GEBIET DER ERFINDUNGFIELD OF THE INVENTION
Die Offenbarung hierin betrifft im Allgemeinen Fahrerhilfs- und aktive Sicherheitstechnologien in Fahrzeugen und im Speziellen eine Gelenkswinkelsensoranordnung, die in Verbindung mit einem Anhängerzurücksetzhilfssystem verwendet werden kann.The disclosure herein generally relates to driver assistance and active safety technologies in vehicles, and more particularly to a joint angle sensor assembly that may be used in conjunction with a trailer reset assist system.
HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION
Das Rückwärtsfahren eines Fahrzeugs, das einen Anhänger nach sich zieht, stellt für viele Fahrer eine große Herausforderung dar. Dies gilt insbesondere für Fahrer, die unerfahren darin sind, Fahrzeuge mit daran befestigten Anhängern zurückzusetzen, wozu auch jene gehören können, die selten mit einem Anhänger fahren (z.B. einen Anhänger gemietet haben, nur selten einen persönlichen Anhänger verwenden etc.). Ein Grund für eine solche Schwierigkeit ist, dass das Zurücksetzen eines Fahrzeugs mit daran befestigtem Anhänger Lenkeinsätze erfordert, die dem normalen Lenken beim Zurücksetzen des Fahrzeugs ohne daran befestigten Anhänger entgegengesetzt sind, und/oder Bremsen erfordert, um die Fahrzeug-Anhänger-Kombination zu stabilisieren, bevor ein Klappmesserzustand eintritt. Ein weiterer Grund für eine solche Schwierigkeit ist, dass kleine Lenkfehler beim Zurücksetzen eines Fahrzeugs mit einem daran befestigten Anhänger sich verstärkt auswirken, was dazu führt, dass der Anhänger von einem gewünschten Weg abkommt.Reversing a vehicle that involves a trailer poses a great challenge to many drivers. This is especially true for drivers who are inexperienced in resetting vehicles with trailers attached to them, which may include those that rarely use a trailer drive (eg have hired a trailer, rarely use a personal trailer, etc.). One reason for such a difficulty is that resetting a vehicle with a trailer attached requires steering inserts that are opposite to normal steering when the vehicle is reset without a trailer attached thereto, and / or requires brakes to stabilize the vehicle-trailer combination before a folding knife state occurs. Another reason for such a difficulty is that small steering errors when resetting a vehicle with a trailer attached thereto have an increased effect, which leads to the trailer deviating from a desired path.
KURZFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine Gelenkswinkelsensoranordnung einen Abstandhalter, der angepasst ist, zwischen einer Gelenkskugel und einer Anbringungsoberfläche auf einem Fahrzeug befestigt zu werden. Ein Element ist mit dem Abstandhalter um eine durch die Gelenkskugel definierte Achse drehbar gekoppelt. Ein Verbindungselement fixiert das Element an einem Anhänger. Ein Annäherungssensor ist mit dem Abstandhalter gekoppelt und fühlt Bewegung des Elements ab, um einen Gelenkswinkel zu bestimmen.According to one aspect of the present invention, a joint angle sensor assembly includes a spacer adapted to be mounted between a joint ball and a mounting surface on a vehicle. An element is rotatably coupled to the spacer about an axis defined by the hinge ball. A connecting element fixes the element to a trailer. A proximity sensor is coupled to the spacer and senses movement of the element to determine a hinge angle.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine Gelenkswinkelsensoranordnung ein an einer Gelenkskugel befestigtes Gehäuse und ein an einem Anhänger befestigtes Element. Das Element ist relativ zu dem Gehäuse um eine vertikale Achse der Gelenkskugel drehbar und weist einen Magnetteil mit einer Form auf, die in radialem Abstand um die vertikale Achse variiert. Ein Hall-Sensor ist mit dem Gehäuse zum Abfühlen des Magnetteils gekoppelt, um einen Gelenkswinkel zu bestimmen. In accordance with another aspect of the present invention, a hinge angle sensor assembly includes a housing attached to a hinge ball and a member attached to a trailer. The member is rotatable relative to the housing about a vertical axis of the articulation ball and has a magnetic member having a shape which varies radially spaced about the vertical axis. A Hall sensor is coupled to the housing for sensing the magnetic member to determine a hinge angle.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine Gelenkswinkelsensoranordnung für einen an einem Fahrzeug befestigten Anhänger einen zwischen einer Gelenkskugel und einer Anbringungsoberfläche auf dem Fahrzeug befestigten Abstandhalter. Ein Element ist mit dem Abstandhalter um eine durch die Gelenkskugel definierte vertikale Achse drehbar gekoppelt. Ein Verbindungselement fixiert das Element an dem Anhänger. Ein Magnet ist mit dem Element gekoppelt und weist eine Bogenform mit einem Abstand von der vertikalen Achse auf, der zwischen dessen entgegengesetzten Enden zunimmt. Ein Hall-Sensor ist mit dem Abstandhalter gekoppelt und fühlt den Magneten ab, um eine gedrehte Position des Elements zu bestimmen.According to another aspect of the present invention, a joint angle sensor assembly for a vehicle-mounted trailer includes a spacer mounted between a joint ball and a mounting surface on the vehicle. An element is rotatably coupled to the spacer about a vertical axis defined by the articulation ball. A connector fixes the element to the trailer. A magnet is coupled to the element and has an arcuate shape at a distance from the vertical axis that increases between its opposite ends. A Hall sensor is coupled to the spacer and senses the magnet to determine a rotated position of the element.
Diese und weitere Aspekte, Gegenstände und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden von Fachleuten auf dem Gebiet der Erfindung beim Studium der folgenden Beschreibung, der Patentansprüche und der beigeschlossenen Zeichnungen verstanden und anerkannt.These and other aspects, objects and features of the present invention will be understood and appreciated by those skilled in the art upon reading the following specification, claims and appended drawings.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
In den Zeichnungen:In the drawings:
zeigt 1 eine Fahrzeug-Anhänger-Kombination, wobei das Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform zum Durchführen von Anhängerzurücksetzhilfsfunktionen konfiguriert ist;shows 1 a vehicle-trailer combination, wherein the vehicle is configured to perform trailer reset assist functions according to one embodiment;
ist 2 eine Diagrammansicht, die ein kinematisches Modell zeigt, das gemäß einer Ausführungsform zum Bereitstellen von Informationen, die beim Bereitstellen von Anhängerzurücksetzhilfsfunktionen eingesetzt werden, konfiguriert ist;is 2 10 is a diagrammatic view illustrating a kinematic model configured to provide information used in providing trailer reset assist features, according to one embodiment;
ist 3 eine rückwärtige Ansicht eines Fahrzeugs und eines Anhängers mit einer Gelenkswinkelsensoranordnung gemäß einer Ausführungsform; is 3 a rear view of a vehicle and a trailer with a joint angle sensor assembly according to an embodiment;
ist 4 eine vergrößerte perspektivische Ansicht, die aus Abschnitt IV von 3 aufgenommen ist und eine Ausführungsform der zwischen das Fahrzeug und den Anhänger gekoppelten Gelenkswinkelsensoranordnung zeigt;is 4 an enlarged perspective view, from section IV of 3 and shows an embodiment of the joint angle sensor assembly coupled between the vehicle and the trailer;
ist 4A eine perspektivische Ansicht der in 4 gezeigten Gelenkswinkelsensoranordnung von unten;is 4A a perspective view of in 4 shown joint angle sensor assembly from below;
ist 5 eine perspektivische Draufsicht auf die Gelenkswinkelsensoranordnung aus 4;is 5 a perspective top view of the joint angle sensor assembly 4 ;
ist 6 eine perspektivische Explosionsdraufsicht auf die Gelenkswinkelsensoranordnung aus 4;is 6 an exploded perspective top view of the joint angle sensor assembly 4 ;
ist 7 eine Aufsicht auf die Gelenkswinkelsensoranordnung, die das Fahrzeug und den Anhänger in einer geradlinigen Konfiguration gemäß einer Ausführungsform zeigt;is 7 a top view of the joint angle sensor assembly, showing the vehicle and the trailer in a straight-line configuration according to an embodiment;
ist 8 eine Aufsicht auf die Gelenkswinkelsensoranordnung, die den Anhänger gelenkartig mit einem ersten Gelenkswinkel verbunden gemäß einer Ausführungsform zeigt; undis 8th a plan view of the joint angle sensor assembly, the trailer hingedly connected to a first hinge angle according to an embodiment; and
ist 9 eine Aufsicht auf die Gelenkswinkelsensoranordnung, die den Anhänger gelenkartig mit einem ersten Gelenkswinkel verbunden gemäß einer Ausführungsform zeigt.is 9 a plan view of the joint angle sensor assembly, the trailer hingedly connected to a first joint angle according to an embodiment.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMENDETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS
Während diverse Aspekte des erfindungsgemäßen Gegenstands unter Bezugnahme auf eine bestimmte veranschaulichende Ausführungsform beschrieben sind, ist der erfindungsgemäße Gegenstand nicht auf solche Ausführungsformen beschränkt und können zusätzliche Modifikationen, Anwendungen und Ausführungsformen implementiert werden, ohne vom erfindungsgemäßen Gegenstand abzuweichen. In den Figuren dienen gleiche Bezugszeichen jeweils der Veranschaulichung gleicher Bestandteile. Fachleute werden erkennen, dass die diversen hierin dargelegten Bestandteile geändert werden können, ohne vom Schutzumfang des erfindungsgemäßen Gegenstands abzuweichen.While various aspects of the subject invention are described with reference to a particular illustrative embodiment, the subject matter of the invention is not limited to such embodiments and additional modifications, applications, and embodiments may be implemented without departing from the subject invention. In the figures, like reference numerals each serve to illustrate the same components. Those skilled in the art will recognize that the various components set forth herein may be changed without departing from the scope of the inventive subject matter.
