DE102015112053A1

DE102015112053A1 - Anhängerschlingerwarnsystem und -verfahren

Info

Publication number: DE102015112053A1
Application number: DE102015112053.4A
Authority: DE
Inventors: Erick Michael Lavoie
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2014-07-28
Filing date: 2015-07-23
Publication date: 2016-01-28
Also published as: US20160023525A1; US9963004B2

Abstract

Ein Anhängerschlingerwarnsystem gemäß einer Ausführungsform beinhaltet einen Kupplungswinkelsensor zum Erfassen eines Kupplungswinkels zwischen einem Fahrzeug und einem Anhänger. Das Anhängerschlingerwarnsystem beinhaltet einen Fahrzeugsensor zum Erfassen eines dynamischen Parameters des Fahrzeugs, wie einer Lenkwinkelrate oder einer Gierrate des Fahrzeugs. Des Weiteren beinhaltet das Anhängerschlingerwarnsystem einen Controller, der ein Warnsignal erzeugt, wenn der Kupplungswinkel in einer Größenordnung oszilliert, die einen Warngrenzwert übersteigt, und der dynamische Parameter im Wesentlichen konstant ist.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die hierin gemachte Offenbarung betrifft allgemein aktive Sicherheitstechnologien in Fahrzeugen und ganz besonders ein Anhängerschlingerwarnsystem, das mit einem Kupplungswinkelsensor konfiguriert ist.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Es wird allgemein verstanden, dass ein Anhänger schlingern kann, wenn das Zugfahrzeug vorwärts fährt. Dies kann aus mehreren Gründen auftreten, einschließlich dessen, dass der Anhänger einer Seitenkraft, wie Wind, unterliegt, der Gewichtsverteilung auf dem Anhänger oder dass die Kupplungsverbindung unausgewogen ist, die Anhängerreifen sich in einem schlechten Zustand befinden und das Fahrzeug eine bestimmte Geschwindigkeit überschreitet. Diese Gründe für ein Anhängerschlingern können bei bestimmten kinematischen Faktoren überhöht sein, wie wenn die Länge des Anhängers unverhältnismäßig zu dem Radstand des Fahrzeugs ist. Dementsprechend ist es erwünscht, dass der Fahrer sich einer Schlingerbewegung des Anhängers bewusst ist, da eine derartige Schlingerbewegung bewirken kann, dass der Anhänger sich außerhalb eines beabsichtigten Wegs bewegt, und außerdem eine Fahrzeuginstabilität bewirken kann.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Gemäß einem Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Anhängerschlingerwarnsystem einen Kupplungswinkelsensor zum Erfassen eines Kupplungswinkels zwischen einem Fahrzeug und einem Anhänger. Das Anhängerschlingerwarnsystem beinhaltet außerdem einen Fahrzeugsensor zum Erfassen eines dynamischen Parameters des Fahrzeugs. Des Weiteren beinhaltet das Anhängerschlingerwarnsystem einen Controller, der ein Warnsignal erzeugt, wenn der dynamische Parameter im Wesentlichen konstant ist und der Kupplungswinkel in einer Größenordnung oszilliert, die einen Warngrenzwert übersteigt.
Gemäß einem anderen Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Anhängerschlingerwarnsystem einen Kupplungswinkelsensor, der einen Kupplungswinkel zwischen einem Fahrzeug und einem Anhänger erfasst. Das Anhängerschlingerwarnsystem beinhaltet außerdem einen Controller, der ein Oszillationsmodul und ein Warnmodul aufweist. Das Oszillationsmodul bestimmt eine Größenordnung der Oszillation des Kupplungswinkels um einen zentralen Winkel herum. Das Warnmodul erzeugt ein Warnsignal, wenn die Größenordnung einen Warngrenzwert übersteigt und der zentrale Winkel im Wesentlichen konstant ist.
Gemäß noch einem anderen Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Verfahren zum Bereitstellen einer Anhängerschlingerwarnung das Erfassen eines Kupplungswinkels zwischen einem Fahrzeug und einem Anhänger. Das Verfahren beinhaltet außerdem das Erfassen eines dynamischen Parameters des Fahrzeugs. Des Weiteren beinhaltet das Verfahren das Erzeugen eines Warnsignals auf der Basis dessen, dass der dynamische Parameter im Wesentlichen konstant ist und der Kupplungswinkel in einer Größenordnung oszilliert, die einen Warngrenzwert übersteigt.
