuppelns des Fahrzeugs an den Anhänger gemäß dem vorgegebenen Programm mittels der mobilen Einheit. Das interaktive Steuern bedeutet, dass das Ankuppeln schrittweise erfolgt und nach jedem Schritt zur Ausführung des nächsten Schrittes entsprechende Eingaben erforderlich sind.
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Nach Beendigung des Ankuppelns erfolgt in einem vierten Schritt ein Deaktivieren der Schnittstelle durch den Nutzer. Dadurch wird vorzugsweise die Verbindung zwischen mobiler Einheit und Steuergerät getrennt, so dass kein Fernsteuern des Fahrzeugs durch die mobile Einheit mehr möglich ist.
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Vorzugsweise erfolgt eine Fernsteuerung einer Bewegung des Fahrzeugs von einer Ist-Position des Fahrzeugs zu einer Ankuppelposition interaktiv durch Eingaben in das Eingabemittel oder automatisiert durch die mobile Einheit.
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Nachfolgend wird zur Verdeutlichung ein Beispiel zur Ausführung des Verfahrens dargestellt.
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Beispiel
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Zunächst rangiert ein Fahrer das Fahrzeug bis auf ca. 3 m an die Zugkugelkupplung des Anhängers. Der Fahrer aktiviert im Fahrzeug eine „Remote-Ankuppelfunktion”, d. h. die Schnittstelle. Der Fahrer verlässt das Fahrzeug mit der mobilen Einheit, in diesem Beispiel ein Smartphone mit Touchscreendisplay. Das aktuelle Bild einer Rückfahrkamera des Fahrzeugs wird an das Smartphone übertragen und auf dem Smartphone angezeigt. Im angezeigten Bild sind vorteilhaft der Kugelkopf am Heck des Fahrzeugs und die Zugkugelkuppelung des Anhängers zu erkennen. Durch den Nutzer erfolgt nun eine manuelle Eingabe in den Touchscreen. Dabei verbindet er den abgebildeten Kugelkopf mit der Zugkugelkuppelung des Anhängers. Auf dem Touchscreendisplay erscheint eine entsprechende Linie, die den Kugelkopf mit der Zugkugelkuppelung verbindet. Trifft dies nicht optimal zu, kann der Nutzer seine Eingabe wiederholen. Auf Basis dieser Linie und einer dem Smartphone bekannten Orientierung des Fahrzeugs wird im Smartphone die Soll-Trajektorie des Fahrzeugs ermittelt. Ist das Fahrzeug bereits derart zum Anhänger angeordnet, dass das Fahrzeug nur eine Längsbewegung zum Kuppeln ausführen muss, so wird der Fahrer vorteilhaft aufgefordert auf dem Smartphone eine Wischbewegung auszuführen. Das Fahrzeug fährt daraufhin längsgeregelt kontinuierlich oder mit Zwischenstopps bis der Fahrer die Wischbewegung stoppt, d. h. wenn der Kugelkopf unter der Zugkugelkupplung platziert ist. Es erfolgt nun am Smartphone eine Abfrage, ob der Anhänger angekuppelt werden soll. Wird dies vom Nutzer mit Ja beantwort, bzw. entsprechend im Smartphone beantwortet, erscheint folgende Frage im Display des Smartphones: Soll das Zugfahrzeug losfahren und das Hinterachsniveau des Fahrzeugs abgesenkt werden? Wird dies vom Fahrer bestätigt, wird das Hinterachsniveau des Fahrzeugs abgesenkt und das Fahrzeug fährt längs- und quergeregelt zum Anhänger d. h. zu einer Ankuppelposition. Die Ankuppelposition ist vorliegend die Position in der der Kugelkopf des Fahrzeugs genau unterhalb der Aufnahme der Zugkugelkupplung angeordnet ist, bzw. die Kupplungsschnittstellen von Fahrzeug und Anhänger derart zueinander angeordnet sind, dass die Kuppelung dadurch bereits bewirkt ist oder aber lediglich eine Höhenveränderung einer oder beider Kupplungsschnittstellen bedarf um zu kuppeln. Ist die Zielposition (Kugel ist unter der Zugkugelkupplung) erreicht, wird das Fahrzeug in den Stand gebremst. Das Fahrzeug programmgesteuert mit der Getriebestellung ”P” und der Feststellbremse gesichert. Der Fahrer wird aufgefordert, das Sicherungsseil um den Kugelkopf zu legen. Der Fahrer muss die Ausführung durch Eingabe bestätigen. Dan erfolgt die Abfrage: Hinterachsniveau erhöhen? Wird dies durch den Fahrer bestätigt erfolgt das erhöhen des Hinterachsniveaus, so dass der Kugelkopf in der Zugkugelkupplung einrastet. Der Fahrer wird vom Smartphone aufgefordert die elektrische Verbindung zum Anhänger zu stecken und die Stützrolle zu liften Fahrer. Wird dies vom Fahrer bestätigt ist der Ankuppelvorgang beendet und die Schnittstelle wird deaktiviert. Der Fahrer kann nun einsteigen und mit dem angekuppelten Anhänger wegfahren. Die einzelnen Schritte werden durch das Programm vorgegeben, das abhängig von der Eingabe des Nutzers in das Smartphone die entsprechenden Fahrzeugsfunktionen ansteuert.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der – gegebenenfalls unter Bezug auf die Zeichnung – zumindest ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Gleiche, ähnliche und/oder funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Es zeigen:
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1 einen schematisierten Aufbau eines Ausführungsbeispiels des vorgeschlagenen Systems, und
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2 einen schematisierten Ablaufplan eines Ausführungsbeispiels des vorgeschlagenen Verfahrens.