Der offenbarte Gegenstand betrifft das Bereitstellen von Anhängerzurücksetzhilfsfunktionen auf eine Weise, die relativ kostengünstig ist und eine intuitive Benutzerschnittstelle bietet. Insbesondere sorgen solche Anhängerzurücksetzhilfsfunktionen für die Steuerung der Krümmung eines Fahrweges eines an einem Fahrzeug befestigten Anhängers (d.h. Anhängerwegkrümmungssteuerung), indem einem Fahrer des Fahrzeugs ermöglicht wird, einen gewünschten Weg des Anhänges vorzugeben, indem eine gewünschte Anhängerwegkrümmung eingegeben wird, während das Zurücksetzmanöver des Fahrzeugs und des Anhängers vonstatten geht. Obwohl ein Steuerknopf, eine Gruppe virtueller Tasten oder ein Touchscreen jeweils implementiert werden können, um die Anhängerwegkrümmungssteuerung zu ermöglichen, ist der offenbarte Gegenstand nicht unnötigerweise auf eine bestimmte Schnittstellenkonfiguration beschränkt, durch die ein gewünschter Anhängerweg eingegeben wird. Des Weiteren kann, falls ein Lenkrad mechanisch von den gelenkten Rädern des Fahrzeugs entkoppelt werden kann, das Lenkrad auch als Schnittstelle verwendet werden, durch die eine gewünschte Anhängerwegkrümmung eingegeben wird. Wie hierin ausführlicher besprochen wird, werden kinematische Informationen eines durch das Fahrzeug und den Anhänger definierten Systems dazu verwendet, eine Beziehung (d.h. Kinematik) zwischen der Krümmung des Anhängers und dem Lenkwinkel des Fahrzeugs zur Bestimmung von Lenkwinkeländerungen des Fahrzeugs, um den vorgegebenen Anhängerweg zu erreichen, zu berechnen. Lenkbefehle, die den Lenkwinkeländerungen entsprechen, werden zum Steuern eines Lenksystems des Zugfahrzeugs (z.B. eines elektrisch betriebenen Lenksystems (EPAS)) verwendet, um Lenkwinkeländerungen gelenkter Räder des Fahrzeugs zu implementieren und den vorgegebenen Fahrweg des Anhängers zu erreichen (z.B. anzunähern). Das Anhängerzurücksetzhilfssystem lenkt die Fahrzeug-Anhänger-Kombination automatisch, während ein Fahrer den Fahrzeugantriebsstrang, das Gaspedal und die Bremse verwendet, um die Fahrzeug-Anhänger-Kombination rückwärtszufahren. Unter Verwendung einer Eingabevorrichtung, wie z.B. eines Anhängerlenkknopfes, gibt der Fahrer einen gewünschten Anhängerkrümmungsbefehl ein.The disclosed subject matter relates to providing trailer reset assist functions in a manner that is relatively inexpensive and provides an intuitive user interface. In particular, such trailer reset assist functions provide for controlling the curvature of a vehicle-mounted trailer trail (ie, trailer curvature control) by allowing a driver of the vehicle to specify a desired path of the trailer by inputting a desired trailer curvature during the vehicle's reset maneuver and of the trailer. Although a control button, a group of virtual buttons, or a touch screen may each be implemented to facilitate trailer curvature control, the disclosed subject matter is not unnecessarily limited to any particular interface configuration through which a desired trailway is entered. Further, if a steering wheel can be mechanically decoupled from the steered wheels of the vehicle, the steering wheel can also be used as an interface through which a desired trailer curvature is entered. As discussed in more detail herein, kinematic information of a system defined by the vehicle and the trailer is used to establish a relationship (ie, kinematics) between the trailer's curvature and the steering angle of the vehicle for determining steering angle variations of the vehicle to achieve the given trailer travel , to calculate. Steering commands corresponding to the steering angle changes are used to control a towing vehicle's steering system (e.g., an electrically-powered steering system (EPAS)) to implement steering angle changes of steered wheels of the vehicle and to approach (e.g., approach) the trailer's predetermined travel path. The trailer reset assist system automatically steers the vehicle-trailer combination while a driver uses the vehicle driveline, accelerator, and brake to reverse the vehicle-trailer combination. Using an input device such as e.g. a trailer steering knob, the driver enters a desired trailer curvature command.
In manchen Ausführungsformen des offenbarten Anhängerzurücksetzhilfssystems kann es vorteilhaft sein, Informationen zu verwenden, die einen Gelenkswinkel zwischen dem Fahrzeug und einem an dem Fahrzeug befestigten Anhänger darstellen. Der offenbarte Gegenstand stellt Ausführungsformen bereit, die das Einschätzen eines tatsächlichen Gelenkswinkels eines an einem Fahrzeug befestigten Anhängers betreffen. Ein Gelenkswinkel, der nicht genau ist, kann ein Potenzial für unzureichende oder ungenaue Fahrzeugsystemsteuerung einbringen, insbesondere wenn die Gelenkswinkelwinformationen zur Steuerung des Fahrzeugsystems wichtig sind, wie z.B. ein Anhängerzurücksetzhilfssystem oder eine Anhängerbremssteuerung. Gemäß einer Ausführungsform umfasst eine Gelenkswinkelanordnung einen zwischen einer Gelenkskugel und einer Anbringungsoberfläche auf dem Fahrzeug befestigten Abstandhalter. Die Gelenkswinkelsensoranordnung stellt auch ein Element bereit, das mit dem Abstandhalter um eine durch die Gelenkskugel definierte vertikale Achse drehbar gekoppelt ist. Ein Verbindungselement fixiert das Element an dem Anhänger. Ein Magnet ist mit dem Element gekoppelt und weist eine Bogenform mit einem Abstand von der vertikalen Achse auf, der zwischen dessen entgegengesetzten Enden zunimmt. Ein Hall-Sensor ist mit dem Abstandhalter gekoppelt und fühlt den Magneten ab, um eine gedrehte Position des Elements zu bestimmen, wodurch ein Gelenkswinkel bestimmt wird. Diese und andere Ausführungsformen der Gelenkswinkelsensoranordnung können jeweils unabhängig oder in Kombination mit anderen Gelenkswinkelsensoren oder -systemen zum Einschätzen des Gelenkswinkels zwischen dem Fahrzeug und dem Anhänger verwendet werden, was zum Betrieb eines Fahrzeugs mit einem Anhängerzurücksetzhilfssystem vorteilhaft verwendet werden kann.In some embodiments of the disclosed trailer reset assist system, it may be advantageous to use information representing a hinge angle between the vehicle and a trailer attached to the vehicle. The disclosed subject matter provides embodiments that include the Assessing an actual articulation angle of a trailer attached to a vehicle. A joint angle that is not accurate may introduce a potential for inadequate or inaccurate vehicle system control, especially if the joint angle information is important to control the vehicle system, such as a trailer reset assist system or trailer brake control. In one embodiment, a hinge angle assembly includes a spacer mounted between a hinge ball and a mounting surface on the vehicle. The articulation angle sensor assembly also provides an element that is rotatably coupled to the spacer about a vertical axis defined by the articulation ball. A connector fixes the element to the trailer. A magnet is coupled to the element and has an arcuate shape at a distance from the vertical axis that increases between its opposite ends. A Hall sensor is coupled to the spacer and senses the magnet to determine a rotated position of the element, thereby determining a hinge angle. These and other embodiments of the articulation angle sensor assembly may each be used independently or in combination with other articulation angle sensors or systems to estimate the articulation angle between the vehicle and the trailer, which may be advantageously used to operate a vehicle with a trailer reset assist system.