Diese und andere Gesichtspunkte, Gegenstände und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden Fachmänner beim Studieren der folgenden Spezifikation, Ansprüche und angefügten Zeichnungen verstehen und zu schätzen wissen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
In den Zeichnungen:
1 ist eine perspektivische Draufsicht eines Fahrzeugs, das an einem Anhänger mit einer Ausführungsform eines Kupplungswinkelsensors angebracht ist;
2 ist ein Blockdiagramm, das eine Ausführungsform eines Anhängerschlingerwarnsystems mit dem Kupplungswinkelsensor, einem Controller und Fahrzeugwarnvorrichtung neben anderen Komponenten darstellt;
3 ist ein schematisches Diagramm, das die Geometrie eines Fahrzeugs und eines Anhängers, die mit einem zweidimensionalen X-Y-Koordinatensystem überlagert ist, die Variablen identifiziert, die zum Bestimmen einer kinematischen Beziehung des Fahrzeugs und des Anhängers verwendet werden, gemäß einer Ausführungsform darstellt;
4 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Verfahren zum Bestimmen eines Kupplungswinkels mit einer Kupplungswinkelüberwachungsroutine gemäß einer Ausführungsform darstellt;
5 ist ein Ablaufdiagramm, das eine Ausführungsform einer Warnroutine zum Bereitstellen einer Anhängerschlingerwarnung darstellt;
6 ist ein grafisches Diagramm, das unterschiedliche Kupplungswinkelausgaben im Zeitverlauf, einen Warngrenzwert und einen zweiten Grenzwert gemäß einer Ausführungsform darstellt;
7 ist ein Ablaufdiagramm, das eine zusätzliche Ausführungsform einer Warnroutine zum Bereitstellen einer Anhängerschlingerwarnung darstellt;
8 ist ein Diagramm einer abgebildeten Szene, die eine Kupplungsverbindung in einem ersten Winkel zwischen einem Fahrzeug und einem Anhänger zum Bereitstellen des Warnsignals und Überwachen des Anhängerschlingerns zeigt;
9 ist ein Diagramm der abgebildeten Szene, wie in 8 dargestellt, die die Kupplungsverbindung in einem zweiten Winkel zeigt; und
10 ist ein Ablaufschema eines Kupplungswinkelanzeigeverfahrens gemäß einer Ausführungsform.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Für die Zwecke der Beschreibung hierin versteht es sich, dass das offenbarte Anhängerschlingerwarnsystem und die verwandten Verfahren verschiedene alternative Ausführungsformen und Ausrichtungen annehmen können, außer wenn das Gegenteil ausdrücklich angegeben ist. Es versteht sich außerdem, dass die spezifischen Vorrichtungen und Vorgänge, die in den angehängten Zeichnungen dargestellt und in der folgenden Spezifikation beschrieben sind, lediglich beispielhafte Ausführungsformen der in den angefügten Ansprüchen definierten erfinderischen Konzepte sind. Obwohl verschiedene Gesichtspunkte des Anhängerschlingerwarnsystems und der verwandten Verfahren unter Bezugnahme auf eine bestimmte veranschaulichende Ausführungsform beschrieben sind, ist die offenbarte Erfindung nicht auf derartige Ausführungsformen beschränkt und zusätzliche Modifikationen, Anwendungen und Ausführungsformen können umgesetzt werden, ohne von der offenbarten Erfindung abzuweichen. Folglich sollten spezifische Abmessungen und andere physische Charakteristika in Bezug auf die hierin offenbarten Ausführungsformen nicht als einschränkend angesehen werden, außer wenn die Ansprüche ausdrücklich etwas anderes angeben.