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1 zeigt einen schematisierten Aufbau eines Ausführungsbeispiels des vorgeschlagenen System 100 zum Ankuppeln eines Fahrzeugs an einen Anhänger, umfassend ein Steuergerät 101 zum Steuern von Fahrzeugfunktionen 106a–e des Fahrzeugs, die für einen ferngesteuerten Ankuppelvorgang erforderlich sind, wobei das Steuergerät 101 eine interaktiv aktivierbare Schnittstelle 102 zum Koppeln des Steuergeräts 101 mit einer mobilen Einheit 103 zum Daten- und/oder Signalaustausch und zum Fernsteuern des Steuergeräts 101 durch die mobil Einheit 103 aufweist, und wobei die mobile Einheit 103 ein Eingabemittel 104 und ein Ausgabemittel 105 aufweist und zur Ausführung eines vorgegebenen interaktiven Programms zum Steuern des Steuergeräts 101 zum ferngesteuerten Ankuppeln des Fahrzeugs an den Anhänger eingerichtet ist. Weiterhin ist heckseitig am Fahrzeug ein Kamera 107 zur Erfassung einer fahrzeugrückwärtigen Umgebung des Fahrzeugs, insbesondere einer mechanischen Kupplungsschnittstelle des Anhängers vorhanden, wobei von der Kamera 107 erfasste Bilddaten über die Schnittstelle 102 dem der mobilen Einheit 103 bereit gestellt und dort angezeigt werden.
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2 zeigt einen schematisierten Ablaufplan eines Ausführungsbeispiels des vorgeschlagenen Verfahrens zum Ankuppeln eines Fahrzeugs an einen Anhänger, wobei das Fahrzeug ein Steuergerät 101 zum Steuern von Fahrzeugfunktionen des Fahrzeugs, die für einen ferngesteuerten Ankuppelvorgang erforderlich sind umfasst, wobei das Steuergerät 101 eine interaktiv aktivierbare Schnittstelle 102 zum Koppeln des Steuergeräts 101 mit einer mobilen Einheit zum Daten- und/oder Signalaustausch und zum Fernsteuern des Steuergeräts 101 durch die mobile Einheit 103 aufweist, und wobei die mobile Einheit 103 ein Eingabemittel 104 und ein Ausgabemittel 105 aufweist und zur Ausführung eines vorgegebenen interaktiven Programms zum Steuern des Steuergeräts 101 zum ferngesteuerten Ankuppeln des Fahrzeugs an den Anhänger eingerichtet ist. Das Verfahren umfasst folgende Schritte. In einem ersten Schritt 201 erfolgt ein relatives heckseitiges Positionieren 201 des Fahrzeugs mit seiner Ankuppelschnittstelle zu einer Ankuppelschnittelle des Anhängers. In einem zweiten Schritt erfolgt ein Aktivieren 202 der Schnittstelle 102 durch einen Nutzer zum Fernsteuern des Steuergeräts 101 durch die mobile Einheit 103. In einem dritten Schritt erfolgt ein interaktives Steuern des Ankuppeln des Fahrzeugs an den Anhänger gemäß dem vorgegebenen Programm mittels der mobilen Einheit 103. Nach Beendigung des Ankuppelns erfolgt in einem vierten Schritt ein Deaktivieren der Schnittstelle 102 durch den Nutzer.
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Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungsbeispiele näher illustriert und erläutert wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Es ist daher klar, dass eine Vielzahl von Variationsmöglichkeiten existiert. Es ist ebenfalls klar, dass beispielhaft genannte Ausführungsformen wirklich nur Beispiele darstellen, die nicht in irgendeiner Weise als Begrenzung etwa des Schutzbereichs, der Anwendungsmöglichkeiten oder der Konfiguration der Erfindung aufzufassen sind. Vielmehr versetzen die vorhergehende Beschreibung und die Figurenbeschreibung den Fachmann in die Lage, die beispielhaften Ausführungsformen konkret umzusetzen, wobei der Fachmann in Kenntnis des offenbarten Erfindungsgedankens vielfältige Änderungen, beispielsweise hinsichtlich der Funktion oder der Anordnung einzelner, in einer beispielhaften Ausführungsform genannter Elemente, vornehmen kann, ohne den Schutzbereich zu verlassen, der durch die Ansprüche und deren rechtliche Entsprechungen, wie etwa weitergehenden Erläuterung in der Beschreibung, definiert wird.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- System
- 101
- Steuergerät
- 102
- Schnittstelle
- 103
- mobile Einheit
- 104
- Eingabemittel
- 105
- Ausgabemittel
- 106a–e
- Fahrzeugfunktionen
- 107
- Umgebungssensor, Kamera
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102004043761 A1 [0004]
- DE 202010000176 U1 [0005]