Unter Bezugnahme auf 1 ist eine Ausführungsform eines Fahrzeugs 100 dargestellt, das zur Durchführung von Anhängerzurücksetzhilfsfunktionen konfiguriert ist. Ein Anhängerzurücksetzhilfssystem 105 des Fahrzeugs 100 steuert die Krümmung des Fahrwegs eines Anhängers 110, der an dem Fahrzeug 100 befestigt ist. Eine solche Steuerung wird durch die Wechselwirkung eines Servolenkungsshilfssystems 115 des Fahrzeugs 100 und des Anhängerzurücksetzhilfssystems 105 erreicht. Während des Betriebs des Anhängerzurücksetzhilfssystems 105 beim Zurücksetzen des Fahrzeugs 100 ist ein/e Fahrer/in des Fahrzeugs 100 manchmal in der Art und Weise eingeschränkt, wie er/sie Lenkeingaben über ein Lenkrad des Fahrzeugs 100 machen kann. Eine Mensch-Maschine-Schnittstellen(HMI)-Vorrichtung des Zurücksetzhilfssystems 105, wie z.B. ein Knopf, kann zum Befehlen von Änderungen der Krümmung eines Weges des Anhängers 110 verwendet werden, wodurch solche Befehle von der Erteilung am Lenkrad des Fahrzeugs 100 entkoppelt werden. Das Anhängerzurücksetzhilfssystem 105 umfasst gemäß der in 1 gezeigten Ausführungsform ein Anhängerzurücksetzhilfssteuermodul 120, eine Anhängerzurücksetzlenkeingabenvorrichtung 125 und eine Gelenkswinkeldetektionsvorrichtung 130. Das Anhängerzurücksetzhilfssteuermodul 120 ist mit der Anhängerzurücksetzlenkeingabenvorrichtung 125 und der Gelenkswinkeldetektionsvorrichtung 130 verbunden, um die Kommunikation von Informationen zwischen diesen zu ermöglichen. Das Anhängerzurücksetzhilfssteuermodul 120 ist zum Implementieren von Logik (d.h. Anweisungen) zum Empfangen von Informationen aus der Anhängerzurücksetzlenkeingabenvorrichtung 125, der Gelenkswinkeldetektionsvorrichtung 130, dem Servolenkungshilfssteuermodul 135, dem Bremssystemsteuermodul 145 und dem Antriebsstrangsteuermodul 150 konfiguriert. Das Anhängerzurücksetzhilfssteuermodul 120 (z.B. ein Anhängerkrümmungsalgorithmus davon) erzeugt Fahrzeuglenkungsinformationen als Funktion aller oder eines Teils der aus der Anhängerzurücksetzlenkeingabenvorrichtung 125, der Gelenkswinkeldetektionsvorrichtung 130, dem Servolenkungshilfssteuermodul 135, dem Bremssystemsteuermodul 145 und dem Antriebsstrangsteuermodul 150 empfangenen Informationen. Danach werden die Fahrzeuglenkungsinformationen dem Servolenkungshilfssteuermodul 135 zum Beeinflussen der Lenkung des Fahrzeugs 100 durch das Servolenkungshilfssystem 115 bereitgestellt, um einen befohlenen Fahrweg für den Anhänger 110 zu erreichen.With reference to 1 is an embodiment of a vehicle 100 which is configured to perform trailer reset assist functions. A trailer reset assist system 105 of the vehicle 100 controls the curvature of the trail of a trailer 110 who is attached to the vehicle 100 is attached. Such control is provided by the interaction of a power steering assist system 115 of the vehicle 100 and the trailer reset assist system 105 reached. During operation of the trailer reset assist system 105 when resetting the vehicle 100 is a driver of the vehicle 100 Sometimes restricted in the way he / she makes steering inputs through a steering wheel of the vehicle 100 can make. A human machine interface (HMI) device of the reset system 105 such as a button, can be used to command changes in the curvature of a trail of the trailer 110 be used, making such commands from the issuance of the steering wheel of the vehicle 100 be decoupled. The trailer reset assist system 105 comprises according to the in 1 a trailer reset auxiliary control module shown embodiment 120 , a trailer reset input device 125 and a joint angle detection device 130 , The trailer reset utility module 120 is with the trailer reset steering device 125 and the joint angle detection device 130 connected to allow the communication of information between them. The trailer reset utility module 120 is for implementing logic (ie, instructions) for receiving information from the trailer reset steering input device 125 , the joint angle detection device 130 , the power steering assist control module 135 , the brake system control module 145 and the powertrain control module 150 configured. The trailer reset utility module 120 (eg, a trailer curvature algorithm thereof) generates vehicle steering information as a function of all or part of the trailer reset steering input device 125 , the joint angle detection device 130 , the power steering assist control module 135 , the brake system control module 145 and the powertrain control module 150 received information. Thereafter, the vehicle steering information becomes the power steering assist control module 135 for influencing the steering of the vehicle 100 through the power steering assist system 115 provided to a commanded track for the trailer 110 to reach.
Wie in der in 1 abgebildeten Ausführungsform gezeigt, versorgt die Anhängerzurücksetzlenkeingabenvorrichtung 125 das Anhängerzurücksetzhilfssteuermodul 120 mit Informationen, die den befohlenen Fahrweg des Anhängers 110 zum Anhängerzurücksetzhilfssteuermodul 120 definieren (d.h. mit Anhängerlenkungsinformationen). Die Anhängerlenkungsinformationen können Informationen betreffend eine befohlene Änderung des Fahrwegs (z.B. eine Änderung des Radius der Wegkrümmung) und Informationen betreffend einen Hinweis, dass der Anhänger entlang einem durch eine Längsmittellinienachse des Anhängers definierten Weg (d.h. entlang einem im Wesentlichen geraden Fahrweg) fahren soll, umfassen. Die Anhängerzurücksetzlenkeingabenvorrichtung 125 kann eine Drehungssteuerungseingabenvorrichtung umfassen, um es einem Fahrer des Fahrzeugs 100 zu ermöglichen, mit der Anhängerzurücksetzlenkeingabenvorrichtung 125 in Verbindung zu treten, um gewünschte Anhängerlenkhandlungen zu befehlen (z.B. eine gewünschte Änderung des Radius des Fahrwegs des Anhängers zu befehlen und/oder zu befehlen, dass der Anhänger entlang einem im Wesentlichen geraden Fahrweg fahren soll, wie durch eine Längsmittellinienachse des Anhängers definiert).As in the 1 In the illustrated embodiment, the trailer reset steering input device provides 125 the trailer reset auxiliary control module 120 with information indicating the commanded route of the trailer 110 to the trailer reset assist control module 120 define (ie with trailer steering information). The trailer steering information may include information regarding a commanded change in travel (eg, a change in the radius of the path curvature) and information regarding an indication that the trailer is to travel along a path defined by a longitudinal centerline axis of the trailer (ie, along a substantially straight travel path) , The trailer reset steering device 125 may include a rotation control input device to inform a driver of the vehicle 100 to enable with the trailer reset steering device 125 to command desired trailer steering operations (eg, to command a desired change in the radius of the trail of the trailer and / or to command the trailer to travel along a substantially straight route as defined by a longitudinal centerline axis of the trailer).
Die in 1 gezeigte Ausführungsform der Gelenkswinkeldetektionsvorrichtung 130, die in Verbindung mit einem Gelenkswinkeldetektionsbauteil 155 des Anhängers 110 arbeitet, versorgt das Anhängerzurücksetzhilfssteuermodul 120 mit Informationen betreffend einen Winkel zwischen dem Fahrzeug 100 und dem Anhänger 110 (d.h. Gelenkswinkelinformationen), nämlich einen Winkel zwischen Mittellinienlängsachsen des Fahrzeugs 100 und des Anhängers 110. Die Gelenkswinkeldetektionsvorrichtung 130 kann zum Detektieren eines Klappmesserermöglichungszustands und/oder dazugehöriger Informationen konfiguriert sein (z.B. wenn eine Gelenkswinkelschwelle erreicht ist).In the 1 shown embodiment of the joint angle detection device 130 used in conjunction with a joint angle detection component 155 of the trailer 110 works, provides the trailer reset utility module 120 with information regarding an angle between the vehicle 100 and the trailer 110 (ie, articulation angle information), namely, an angle between centerline longitudinal axes of the vehicle 100 and the trailer 110 , The joint angle detection device 130 can to detect a jackknife enabling state and / or related information (eg, when a joint angle threshold is reached).