Unter Bezugnahme auf die 1–10 bezeichnet die Bezugsziffer 10 im Allgemeinen ein Anhängerschlingerwarnsystem für ein Fahrzeug 12, das einen Anhänger 14 zieht, indem ein Kupplungswinkel γ zwischen dem Fahrzeug 12 und dem Anhänger 14 überwacht wird. Um die Position des Anhängers 14 in Bezug auf das Fahrzeug 12 zu überwachen, kann das Anhängerschlingerwarnsystem 10 ein Sensorsystem 16 beinhalten, das den Kupplungswinkel γ zwischen dem Anhänger 14 und dem Fahrzeug 12 erfasst und das im Allgemeinen als ein Kupplungswinkelsensor 18 bezeichnet werden kann. Um inakzeptable Anhängerzustände zu vermeiden, wie Schlingern mit einer Frequenz, die größer als ein zulässiger Grenzwert ist, können der Kupplungswinkel γ und verwandte Informationen von dem Kupplungswinkelsensor 18 überwacht und mit einer Warnroutine 20 verarbeitet werden, um dem Fahrer ein Kupplungswinkelwarnsignal bereitzustellen. Das Anhängerschlingerwarnsystem 10 gemäß einer Ausführungsform stellt außerdem einen Lenkwinkelsensor 24 bereit, der eine Lenkwinkelrate von gelenkten Rädern 26 des Fahrzeugs 12 erfasst. Das Anhängerschlingerwarnsystem 10 kann ein Warnsignal erzeugen, wenn die Lenkwinkelrate im Wesentlichen null ist und der Kupplungswinkel γ nicht im Wesentlichen konstant ist oder anderweitig oszilliert, was auf ein Anhängerschlingern hinweist. Eine zusätzliche Ausführungsform des Anhängerschlingerwarnsystems 10 kann einen Gierratensensor 58 zum Erfassen einer Gierrate des Fahrzeugs 12 beinhalten, wodurch ein Warnsignal erzeugt werden kann, wenn die Gierrate im Wesentlichen konstant ist und der Kupplungswinkel γ in einer Größenordnung oszilliert, die einen Warngrenzwert übersteigt. Des Weiteren können alternative Ausführungsformen des Anhängerschlingerwarnsystems 10 einen zentralen Winkel bestimmen, um den herum der Kupplungswinkel γ oszilliert. In einer derartigen Ausführungsform kann ein Warnsignal erzeugt werden, wenn der zentrale Winkel im Wesentlichen konstant ist und die Größenordnung der Oszillation einen Warngrenzwert 28 übersteigt. Dementsprechend kann in einer Ausführungsform ein Warnsignal, das auf ein Anhängerschlingern hinweist, auf der Basis des Kupplungswinkels γ und eines dynamischen Parameters des Fahrzeugs, wie dem Lenkwinkel oder der Gierrate, der von einem Fahrzeugsensor erfasst wird, die dem Lenkwinkelsensor 24 oder dem Gierratensensor 58, erzeugt werden.
Unter Bezugnahme auf die in 1 gezeigten Ausführungsform ist das Fahrzeug 12 eine Kleinlastwagen-Ausführungsform, die mit einer Ausführungsform des Anhängerschlingerwarnsystems 10 zum Überwachen des Anhängers 14, der an dem Fahrzeug 12 angebracht ist, auf seitliche Bewegung, wie eine oszillierende Anhängerbewegung oder ein Anhängerschlingern, ausgestattet ist. Insbesondere ist das Fahrzeug 12 schwenkbar an einer Ausführungsform des Anhängers 14 angebracht, der ein Kastengehäuse 30 mit einem umschlossenen Frachtbereich 32, eine einzige Achse mit einer rechten Radanordnung und einer linken Radanordnung und eine Deichsel 34 aufweist, die sich längs nach vorne von dem umschlossenen Frachtbereich 32 erstreckt. Der dargestellte Anhänger 14 weist außerdem ein Anhängerkupplungsverbindungsglied in der Form einer Kuppleranordnung 36, das mit einem Fahrzeugkupplungsverbindungsglied in der Form eines Kugelkopfs 38 verbunden ist. Die Kuppleranordnung 36 hakt sich auf dem Kugelkopf 38 ein, um eine Schwenkkugelgelenkverbindung 40 bereitzustellen, die die Beweglichkeit des Kupplungswinkels γ ermöglicht. Man sollte zu schätzen wissen, dass zusätzliche Ausführungsformen des Anhängers 14 alternativ dazu mit dem Fahrzeug 12 gekoppelt werden können, um eine Schwenkverbindung bereitzustellen, wie durch Verbinden mit einem Verbindungsglied eines fünften Rads. Es wird auch in Erwägung gezogen, dass zusätzliche Ausführungsformen des Anhängers mehr als eine Achse beinhalten können und verschiedene Formen und Größen aufweisen können, die für unterschiedliche Lasten und Gegenstände, wie einen Bootanhänger oder einen Pritschenanhänger, konfiguriert sind.