Indem nun ein kinematisches Modell besprochen wird, das zum Berechnen einer Beziehung zwischen einer Krümmung eines Fahrwegs eines Anhängers und dem Lenkwinkel eines den Anhänger ziehenden Fahrzeugs verwendet wird, kann ein niederrangiges kinematisches Modell für ein gemäß manchen Ausführungsformen konfiguriertes Anhängerzurücksetzhilfssystem erstrebenswert sein. Um ein solches niederrangiges kinematisches Modell zu erreichen, werden gewisse Annahmen in Bezug auf mit dem Fahrzeug/Anhänger-System verbundene Parameter gemacht. Beispiele für solche Annahmen umfassen, ohne auf diese beschränkt zu sein, dass der Anhänger von dem Fahrzeug bei relativ niedriger Geschwindigkeit nach hinten geschoben wird, dass Räder des Fahrzeugs und des Anhängers vernachlässigbare (z.B. keine) Gleitung aufweisen, dass Reifen des Fahrzeugs vernachlässigbaren (z.B. keinen) seitlichen Spielraum aufweisen, dass Reifen des Fahrzeugs und des Anhängers vernachlässigbare (z.B. keine) Verformung aufweisen, dass die Antriebsdynamik des Fahrzeugs vernachlässigbar ist, dass das Fahrzeug und der Anhänger vernachlässigbare (z.B. keine) Schlinger- oder Stampfbewegungen an den Tag legt.Now, by discussing a kinematic model used to calculate a relationship between a curvature of a trail of a trailer and the steering angle of a trailer towing vehicle, a low-level kinematic model may be desirable for a trailer reset assist system configured according to some embodiments. In order to achieve such a low-level kinematic model, certain assumptions are made with respect to parameters associated with the vehicle / trailer system. Examples of such assumptions include, but are not limited to, that the trailer is pushed rearward from the vehicle at relatively low speed, that wheels of the vehicle and trailer have negligible (eg, no) slip, that tires of the vehicle are negligible (eg have no lateral margin that tire of the vehicle and the trailer have negligible (eg, no) deformation, that the drive dynamics of the vehicle is negligible, that the vehicle and trailer have negligible (eg, no) lurching or pitching motions.
Wie in 2 gezeigt, basiert für ein durch ein Fahrzeug 302 und einen Anhänger 304 definiertes System das kinematische Modell 300 auf diversen mit dem Fahrzeug 302 und dem Anhänger 304 verbundenen Parametern. Diese kinematischen Modellparameter umfassen:
- δ:
- Lenkungswinkel bei gelenkten Vorderrädern 306 des Fahrzeugs 302;
- α:
- Gierwinkel des Fahrzeugs 302;
- β:
- Gierwinkel des Anhänhers 304;
- γ:
- Gelenkswinkel (γ = β – α);
- W:
- Radstand des Fahrzeugs 302;
- L:
- Länge zwischen Gelenkspunkt 308 und Hinterachse 310 des Fahrzeugs 302;
- D:
- Länge zwischen Gelenkspunkt 308 und Achslänge 312 des Anhängers 304 (Achslänge 312 kann eine tatsächliche oder äquivalente Achslänge für einen Anhänger mit mehrachsiger Konfiguration sein); und
- r2:
- Krümmungsradius für den Anhänger 304.
As in 2 shown, is based for a by a vehicle 302 and a trailer 304 defined system the kinematic model 300 on various with the vehicle 302 and the trailer 304 connected parameters. These kinematic model parameters include: - δ:
- Steering angle for steered front wheels 306 of the vehicle 302 ;
- α:
- Yaw angle of the vehicle 302 ;
- β:
- Yaw angle of the trailer 304 ;
- γ:
- Joint angle (γ = β - α);
- W:
- Wheelbase of the vehicle 302 ;
- L:
- Length between joint point 308 and rear axle 310 of the vehicle 302 ;
- D:
- Length between joint point 308 and axis length 312 of the trailer 304 (axial length 312 may be an actual or equivalent axle length for a multi-axle configuration trailer); and
- r 2 :
- Radius of curvature for the trailer 304 ,
Das kinematische Modell 300 aus 2 zeigt eine Beziehung zwischen dem Anhängerwegradius der Krümmung r2 am Mittelpunkt 314 einer Achse 312 des The kinematic model 300 out 2 shows a relationship between the trailer path radius of curvature r 2 at the midpoint 314 an axis 312 of
Anhängers 304, dem Lenkungswinkel δ der gelenkten Räder 306 des Fahrzeugs 302 und dem Gelenkswinkel γ. Wie in der unten angeführten Gleichung gezeigt, kann diese Beziehung so ausgedrückt werden, dass sie die Anhängerwegkrümmung κ2 bereitstellt, sodass, wenn γ gegeben ist, die Anhängerwegkrümmung κ2 basierend auf der Regelung des Lenkungswinkels δ gesteuert werden kann (wobei β . die Anhängergierrate ist und η . die Anhängergeschwindigkeit ist). trailer 304 , the steering angle δ of the steered wheels 306 of the vehicle 302 and the joint angle γ. As shown in the equation below, this relationship can be expressed as providing trailer trail curvature κ 2 such that, if γ is given, trailer trail curvature κ 2 can be controlled based on control of steering angle δ (where β is the trailer yaw rate is and η is the trailer speed).
Oder diese Beziehung kann so ausgedrückt werden, dass sie den Lenkungswinkel δ als Funktion der Anhängerwegkrümmung κ2 und des Gelenkswinkels γ bereitstellt. Or, this relationship can be expressed as providing the steering angle δ as a function of the trailer curvature κ 2 and the joint angle γ.
Dementsprechend sind für eine bestimmte Kombination aus Fahrzeug und Anhänger gewisse kinematische Modellparameter (z.B. D, W und L) konstant und werden als bekannt angenommen. V ist die Fahrzeuglängsgeschwindigkeit und g die Beschleunigung aufgrund der Schwerkraft. K ist ein geschwindigkeitsabhängiger Parameter, der, wird er auf null gesetzt, die Berechnung des Lenkungswinkels von der Fahrzeuggeschwindigkeit unabhängig macht. Beispielsweise können fahrzeugspezifische kinematische Modellparameter in einem elektronischen Steuersystem eines Fahrzeugs vordefiniert werden und können anhängerspezifische kinematische Modellparameter von einem Fahrer des Fahrzeugs eingegeben werden. Die Anhängerwegkrümmung κ2 wird anhand der Fahrereingabe über eine Anhängerzurücksetzlenkungseingabenvorrichtung bestimmt. Durch die Verwendung der Gleichung zur Bereitstellung des Lenkungswinkels kann ein entsprechender Lenkungsbefehl erzeugt werden, um ein Lenksystem des Fahrzeugs (z.B. einen Antrieb davon) zu steuern.Accordingly, for some combination of vehicle and trailer, certain kinematic model parameters (eg, D, W, and L) are constant and assumed to be known. V is the vehicle longitudinal speed and g is the acceleration due to gravity. K is a speed-dependent parameter which, when set to zero, makes the calculation of the steering angle independent of the vehicle speed. For example, vehicle-specific kinematic Model parameters may be predefined in an electronic control system of a vehicle and trailer specific kinematic model parameters may be input by a driver of the vehicle. The trailer curvature κ 2 is determined based on the driver input via a trailer reset steering input device. By using the equation to provide the steering angle, a corresponding steering command can be generated to control a steering system of the vehicle (eg, a drive thereof).
Unter weiterer Bezugnahme auf 2 kann es in einer Ausführungsform erstrebenswert sein, das Potenzial, dass das Fahrzeug 302 und der Anhänger 304 einen Klappmesserwinkel zueinander einnehmen (d.h. dass das Fahrzeug/Anhänger-System einen Klappmesserzustand erreicht), einzuschränken. Ein Klappmesserwinkel γ(j) bezeichnet einen Gelenkswinkel γ, der beim Zurücksetzen nicht von der maximalen Lenkeingabe für ein Fahrzeug überwunden werden kann, wie z.B. wenn die gelenkten Vorderräder 306 des Fahrzeugs 302 mit einer maximalen Lenkungswinkeländerungsrate auf einen maximalen gelenkten Winkel δ bewegt wird. Der Klappmesserwinkel γ(j) ist eine Funktion eines maximalen Radwinkels für das gelenkte Rad 306 des Fahrzeugs 302, den Radstand W des Fahrzeugs 302, den Abstand L zwischen dem Gelenkspunkt 308 und der Hinterachse 310 des Fahrzeugs 302 und die Länge D zwischen dem Gelenkspunkt 308 und der wirkenden Achse 312 des Anhängers 304, wenn der Anhänger mehrere Achsen aufweist. Die wirkende Achse 312 kann die tatsächliche Achse für einen einachsigen Anhänger oder eine wirksame Achsenstelle für einen Anhänger mit mehreren Achsen sein. Wenn der Gelenkswinkel γ für das Fahrzeug 302 und den Anhänger 304 den Klappmesserwinkel γ(j) erreicht oder überschreitet, muss das Fahrzeug 302 nach vorne gezogen werden, um den Gelenkswinkel γ zu reduzieren. Um somit das Potenzial, dass ein Fahrzeug/Anhänger-System einen Klappmesserwinkel einnimmt, einzuschränken, ist zu bevorzugen, den Gierwinkel des Anhängers zu steuern und dabei den Gelenkswinkel des Fahrzeug/Anhänger-Systems relativ klein zu halten.With further reference to 2 In one embodiment, it may be worth the potential that the vehicle has 302 and the trailer 304 take a folding knife angle to each other (ie that the vehicle / trailer system reaches a folding knife state) to limit. A jackknife angle γ (j) denotes a joint angle γ that can not be overcome by the maximum steering input for a vehicle when resetting, such as when the steered front wheels 306 of the vehicle 302 is moved at a maximum steering angle change rate to a maximum steered angle δ. The folding knife angle γ (j) is a function of a maximum wheel angle for the steered wheel 306 of the vehicle 302 , the wheelbase W of the vehicle 302 , the distance L between the joint point 308 and the rear axle 310 of the vehicle 302 and the length D between the hinge point 308 and the acting axis 312 of the trailer 304 if the trailer has multiple axes. The acting axis 312 may be the actual axle for a single-axle trailer or an effective axle location for a multi-axle trailer. When the joint angle γ for the vehicle 302 and the trailer 304 reaches or exceeds the folding knife angle γ (j), the vehicle must 302 pulled forward to reduce the joint angle γ. Thus, to limit the potential for a vehicle / trailer system to assume a jackknife angle, it is preferable to control the yaw angle of the trailer while keeping the articulation angle of the vehicle / trailer system relatively small.