Noch immer unter Bezugnahme auf 1 beinhaltet das Sensorsystem zum Erfassen des Kupplungswinkels γ in der dargestellten Ausführungsform einen sichtbasierten Kupplungswinkelsensor 18, der einen Bildwandler 42 (z. B. eine Videobildkamera) an dem Fahrzeug einsetzt. Der Bildwandler 42 kann sich in der Nähe einer oberen Region der Fahrzeugheckklappe 44 am Heck des Fahrzeugs 12 befinden, wie gezeigt, so dass der Bildwandler 42 in Bezug auf die Deichsel 34 des Anhängers 14 erhöht sein kann. Der dargestellte Bildwandler 42 weist ein Abbildungssichtfeld 46 auf, das so angeordnet und ausgerichtet ist, dass er ein oder mehrere Bilder des Anhängers 14 aufnimmt, einschließlich einer abgebildeten Szene 48 (8–9) der Kupplungsverbindung und/oder einer abgebildeten Szene einer oder mehrerer gewünschter Zielplatzierungszonen für mindestens ein zu sicherndes Ziel 50. Obwohl in Erwägung gezogen wird, dass der Bildwandler 42 Bilder des Anhängers 14 ohne ein Ziel 50 aufnehmen kann, um den Kupplungswinkel γ zu bestimmen, beinhaltet das Anhängerschlingerwarnsystem 10 in der dargestellten Ausführungsform ein Ziel 50, das auf der Deichsel des Anhängers 14 platziert ist, um dem Anhängerschlingerwarnsystem 10 zu ermöglichen, Informationen, die mittels Bildaufnahme bezogen wurden, zum Verarbeiten einer Kupplungswinkelüberwachungsroutine zu nutzen, um den Kupplungswinkel γ zu bestimmen. Der dargestellte Bildwandler 42 kann beispielsweise eine Videobildkamera beinhalten, die wiederholt aufeinander folgende Bilder des Anhängers 14 aufnimmt, die verarbeitet werden können, um das Ziel 50 und seinen Platz in Bezug auf das Fahrzeug 12 zur Bestimmung einer Bewegung des Anhängers 14 und des entsprechenden Kupplungswinkels γ zu identifizieren, wie hierin ausführlicher beschrieben ist. Man sollte zu schätzen wissen, dass der Bildwandler 42 eine oder mehrere Videobildkameras beinhalten kann und sich an anderen Plätzen an dem Fahrzeug 12 befinden kann, um Bilder des Anhängers 14 und der gewünschten Zielplatzierungszone, wie an einer Fahrgastzelle 52 des Fahrzeugs 12, befinden kann, um Bilder eines Schwanenhalsaufliegers aufzunehmen. Darüber hinaus wird in Erwägung gezogen, dass zusätzliche Ausführungsformen des Kupplungswinkelsensors 18 und des Sensorsystems 16 zum Bereitstellen des Kupplungswinkels γ ein bzw. einen oder eine Kombination eines Potentiometers, eines magnetbasierten Sensors, eines optischen Sensors, eines Näherungssensors, eines Drehsensors, eines kapazitiven Sensors, eines induktiven Sensors oder eines mechanikbasierten Sensors, wie einer mechanische Sensoranordnung, die an der Schwenkkugelgelenkverbindung 40 montiert ist, eines Gierratensensors an dem Anhänger 14 und dem Fahrzeug 12, Energiewandlern eines Rückwärtsfahrhilfssystems, eines Toter-Winkel-Systems und/oder eines Querverkehrwarnsystems und anderen vorstellbaren Sensoren oder Anzeigern des Kupplungswinkels γ beinhalten können, um den sichtbasierten Kupplungswinkelsensor 18 zu ergänzen oder anstelle dieses verwendet zu werden.
Unter Bezugnahme auf die Ausführungsform des Anhängerschlingerwarnsystems 10, das in 2 gezeigt ist, stellt der Kupplungswinkelsensor 18 den erfassten Kupplungswinkel γ dem Anhängerschlingerwarnsystem 10 bereit. Wie erwähnt kann eine Ausführungsform des Kupplungswinkelsensors 18 einen Bildwandler 42 zum Aufnehmen von Bildern des Anhängers 14 beim Ermitteln des Kupplungswinkels γ beinhalten. Die dargestellte Ausführungsform des Anhängerschlingerwarnsystems 10 empfängt auf ähnliche Weise mit dem Fahrzeugstatus zusammenhängende Informationen von zusätzlichen Fahrzeugsensoren 54. Diese Informationen können eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs 12 von einem Geschwindigkeitssensor 56 und eine Gierrate des Fahrzeugs 12 von einem Giersensor 58 beinhalten. Es wird in Erwägung gezogen, dass die mit dem Fahrzeugstatus zusammenhängenden Informationen in zusätzlichen Ausführungsform außerdem Positionierungsinformationen von einer Positionierungsvorrichtung, wie einem globalen Positionierungssystem (GPS), beinhalten können, um eine Koordinatenlage des Fahrzeugs 12 und/oder des Anhängers 14 zu bestimmen. Des Weiteren ist es vorstellbar, dass der Kupplungswinkelsensor 18 und andere Fahrzeugsensoren 54 und Vorrichtungen Sensorsignale oder andere Informationen, wie Näherungssensorsignale oder aufeinander folgende Bilder des Anhängers 14, bereitstellen können, die ein Controller des Anhängerschlingerwarnsystems 10 mit verschiedenen Routinen verarbeiten kann, um einen Wert oder eine andere Anzeige des Kupplungswinkels oder des Bereichs von Kupplungswinkeln zu bestimmen.