Wie hierin offenbart, ist es von Vorteil, Informationen zu verwenden, die einen Gelenkswinkel zwischen einem Fahrzeug und einem an dem Fahrzeug befestigen Anhänger darstellen, der hierin auch als der tatsächliche Gelenkswinkel γ(a) oder als Anhängerwinkel bezeichnet wird. Beispielsweise können das Anhängerzurücksetzhilfssystem 105 und andere vorstellbare Fahrzeugsysteme Gelenkswinkelinformationen als Eingabe in das System einsetzen. Gemäß der vorangegangenen Offenbarung kann der geschätzte Gelenkswinkel γ aus Informationen abgeleitet werden, die aus einem oder mehreren Sensoren auf dem Fahrzeug, einem oder mehreren Sensoren auf dem Anhänger, einer Gelenkswinkeldetektionsvorrichtung 130 auf dem Fahrzeug 100, einem Gelenkswinkeldetektionsbauteil 155 auf dem Anhänger 110 oder anderen vorstellbaren Sensorsystemen gesammelt wurden.As disclosed herein, it is advantageous to use information representing a joint angle between a vehicle and a trailer attached to the vehicle, also referred to herein as the actual articulation angle γ (a) or trailer angle. For example, the trailer reset assist system 105 and other imaginable vehicle systems use articulation angle information as input to the system. According to the foregoing disclosure, the estimated joint angle γ may be derived from information obtained from one or more sensors on the vehicle, one or more sensors on the trailer, a joint angle detection device 130 on the vehicle 100 a joint angle detection component 155 on the trailer 110 or other imaginable sensor systems.
Unter nunmehriger Bezugnahme auf die 3 bis 9 ist eine Ausführungsform einer Gelenkswinkelsensoranordnung 1400 zur Bestimmung eines Gelenkswinkels γ zwischen einem Fahrzeug 100 und dem daran befestigten Anhänger 110 veranschaulicht. Die Gelenkswinkelsensoranordnung 1400 umfasst ein an einer Gelenkskugel 15 auf dem Fahrzeug 100 befestigtes Gehäuse 1402, wodurch ein am Anhänger 110 befestigtes Element 1404 sich relativ zu dem Gehäuse 1402 um eine durch die Gelenkskugel 15 definierte Achse 1406 dreht. Die Gelenkswinkelsensoranordnung 1400 gemäß einer anderen Ausführungsform definiert das Gehäuse 1402 als zwischen einer Gelenkskugel 15 und einer Anbringungsoberfläche 1410 auf dem Fahrzeug 100 befestigten Abstandhalter 1408. Ein Element 1404 kann zur Drehung um die durch die Gelenkskugel 15 definierte Achse 1406 mit dem Abstandhalter 1408 drehbar gekoppelt sein. Ein Verbindungselement 1412 kann das Element 1404 an dem Anhänger 110 zur Drehung des Elements 1404 in Verbindung mit einer Winkelbewegung des Anhängers 110 fixieren. Ein Annäherungssensor 1414 ist mit dem Abstandhalter 1408 gekoppelt und fühlt Bewegung des Elements 1404 ab, um den Gelenkswinkel zu bestimmen. Es ist angedacht, dass das Element 1404 in anderen Ausführungsformen alternativ dazu an dem Anhänger 110 fixiert sein kann, um bei Winkelbewegung des Anhängers 110 das Element 1404 relativ zu dem Sensor zu drehen. Diese und andere Ausführungsformen der Gelenkswinkelsensoranordnung 1400 sind weiter unten ausführlicher beschrieben.Referring now to the 3 to 9 is an embodiment of a joint angle sensor assembly 1400 for determining a joint angle γ between a vehicle 100 and the trailer attached to it 110 illustrated. The joint angle sensor arrangement 1400 includes one on a joint ball 15 on the vehicle 100 attached housing 1402 , which makes one on the trailer 110 attached element 1404 relative to the housing 1402 one through the joint ball 15 defined axis 1406 rotates. The joint angle sensor arrangement 1400 According to another embodiment, the housing defines 1402 as between a joint ball 15 and a mounting surface 1410 on the vehicle 100 attached spacers 1408 , An element 1404 can rotate around the through the ball 15 defined axis 1406 with the spacer 1408 be rotatably coupled. A connecting element 1412 can the element 1404 on the trailer 110 for rotation of the element 1404 in conjunction with an angular movement of the trailer 110 fix. A proximity sensor 1414 is with the spacer 1408 coupled and feels movement of the element 1404 to determine the joint angle. It is thought that the element 1404 in other embodiments alternatively on the trailer 110 can be fixed to angular movement of the trailer 110 the element 1404 to rotate relative to the sensor. These and other embodiments of the joint angle sensor assembly 1400 are described in more detail below.
Wie in der in den 3–4 veranschaulichten Ausführungsform gezeigt, umfasst das Fahrzeug 100 ein Fahrzeuggelenksverbindungsstück 1416, das eine Gelenkskugel 15 aufweist, die mit einer Anbringungsoberfläche 1410 auf dem Fahrzeug gekoppelt ist, die im Allgemeinen über eine Breite des Fahrzeugs 100 an einem rückwärtigen Teil 1426 des Fahrzeugs 100 nahe der Stoßstange 1418 zentriert ist. Der Anhänger 110 umfasst gemäß der gezeigten Ausführungsform eine Deichsel 112, die als sich längs erstreckender Balken dargestellt ist, mit einer an ihrem Vorderende angeordneten Koppleranordnung 114. Die Koppleranordnung 114 ist an der Gelenkskugel 15 befestigt, um eine Schwenkverbindung 117 zwischen dem Fahrzeug 100 und dem Anhänger 110 bereitzustellen. Es ist jedoch vorstellbar, dass der Anhänger 110 eine alternative Koppleranordnung 114 und das Fahrzeug 100 ein alternatives Gelenksverbindungsstück umfassen kann, wie z.B. eine fünfte Radverbindung, eine Gelenkskugel europäischen Stils oder andere vorstellbare Konfigurationen, um eine Schwenkverbindung 117 zwischen dem Fahrzeug 100 und dem Anhänger 110 bereitzustellen.As in the in the 3 - 4 illustrated embodiment, the vehicle includes 100 a vehicle hinge connector 1416 that is a joint ball 15 having, with an attachment surface 1410 coupled to the vehicle, which is generally across a width of the vehicle 100 at a rear part 1426 of the vehicle 100 near the bumper 1418 is centered. The trailer 110 includes according to the embodiment shown a drawbar 112 , which is shown as a longitudinally extending beam, with a arranged at its front end coupler arrangement 114 , The coupler arrangement 114 is at the joint ball 15 attached to a pivot connection 117 between the vehicle 100 and the trailer 110 provide. However, it is conceivable that the trailer 110 an alternative coupler arrangement 114 and the vehicle 100 may include an alternative link, such as a fifth wheel link, a European-style link ball, or other conceivable configurations for pivotal connection 117 between the vehicle 100 and the trailer 110 provide.
Wie ebenfalls in 4 gezeigt, umfasst das Fahrzeug 100 eine Aufnahmeeinheit 1420 mit einer längs ausgerichteten Öffnung, die in eine Gelenksbefestigung 1422 eingreift. An sich umfasst die Gelenksbefestigung 1422 ein Befestigungselement 1424 mit einem im Allgemeinen quadratischen Querschnitt, um in die Öffnung der Aufnahmeeinheit 1420 einzugreifen. Ein rückwärtiger Teil 1426 der Gelenksbefestigung 1422 ist mit dem Befestigungselement 1424 einstückig gekoppelt und umfasst eine im Wesentlichen planare Anbringungsoberfläche 1410 mit einer im Allgemeinen horizontalen Ausrichtung. In zusätzlichen Ausführungsformen kann die Gelenksaufnahmeeinheit 1420 mit einer auf höherer oder niedrigerer Höhe angeordneten Anbringungsoberfläche 1410 konfiguriert sein, die gemeinhin als Gelenkssenke bezeichnet wird, die für einen bestimmten Anhänger 110 konfiguriert ist. Die Anbringungsoberfläche 1410 der Gelenksbefestigung 1422 kann auch eine zu der gezeigten alternative Form oder Krümmung aufweisen. Des Weiteren ist angedacht, dass die Anbringungsoberfläche 1410 eine niedrigere Oberfläche 1428 (4A) der Gelenksbefestigung 1422, eine im Wesentlichen horizontale Stelle direkt auf der Stoßstange 1418 oder andere geeignete Zugstellen auf dem Fahrzeug 100 umfassen kann. Die Gelenkskugel 15 in der veranschaulichten Ausführungsform ist mit der Anbringungsoberfläche 1410 der Gelenksbefestigung 1422 nahe einem rückwärtigen Ende der Gelenksbefestigung 1422 gekoppelt. Like also in 4 shown includes the vehicle 100 a recording unit 1420 with a longitudinally-aligned opening, which is in a joint mounting 1422 intervenes. By itself, the joint attachment includes 1422 a fastener 1424 having a generally square cross section to enter the opening of the receiving unit 1420 intervene. A back part 1426 the joint attachment 1422 is with the fastener 1424 integrally coupled and includes a substantially planar mounting surface 1410 with a generally horizontal orientation. In additional embodiments, the hinge receiving unit 1420 with a mounting surface arranged at a higher or lower height 1410 Configured, commonly referred to as Articulated Steep, is for a particular trailer 110 is configured. The mounting surface 1410 the joint attachment 1422 may also have an alternative shape or curvature to that shown. Furthermore, it is envisaged that the mounting surface 1410 a lower surface 1428 ( 4A ) of the joint attachment 1422 , a substantially horizontal point directly on the bumper 1418 or other suitable towbars on the vehicle 100 may include. The joint ball 15 in the illustrated embodiment, with the mounting surface 1410 the joint attachment 1422 near a rear end of the joint attachment 1422 coupled.
Unter weiterer Bezugnahme auf die in den 4 und 4A gezeigte Ausführungsform koppelt das Verbindungselement 1412 mit einer unteren Oberfläche 1430 der Deichsel 112 des Anhängers 110 in einem längs von der Gelenkskugel 15 beabstandeten Abstand. In der gezeigten Ausführungsform umfasst das Verbindungselement 1412 eine Schnur 1432 mit Endteilen 1434, die mit dem Element 1404 des Gelenkswinkelsensors auf entgegengesetzten Seiten der Gelenkskugel 15 gekoppelt sind. Die Schnur 1432 erstreckt sich von den Endteilen 1434 rückwärts, um mit dem Anhänger 110 in einem Mittelteil 1436 der Schnur 1432 zu koppeln. Konkret weist in der gezeigten Ausführungsform die Schnur 1432 eine im Mittelteil 1436 ausgebildete Schleife 1438 auf, die im Wesentlichen einen Umfang eines zylindrischen Magneten 1440 umfasst, der zum magnetischen Haften an einem ferromagnetischen Teil der Deichsel 112 des Anhängers 110 konfiguriert ist. Die Schleife 1438 der Schnur ist mit einem zwischen entgegengesetzten Teilen der Schnur auf entgegengesetzten Seiten des zylindrischen Magneten 1440 ausgebildeten Sattelverschluss 1442 um den zylindrischen Magneten 1440 fixiert. Die Schnur 1432 kann elastomeres Material umfassen, um zu ermöglichen, diverse Arten von Anhängern und Stellen darauf an dem zylindrischen Magneten 1440 zu befestigen. Es ist angedacht, dass das Verbindungselement 1412 zusätzlich oder alternativ dazu im Allgemeinen unflexible oder im Wesentlichen starre Elemente umfassen kann, die sich zwischen dem Element 1404 der Gelenkswinkelsensoranordnung 1400 und dem Anhänger 110 erstrecken.With further reference to the US Pat 4 and 4A embodiment shown couples the connecting element 1412 with a lower surface 1430 the drawbar 112 of the trailer 110 in a longitudinal direction of the joint ball 15 spaced distance. In the embodiment shown, the connecting element comprises 1412 a string 1432 with end parts 1434 that with the element 1404 of the joint angle sensor on opposite sides of the joint ball 15 are coupled. The string 1432 extends from the end parts 1434 backwards to the trailer 110 in a middle section 1436 the string 1432 to pair. Specifically, in the embodiment shown, the cord 1432 one in the middle part 1436 trained loop 1438 on, which is essentially a circumference of a cylindrical magnet 1440 comprising, for magnetic adhesion to a ferromagnetic part of the drawbar 112 of the trailer 110 is configured. The bow 1438 The cord is with one between opposite parts of the cord on opposite sides of the cylindrical magnet 1440 trained saddle fastener 1442 around the cylindrical magnet 1440 fixed. The string 1432 may include elastomeric material to enable various types of tags and locations thereon on the cylindrical magnet 1440 to fix. It is thought that the connecting element 1412 additionally or alternatively, may generally include inflexible or substantially rigid elements extending between the element 1404 the joint angle sensor arrangement 1400 and the trailer 110 extend.
Unter nunmehriger Bezugnahme auf die in 5 gezeigte Ausführungsform ist der Abstandhalter 1408 fest zwischen eine untere Oberfläche 1444 der Gelenkskugel 15 und der Anbringungsoberfläche 1410 gekoppelt dargestellt. Genauer gesagt umfasst die gezeigte Ausführungsform der Gelenkskugel 15 einen Kopfteil 1446 mit einer Kugelform, der durch einen Halsteil 1450 dazwischen mit einem Schulterteil 1448 mit einer allgemeinen Scheibenform verbunden ist. Der Halsteil 1450 weist im Wesentlichen eine Zylinderform mit einer Mittelachse 1452 auf, die die vertikal ausgerichtete Achse 1406 der Gelenkskugel 15 definiert. An sich ist der Halsteil 1450 koaxial mit dem Schulterteil 1448 und weist der Kopfteil 1446 einen im Wesentlichen mit der vertikalen Achse 1406 liniengleichen Mittelpunkt auf. Die untere Oberfläche 1444 der Gelenkskugel 15 ist durch die nach unten gerichtete Oberfläche des Schulterteils 1448 definiert, der zum Anstoßen an die Anbringungsoberfläche 1410 der Gelenksbefestigung 1422 konfiguriert ist. In der gezeigten Ausführungsform der Gelenkswinkelsensoranordnung 1400 ist der Abstandhalter 1408 zwischen der unteren Oberfläche 1444 und der Anbringungsoberfläche 1410 befestigt, sodass der Kopfteil 1446 und der Halsteil 1450 der Gelenkskugel 15 während des Betriebs des Fahrzeugs 100 und des Anhängers 110 nicht durch die Gelenkswinkelsensoranordnung 1400 gestört werden. With reference now to the in 5 embodiment shown is the spacer 1408 firmly between a lower surface 1444 the joint ball 15 and the mounting surface 1410 shown coupled. More specifically, the embodiment shown includes the articulation ball 15 a headboard 1446 with a spherical shape, by a neck part 1450 in between with a shoulder part 1448 connected to a general disc shape. The neck part 1450 has a substantially cylindrical shape with a central axis 1452 on, which is the vertically oriented axis 1406 the joint ball 15 Are defined. In itself is the neck part 1450 coaxial with the shoulder part 1448 and has the headboard 1446 a substantially with the vertical axis 1406 line-like center. The lower surface 1444 the joint ball 15 is through the downwardly facing surface of the shoulder part 1448 defined for abutment with the mounting surface 1410 the joint attachment 1422 is configured. In the embodiment shown, the joint angle sensor arrangement 1400 is the spacer 1408 between the lower surface 1444 and the mounting surface 1410 attached so that the headboard 1446 and the neck part 1450 the joint ball 15 during operation of the vehicle 100 and the trailer 110 not by the joint angle sensor arrangement 1400 be disturbed.