Wie des Weiteren in 2 gezeigt, ist eine Ausführungsform des Anhängerschlingerwarnsystems 10 in Kommunikation mit einem Servolenksystem 60 des Fahrzeugs 12, um die gelenkten Räder 26 (1) des Fahrzeugs 12 zu betreiben. In der dargestellten Ausführungsform ist das Servolenksystem 60 ein elektrisches Servolenksystem (EPAS-System), das einen Lenkwinkelsensor 24 zum Erfassen des Lenkwinkels beinhaltet, der als die Winkelausrichtung der gelenkten Räder 26 des Fahrzeugs 12 von einer Längsausrichtung weg definiert sein kann. Der Lenkwinkel wird einem Controller 62 des Anhängerschlingerwarnsystems 10 zum Bestimmen, wann das Warnsignal erzeugt werden soll, bereitgestellt. Das Servolenksystem 60 kann außerdem einen elektrischen Lenkmotor zum autonomen Drehen der gelenkten Räder 26 auf einen Lenkwinkel auf der Basis eines Lenkbefehls beinhalten. Der Lenkbefehl kann von dem Anhängerschlingerwarnsystem 10 zum autonomen Lenken des Fahrzeugs 12 bereitgestellt werden, um Auswirkungen eines erfassten Anhängerschlingerns zu verringern, und der Lenkbefehl kann manuell mittels einer Drehposition (z. B. Lenkradwinkel) eines Lenkrads 64 (1) bereitgestellt werden. In der dargestellten Ausführungsform ist das Lenkrad 64 des Fahrzeugs 12 mechanisch mit den gelenkten Rädern 26 des Fahrzeugs 12 gekoppelt, so dass das Lenkrad 64 sich in Übereinstimmung mit den gelenkten Rädern 26 bewegt, wodurch ein manueller Eingriff auf das Lenkrad 64 während eines autonomen Lenkens verhindert wird. Dementsprechend kann ein Drehmomentsensor an dem Servolenksystem 60 vorgesehen werden, um ein Drehmoment an dem Lenkrad 64 zu erfassen, das von einer autonomen Steuerung der gelenkten Räder 26 nicht erwartet wird und folglich auf einen manuellen Eingriff hinweist.
Noch immer unter Bezugnahme auf die in 2 dargestellte Ausführungsform kann ein Fahrzeugbremssteuersystem 66 auch mit dem Controller 62 kommunizieren, um Bremsbefehle zum Senken der Geschwindigkeit des Fahrzeugs zu empfangen und dem Anhängerschlingerwarnsystem 10 Bremsinformationen, wie die Raddrehzahl, bereitzustellen. Fahrzeuggeschwindigkeitsinformationen können beispielsweise aus einzelnen Raddrehzahlen bestimmt werden, wie sie von dem Bremssteuersystem 66 überwacht werden. Die Fahrzeuggeschwindigkeit kann auch von einem Antriebsstrangsteuersystem 68, dem Geschwindigkeitssensor 56 und einer Positionierungsvorrichtung neben anderen vorstellbaren Mitteln bestimmt werden. In einigen Ausführungsformen können einzelne Raddrehzahlen auch dazu verwendet werden, eine Gierrate des Fahrzeugs, die dem Anhängerschlingerwarnsystem 10 bereitgestellt werden kann, alternativ oder zusätzlich zu dem Giersensor 58, zur Verwendung beim Bestimmen, wann ein Warnsignal, das auf ein Anhängerschlingern hinweist, oder korrigierende Lenkbefehle erzeugt werden sollen, zu bestimmen. Das Antriebsstrangsteuersystem 68, wie in der in 2 dargestellten Ausführungsform gezeigt, kann auch mit dem Anhängerschlingerwarnsystem 10 zum Regulieren der Geschwindigkeit und der Beschleunigung des Fahrzeugs 12 zusammenwirken. Wie oben erwähnt kann die Regulierung der Geschwindigkeit des Fahrzeugs 12 erforderlich sein, um das Potential oder die Schwere eines Anhängerschlingerns zu begrenzen.