Wie in 6 veranschaulicht, ist die Gelenkskugel 15 mit einem Gewindebefestigungsabschnitt 1454 mit einer zylindrischen Form dargestellt, die sich von der unteren Oberfläche 1444 in koaxialer Ausrichtung mit dem Halsteil 1450 der Gelenkskugel 15 nach unten erstreckt. Der Durchmesser des Gewindeelements ist so dimensioniert, dass er sich durch eine ähnlich dimensionierte Befestigungsöffnung 1456 in die Gelenksbefestigung 1422 erstreckt, wie dies auf dem Gebiet der Erfindung allgemein verstanden wird. Die Befestigungsöffnung 1456 in der Gelenksbefestigung 1422 ist, wie dargestellt, im Wesentlichen zylindrisch und vertikal ausgerichtet, sodass sie sich zwischen die Anbringungsoberfläche 1410 und die niedrigere Oberfläche 1428 der Gelenksbefestigung 1422 erstreckt. In der gezeigten Ausführungsform ist eine Mutter 1458 bereitgestellt, um das Gewindeelement in Gewindeeingriff zu bringen und dadurch die Mutter 1458 in Anstoßkontakt mit der niedrigeren Oberfläche 1428 der Gelenksbefestigung 1422 zu fixieren, um eine Druckkraft zwischen der unteren Oberfläche 1444 der Gelenkskugel 15 und der Anbringungsoberfläche 1410 bereitzustellen, um eine sichere und im Allgemeinen feste Verbindung des Abstandhalters 1408 zwischen der Gelenkskugel 15 und der Gelenksbefestigung 1422 zu bewirken.As in 6 illustrates is the joint ball 15 with a threaded fastener section 1454 shown with a cylindrical shape extending from the lower surface 1444 in coaxial alignment with the neck portion 1450 the joint ball 15 extends downwards. The diameter of the threaded element is dimensioned to pass through a similarly sized mounting aperture 1456 in the joint attachment 1422 as generally understood in the art. The mounting hole 1456 in the joint attachment 1422 As shown, it is substantially cylindrically and vertically aligned so that it extends between the mounting surface 1410 and the lower surface 1428 the joint attachment 1422 extends. In the embodiment shown is a nut 1458 provided to threadably engage the threaded member and thereby the nut 1458 in abutting contact with the lower surface 1428 the joint attachment 1422 to fix, to a compressive force between the lower surface 1444 the joint ball 15 and the mounting surface 1410 to provide one secure and generally tight connection of the spacer 1408 between the joint ball 15 and the joint attachment 1422 to effect.
Unter weiterer Bezugnahme auf 6 umfasst der Abstandhalter 1408 einen gekrümmten Kanal 1460 um die Achse 1406 der Gelenkskugel 15 in einer im Wesentlichen horizontalen Ebene, die in Parallelausrichtung mit der Anbringungsoberfläche 1410 ist. In der gezeigten Ausführungsform ist der gekrümmte Kanal 1460 um einen oberen Abschnitt 1462 des Abstandhalters 1408 ausgebildet, um einen niedrigeren Abschnitt 1464 des Abstandhalters 1408 mit ausreichend Höhe auszustatten, um den damit gekoppelten Annäherungssensor 1414 unterzubringen. Außerdem ist in der gezeigten Ausführungsform eine Mittelöffnung 1466 vertikal durch den oberen und den unteren Abschnitt ausgebildet, um nach der Befestigungsöffnung 1456 in der Gelenksbefestigung 1422 ausgerichtet zu werden. Ein vertikaler Auflageabschnitt 1468 ist entlang einer inneren Oberfläche 1470 der Mittelöffnung 1466 zwischen der oberen Oberfläche des Abstandselements 1408 und einer unteren Oberfläche des Abstandselements 1408 definiert, um Lade- und Druckkräften zwischen der Gelenkskugel 15 und den Anbringungsoberflächen 1410 standzuhalten. Genauer gesagt umfasst ein vertikaler Auflageabschnitt 1468 nahe dem oberen Abschnitt 1462 eine Wanddicke und eine Druckfestigkeit, die ausreichen, um den Kräften zwischen der Gelenkskugel 15 und der Anbringungsoberfläche 1410 standzuhalten, und daher Verformung oder Stauchung des Abstandhalters 1408 zu unterbinden. Der Abstandhalter 1408 kann aus diversen Materialien mit den oben beschriebenen Eigenschaften bestehen und kann in einer Ausführungsform aus einem Metall oder einer Metalllegierung ausgebildet sein und in einer stärker bevorzugten Ausführungsform aus bearbeitetem Stahl sein. With further reference to 6 includes the spacer 1408 a curved channel 1460 around the axis 1406 the joint ball 15 in a substantially horizontal plane, in parallel alignment with the mounting surface 1410 is. In the embodiment shown, the curved channel 1460 around an upper section 1462 of the spacer 1408 Trained to a lower section 1464 of the spacer 1408 with sufficient height to the coupled proximity sensor 1414 accommodate. In addition, in the embodiment shown, a central opening 1466 vertically formed by the upper and lower sections, after the mounting hole 1456 in the joint attachment 1422 to be aligned. A vertical support section 1468 is along an inner surface 1470 the central opening 1466 between the upper surface of the spacer element 1408 and a lower surface of the spacer 1408 defined to load and pressure forces between the joint ball 15 and the mounting surfaces 1410 withstand. More specifically, a vertical support section comprises 1468 near the top section 1462 a wall thickness and compressive strength sufficient to withstand the forces between the joint ball 15 and the mounting surface 1410 to withstand, and therefore deformation or compression of the spacer 1408 to prevent. The spacer 1408 may be made of various materials having the characteristics described above, and in one embodiment may be formed of a metal or a metal alloy and, in a more preferred embodiment, of machined steel.
Unter weiterer Bezugnahme auf 6 ist das Element 1404 mit dem Kanal auf dem oberen Teil des Abstandhalters 1408 gleitbar gekoppelt, um die Fähigkeit des Elements 1404, sich relativ zu dem Abstandhalter 1408 um die durch die Gelenkskugel 15 definierte Achse 1406 zu drehen, zu bewirken. In der gezeigten Ausführungsform weist das Element 1404 eine Ringform mit Ösen 1472 auf, die aus entgegengesetzten seitlichen Seiten des Elements 1404 hervorragen, um Endteile 1434 des Verbindungselements 1412 in Eingriff zu bringen. Das Element 1404 kann auch aus diversen Materialien ausgebildet sein; jedoch ist das Element 1404 vorzugsweise aus einem Polymermaterial ausgebildet und noch bevorzugter mit einem Kunststoffmaterial geformt, das einen niedrigen Reibungskoeffizienten aufweist, um sich gleitbar um den gekrümmten Kanal 1460 des Abstandhalters 1408 zu drehen.With further reference to 6 is the element 1404 with the channel on the upper part of the spacer 1408 Slidably coupled to the ability of the element 1404 , relative to the spacer 1408 around the through the ball of the ball 15 defined axis 1406 to turn, to effect. In the embodiment shown, the element 1404 a ring shape with eyelets 1472 on, coming from opposite lateral sides of the element 1404 protrude to end parts 1434 of the connecting element 1412 to engage. The element 1404 can also be made of various materials; however, that is the element 1404 preferably formed of a polymer material, and more preferably formed with a plastic material having a low coefficient of friction to slidably around the curved channel 1460 of the spacer 1408 to turn.
Wie in der in 7 gezeigten Ausführungsform dargestellt, weist das Element 1404 einen Magnetteil 1472 auf, der konfiguriert ist, damit der Annäherungssensor 1414 eine gedrehte Position des Elements 1404 abfühlt, die einem Gelenkswinkel des Anhängers 110 relativ zu dem Fahrzeug 100 entspricht. In der gezeigten Ausführungsform umfasst der Magnetteil 1472 eine Bogenform mit einem gegenüber der Achse 1406 der Gelenkskugel 15 versetzten Mittelpunkt 1474, sodass die Bogenform in radialem Abstand um die Achse 1406 variiert. Konkret weist die Bogenform des Magnetteils 1472 einen Abstand von der Achse 1406 auf, der von einem Ende 1475 des Magneten bis zum anderen Ende 1475 stetig zunimmt. Dementsprechend ist angedacht, dass es in anderen Ausführungsformen sein kann, dass die Bogenform des Magnetteils 1472 keine Kreisform aufweist, um einen Mittelpunkt zu definieren, aber dennoch im Abstand um die vertikale Achse 1406 variieren kann, um dem Annäherungssensor 1414 Rückmeldung betreffend den Gelenkswinkel bereitzustellen. Ferner umfasst der Magnetteil 1472 in der gezeigten Ausführungsform einen Streifenmagneten 1476 mit einer ersten Seite 1478, die im Allgemeinen von der vertikalen Achse 1406 weg gerichtet ist, und einer zweiten Seite 1480, die im Allgemeinen auf die Achse 1406 zu gerichtet ist, sodass die erste Seite 1478 eine zu der zweiten Seite 1480 entgegengesetzte Polarität aufweist. In einer Ausführungsform weist die erste Seite 1478 des Streifenmagneten 1476 einen von der vertikalen Achse 1406 weg gerichteten Südpol auf und weist die zweite Seite 1480 einen auf die vertikale Achse 1406 zu gerichteten Nordpol auf. Es ist angedacht, dass die Polarität in alternativen Ausführungsformen umgekehrt sein kann, und außerdem ist es vorstellbar, dass der Streifenmagnet 1476 getrennte Magneten aufweisen kann, die in einer Halbach-Anordnung oder anderen Anordnungen angeordnet sind, um ein Magnetfeld bereitzustellen, das über den gesamten Annäherungssensor 1414 bei Drehung des Elements 1404 relativ zu dem Abstandhalter 1408 variiert.As in the 7 shown embodiment, the element 1404 a magnetic part 1472 which is configured to allow the proximity sensor 1414 a rotated position of the element 1404 that feels a hinge angle of the trailer 110 relative to the vehicle 100 equivalent. In the embodiment shown, the magnetic part comprises 1472 an arched shape with one opposite the axis 1406 the joint ball 15 offset midpoint 1474 so that the arch form is at a radial distance around the axis 1406 varied. Specifically, the arc shape of the magnetic part 1472 a distance from the axis 1406 on, of one end 1475 of the magnet to the other end 1475 steadily increasing. Accordingly, it is contemplated that in other embodiments, it may be that the arcuate shape of the magnet portion 1472 has no circular shape to define a center, but still at a distance around the vertical axis 1406 may vary to the proximity sensor 1414 Provide feedback regarding the joint angle. Furthermore, the magnetic part comprises 1472 in the embodiment shown, a strip magnet 1476 with a first page 1478 , which is generally from the vertical axis 1406 directed away, and a second page 1480 that are generally on the axis 1406 is directed to, so the first page 1478 one to the second page 1480 has opposite polarity. In one embodiment, the first page 1478 of the strip magnet 1476 one from the vertical axis 1406 directed south pole and has the second side 1480 one on the vertical axis 1406 to directed north pole. It is contemplated that the polarity may be reversed in alternative embodiments and, in addition, it is conceivable that the strip magnet 1476 may have separate magnets arranged in a Halbach arrangement or other arrangements to provide a magnetic field across the entire proximity sensor 1414 upon rotation of the element 1404 relative to the spacer 1408 varied.
Dementsprechend umfasst der Annäherungssensor 1414, wie in der in 7 gezeigten Ausführungsform ferner dargestellt ist, einen Magnetfeldsensor 1482, konkret einen linearen Hall-Effekt-Sensor, der in einer im Allgemeinen zu der horizontalen Ebene, auf der sich das Element 1404 um den Abstandhalter 1408 dreht, parallel verlaufenden Ebene angeordnet ist. Es ist jedoch angedacht, dass der Magnetfeldsensor 1482 alternativ dazu an einer anderen Stelle oder in einer anderen Ausrichtung relativ zu dem Abstandhalter 1408 angeordnet sein kann, um variierte und unterscheidbare Spannungsausgaben bei Drehung des Elements 1404 relativ zu dem Abstandhalter 1408 bereitzustellen.Accordingly, the proximity sensor includes 1414 as in the 7 shown embodiment, a magnetic field sensor 1482 , Specifically, a linear Hall effect sensor, in a generally to the horizontal plane on which the element 1404 around the spacer 1408 rotates, parallel plane is arranged. However, it is contemplated that the magnetic field sensor 1482 alternatively at a different location or in a different orientation relative to the spacer 1408 may be arranged to vary and distinguishable voltage outputs upon rotation of the element 1404 relative to the spacer 1408 provide.
Unter Bezugnahme auf die 6 und 8 ist der Anhänger 110 aus der in 7 gezeigten, im Wesentlichen liniengleichen Position in eine in 8 gezeigte, rechtsseitige Ausrichtung mit einem ersten Gelenkswinkel 1484 und eine in 9 gezeigte, linksseitige Ausrichtung mit einem zweiten Gelenkswinkel 1486 weggeschwenkt. Wie in 8 gezeigt, dreht das Verbindungselement 1412 das Element 1404 mit der Winkeländerung des Anhängers 110 relativ zum Fahrzeug 100. Bei der Drehung in den ersten Gelenkswinkel 1484 bewegt sich der Magnetteil 1472 des Elements 1404 vom Kreuzen einer mittleren Stelle 1488 des Magnetfeldsensors 1482 (7) zum Kreuzen einer vorderen Stelle 1490 des Magnetfeldsensors 1482. Der Magnetfeldsensor 1482 gibt an der vorderen Stelle 1490 eine niedrigere Spannung aus als an der mittleren Stelle 1488, sodass die Differenz messbar und in den ersten Gelenkswinkel 1484 umwandelbar ist, der im Allgemeinen genau mit dem Gelenkswinkel γ zwischen dem Fahrzeug 100 und dem Anhänger 110 korreliert.With reference to the 6 and 8th is the trailer 110 from the in 7 shown, substantially line - like position in a 8th shown, right-sided alignment with a first joint angle 1484 and one in 9 shown left-sided alignment with a second hinge angle 1486 pivoted away. As in 8th shown, rotates the connecting element 1412 the element 1404 with the angle change of the trailer 110 relative to the vehicle 100 , When turning in the first joint angle 1484 the magnetic part moves 1472 of the element 1404 from crossing a middle spot 1488 of the magnetic field sensor 1482 ( 7 ) for crossing a front spot 1490 of the magnetic field sensor 1482 , The magnetic field sensor 1482 gives at the front 1490 a lower voltage than at the middle point 1488 so that the difference is measurable and in the first joint angle 1484 generally converts exactly with the joint angle γ between the vehicle 100 and the trailer 110 correlated.
Alternativ dazu wird in 9 bei Drehung in den zweiten Gelenkswinkel 1486 der Magnetteil 1472 des Elements 1404 gedreht, sodass der Magnetteil 1472 den Annäherungssensor 1414 an einer rückwärtigen Stelle 1492 kreuzt. Der lineare Hall-Effekt-Sensor ist in der gezeigten Ausführungsform zum Abfühlen der kreuzenden Stelle des Magnetteils 1472 auf der horizontalen Ebene des Hall-Effekt-Sensors konfiguriert. Dementsprechend gibt der lineare Hall-Effekt-Sensor in der rechtsseitigen Ausrichtung eine im Wesentlichen niedrigere Spannung aus als in der linksseitigen Ausrichtung, was einem kleinen Ausgabewert wie in 9 gezeigt und einem größeren Ausgabewert wie in 8 gezeigt entspricht, wodurch die Steuerung der Gelenkswinkelsensoranordnung 1400 konfiguriert ist, einen größeren Ausgabewert in 7 mit einer rechtsseitigen Ausrichtung des Anhängers 110 und einen geringeren Ausgabewert als die liniengleiche Ausrichtung mit einer linksseitigen Ausrichtung des Anhängers 110 zu korrelieren. Dementsprechend fühlt der Magnetfeldsensor die Feldstärke des Magneten ab, die mit der gedrehten Position des Elements 1404 relativ zu dem Gehäuse 1402 entspricht, wodurch die gedrehte Position dazu verwendet wird, den Gelenkswinkel γ zwischen dem Anhänger 110 und dem Fahrzeug 100 zu bestimmen. Es versteht sich auch, dass der Annäherungssensor 1414 in zusätzlichen Ausführungsform der Gelenkswinkelsensoranordnung 1400 ein Potentiometer, einen kapazitiven Sensor, einen induktiven Sensor und andere vorstellbare Sensoren, wie allgemein von Fachleuten verstanden, umfassen kann.Alternatively, in 9 when turning into the second joint angle 1486 the magnetic part 1472 of the element 1404 turned so that the magnet part 1472 the proximity sensor 1414 at a rear point 1492 crosses. The linear Hall effect sensor is in the illustrated embodiment for sensing the intersection of the magnetic part 1472 configured on the horizontal plane of the Hall effect sensor. Accordingly, the linear Hall effect sensor outputs a substantially lower voltage in the right-side orientation than in the left-side orientation, which is a small output value as in FIG 9 shown and a larger output value as in 8th shown, whereby the control of the joint angle sensor arrangement 1400 is configured to have a larger output value in 7 with a right-sided orientation of the trailer 110 and a lower output value than the line-like alignment with a left-side orientation of the trailer 110 to correlate. Accordingly, the magnetic field sensor senses the field strength of the magnet with the rotated position of the element 1404 relative to the housing 1402 corresponds, whereby the rotated position is used, the joint angle γ between the trailer 110 and the vehicle 100 to determine. It is also understood that the proximity sensor 1414 in additional embodiment of the joint angle sensor assembly 1400 a potentiometer, a capacitive sensor, an inductive sensor, and other conceivable sensors, as generally understood by those skilled in the art.
Es versteht sich, dass Variationen und Modifikationen an der oben genannten Struktur vorgenommen werden können, ohne von der Konzeption der vorliegenden Erfindung abzuweichen, und ferner versteht sich, dass diese Konzeption von den folgenden Patentansprüchen abgedeckt sein soll, sofern diese Patentansprüche nicht durch ihre Diktion ausdrücklich etwas anderes vorgeben.It should be understood that variations and modifications may be made to the above structure without departing from the concept of the present invention, and it is further understood that this conception should be covered by the following claims, unless expressly stated by way of derogation pretend something else.