Unter fortgesetzter Bezugnahme auf 2 kann das Anhängerschlingerwarnsystem 10 in der dargestellten Ausführungsform mit einer oder mehreren Vorrichtungen kommunizieren, einschließlich Fahrzeugwarnvorrichtungen 70, die dazu verwendet werden können, den Fahrer des Fahrzeugs in einer Vielfalt von Formen zu warnen. Die Fahrzeugwarnvorrichtungen 70 können beispielsweise das erzeugte Warnsignal dazu nutzen, sichtbare, hörbare und tastbare Warnungen zu veranlassen. Daher können die Fahrzeugwarnvorrichtungen 70 Leuchten 72 beinhalten, wie externe Bremsleuchten und Warnblinkanlagen sowie interne Armaturenbeleuchtungen und Spiegelbeleuchtungen. Zudem können die Fahrzeugwarnvorrichtungen 70 in Bezug auf hörbare Warnungen einen Lautsprecher 74 im Innenraum oder auf der Außenseite des Fahrzeugs beinhalten. In Bezug auf eine tastbare oder haptische Warnung können die Fahrzeugwarnvorrichtungen 70 eine Vielfalt von Einrichtungen beinhalten, wie das Lenkrad, einen Fahrersitz und/oder andere Fahrzeugvorrichtungen. Zusätzlich dazu kann das Anhängerschlingerwarnsystem 10 Warnungen und andere Informationen einer Mensch-Maschinen-Schnittstelle (MMS) 76 für das Fahrzeug 12 übermitteln, die eine Fahrzeuganzeige 78 beinhaltet, wie eine an der Mittelsäule montierte Navigations- und/oder Unterhaltungsanzeige (1). Des Weiteren kann das Anhängerschlingerwarnsystem 10 mittels drahtloser Kommunikation mit einer anderen Ausführungsform der MMS 76 kommunizieren, wie mit einer oder mehreren in der Hand gehaltenen oder tragbaren Vorrichtungen, einschließlich einem oder mehreren Smartphones. Die tragbare Vorrichtung kann auch die Anzeige 78 zum Anzeigen eines oder mehrerer Bilder und anderer sichtbarer Warnungen an einen Benutzer beinhalten. Die tragbare Vorrichtung kann beispielsweise ein oder mehrere Bilder des Anhängers 14 und die aktuelle Kupplungswinkelanlenkung auf der Anzeige anzeigen. Zusätzlich dazu kann die tragbare Vorrichtung Feedback-Informationen, wie hörbare und tastbare Warnungen, bereitstellen.
Noch immer unter Bezugnahme auf die in 2 gezeigte Ausführungsform ist der Controller 62 mit einem Mikroprozessor 80 konfiguriert, um Logik und Routinen zu verarbeiten, die in einem Speicher 82 gespeichert sind, und die Informationen von dem Kupplungswinkelsensor 18, dem Servolenksystem 60, dem Fahrzeugbremssteuersystem 66, dem Antriebsstrangsteuersystem 68 und anderen Fahrzeugsensoren 54 und -vorrichtungen empfangen. Wie oben angeführt kann der Controller den Kupplungswinkel und verwandte Informationen von dem Kupplungswinkelsensor 18 oder eine andere Eingabe verarbeiten, um ein Warnsignal zu erzeugen, wobei genügend Zeit für den Fahrer bleibt, auf einen inakzeptablen Anhängerzustand, wie ein Anhängerschlingern, zu reagieren. Es wird hierin offenbart, dass das Anhängerschlingerwarnsystem 10 ein Warnsignal entsprechend einer Benachrichtigung über ein tatsächliches, bevorstehendes und/oder voraussichtliches Anhängerschlingern abzugeben. Der Controller 62 kann zusätzlich oder alternativ dazu Fahrzeugbrems- und/oder -lenkbefehle zum Korrigieren oder Verringern des Anhängerschlingerns erzeugen. Der Controller 62 kann den Mikroprozessor 80 und/oder andere analoge und/oder digitale Schaltkreise zum Verarbeiten einer oder mehrerer Routinen beinhalten. Außerdem kann der Controller 62 den Speicher 82 zum Speichern einer oder mehrerer Routinen beinhalten, einschließlich einer Kupplungswinkelüberwachungsroutine 84 und der Warnroutine 20. Man sollte zu schätzen wissen, dass der Controller 62 ein eigenständiger dedizierter Controller sein kann oder ein gemeinsam genutzter Controller sein kann, der mit anderen Steuerfunktionen integriert ist, wie mit dem Sensorsystem 16, dem Servolenksystem 60 und anderen vorstellbaren zum Fahrzeug internen oder externen Fahrzeugsteuersystemen integriert.
Unter Bezugnahme auf 3 wenden wir uns nun einer Diskussion von Fahrzeug- und Anhängerinformationen und -parametern zu, die dazu verwendet werden, eine kinematische Beziehung zwischen dem Anhänger 14 und dem Lenkwinkel des Fahrzeugs 12, das den Anhänger 14 zieht, zu berechnen, was für ein Anhängerschlingerwarnsystem 10 wünschenswert sein kann, das gemäß einigen Ausführungsformen konfiguriert ist, einschließlich zur Verwendung beim Erzeugen korrigierender Lenkbefehle. Um eine derartige kinematische Beziehung zu erzielen, können bestimmte Annahmen in Bezug auf Parameter, die mit dem Fahrzeug-/Anhängersystem assoziiert sind, gemacht werden. Beispiele derartiger Annahmen beinhalten, dass die Räder des Fahrzeugs 12 und des Anhängers 14 einen vernachlässigbaren (z. B. keinen) Schlupf haben, die Reifen des Fahrzeugs 12 eine vernachlässigbare (z. B. keine) laterale Nachgiebigkeit haben, die Reifen des Fahrzeugs 12 und des Anhängers 14 eine vernachlässigbare (z. B. keine) Verformung haben, die Aktordynamik des Fahrzeugs 12 vernachlässigbar ist und das Fahrzeug 12 und der Anhänger 14 vernachlässigbare (z. B. keine) Roll- oder Nickbewegungen zeigen, neben anderen vorstellbaren Faktoren mit dem Potential, eine Auswirkung auf das Steuern des Anhängers 14 mit dem Fahrzeug 12 zu haben, sind jedoch nicht darauf beschränkt.
Wie in 3 gezeigt basiert die kinematische Beziehung für ein System, das durch ein Fahrzeug 12 und einen Anhänger 14 definiert ist, auf verschiedenen Parametern, die mit dem Fahrzeug 12 und dem Anhänger 14 assoziiert sind. Diese Parameter beinhalten:

δ:: Lenkwinkel an gelenkten Vorderrädern des Fahrzeugs 12;
α:: Gierwinkel des Fahrzeugs 12;
β:: Gierwinkel des Anhängers 14;
γ:: Kupplungswinkel (γ = β – α);
W:: Radstand des Fahrzeugs 12;
L:: Länge zwischen Kupplungspunkt und Hinterachse des Fahrzeugs 12;
D:: Abstand zwischen Kupplungspunkt und Achse des Anhängers 14 oder effektive Achse für einen Anhänger 14 mit mehreren Achsen (die Achsenlänge kann ein Äquivalent sein) und
r₂:: Krümmungsradius für den Anhänger 14.

Eine Ausführungsform einer kinematischen Beziehung zwischen dem Krümmungsradius r₂ des Anhängerwegs am Mittelpunkt einer Achse des Anhängers 14,
dem Lenkwinkel δ der gelenkten Räder 26 des Fahrzeugs 12 und dem Kupplungswinkel γ kann in der im Folgenden bereitgestellten Gleichung ausgedrückt werden. Wenn der Kupplungswinkel γ bereitgestellt wird, kann daher die Krümmung κ₂ des Anhängerwegs auf der Basis des Regulierens des Lenkwinkels δ gesteuert werden (wobei β . die Anhängergierrate ist η . die Anhängergeschwindigkeit ist).
Diese Beziehung kann ausgedrückt werden, um den Lenkwinkel δ in Abhängigkeit von der Krümmung κ₂ des Anhängerwegs und dem Kupplungswinkel γ bereitzustellen.
Dementsprechend sind für eine bestimmte Fahrzeug-Anhänger-Kombination bestimmte Parameter (z. B., D, W und L) der kinematischen Beziehung konstant und werden als bekannt angenommen. V ist die Längsgeschwindigkeit und g ist die Beschleunigung aufgrund der Schwerkraft. K ist ein geschwindigkeitsabhängiger Parameter, der, wenn er auf null eingestellt ist, die Berechnung des Lenkwinkels von der Fahrzeuggeschwindigkeit unabhängig macht. Fahrzeugspezifische Parameter der kinematischen Beziehung können beispielsweise in einem elektronischen Steuersystem des Fahrzeugs 12 vordefiniert werden und anhängerspezifische Parameter der kinematischen Beziehung können von einem Fahrer der Fahrzeugs 12 eingegeben, aus dem erfassten Anhängerverhalten als Reaktion auf Fahrzeuglenkbefehle bestimmt oder anderweitig aus Signalen, die von dem Anhänger 14 bereitgestellt werden, bestimmt werden. Durch die Verwendung der Gleichung zum Bereitstellen eines Lenkwinkels kann ein entsprechender Lenkbefehl durch die Krümmungsroutine 98 zum Steuern des Servolenksystems 60 des Fahrzeugs 12 erzeugt werden.
Nun unter Bezugnahme auf 4 wird die Kupplungswinkelüberwachungsroutine 84 gemäß einer Ausführungsform dargestellt. In dieser Ausführungsform wird in Schritt 86 die Kupplungswinkelüberwachungsroutine dadurch initiiert, dass die Zündung des Fahrzeugs 12 eingeschaltet wird und die Gangschaltung aus der Parkstellung heraus bewegt wird, obwohl verschiedene alternative Fahrzeugzustände die Routine initiieren können. Bei Initiieren der Kupplungswinkelüberwachungsroutine 84 werden die Abmessungen des Anhängers 14 und die Lage des Ziels 50 auf dem Anhänger 14 in Schritt 88 dem Controller 62 bereitgestellt. Es wird in Erwägung gezogen, dass die Abmessungen des Anhängers 14 autonom mit Sensormesswerten bestimmt werden können oder möglicherweise in einigen Ausführungsformen des Anhängerschlingerwarnsystems 10 nicht erforderlich sind. Auf ähnliche Weise kann die Ziellage mit Bildverarbeitung automatisch bestimmt werden. In der dargestellten Ausführungsform wird jedoch die Lage des Ziels 50 auf dem Anhänger 14 mit Messungen bereitgestellt, die in das System eingegeben werden, wie mittels der MMS. Dementsprechend kann der Benutzer in Schritt 90 dazu aufgefordert werden, die Anhängerabmessungen und/oder die Zielplatzierungsmessungen bereitzustellen.
Wie in 4 gezeigt, sobald das Ziel platziert wurde und der Kupplungswinkelsensor 18 betriebsfähig ist, kann in Schritt 92 ein Bild des Ziels mit dem Bildwandler des Kupplungswinkelsensors 18 in Schritt 94 aufgenommen werden. Es wird in Erwägung gezogen, dass das aufgenommene Bild ein kontinuierlich streamendes Videobild oder ein Standbild sein kann. Sobald das Ziel identifiziert wurde, kann der Bildwandler in Schritt 96 die Position des Ziels 50 in Bezug auf das Fahrzeug ermitteln, um dann in Schritt 98 den Kupplungswinkel auf der Basis der Zielposition, der Anhängerabmessungen und etwaiger relevanter Zielplatzierungsmessungen zu bestimmen. Die Bewegung des bestimmten Kupplungswinkels kann auch berechnet und als eine Kupplungswinkelrate in Schritt 100 allein oder in Kombination mit dem aktuellen Kupplungswinkel ausgegeben werden. Diese Ausgabe kann dann in Schritt 102 dazu verwendet werden, die Warnroutine 20 des Anhängerschlingerwarnsystems 10, wie in dem in 2 dargestellten Controller 62 und dem in 5 dargestellten Ablaufschema gezeigt, gemäß einer Ausführungsform zu betreiben.
Unter Bezugnahme auf 5 ist eine Ausführungsform der Warnroutine 20 in Schritt 104 gezeigt, indem zunächst der Lenkwinkel des Fahrzeugs erfasst wird, wie mit dem Lenkwinkelsensor 24. Wenn der Lenkwinkel in Schritt 106 als konstant oder im Wesentlichen konstant bestimmt wird, fährt die Routine fort, um den Kupplungswinkel in Schritt 108 zu erfassen. Wenn der Lenkwinkel jedoch nicht konstant oder im Wesentlichen konstant ist, wird in Schritt 114 jegliches erzeugtes Anhängerschlingerwarnsignal deaktiviert und die Routine setzt das Überwachen des Lenkwinkels in den Schritten 104 und 106 fort. Sobald der Kupplungswinkel in Schritt 108 erfasst wurde, wie mittels der Kupplungswinkelüberwachungsroutine 84, wird der Kupplungswinkel in Schritt 110 überwacht, um zu bestimmen, ob er konstant oder im Wesentlichen konstant ist. Wenn der Kupplungswinkel nicht konstant oder im Wesentlichen konstant ist, kann in Schritt 112 ein Warnsignal erzeugt werden. Es ist auch vorstellbar, dass der Lenkwinkel und der Kupplungswinkel in umgekehrter Reihenfolge oder parallel überwacht werden, um auf ähnliche Weise zu bestimmen, wann ein Warnsignal erzeugt werden soll.
Wie in 6 dargestellt sind drei unterschiedliche Ausführungsformen eines oszillierenden Kupplungswinkelsignals 116, 118, 120 auf einem Graph überlagert gezeigt, wobei ein Warngrenzwert an den Linien 28 gezeigt ist und ein zweiter Grenzwert an den Linien 122 gezeigt ist, um zu bestimmen, wann die Oszillation ausreichend verringert ist, um ein Warnsignal zu deaktivieren. Wie hierin ausführlicher beschrieben ist diese Ausführungsform des Warngrenzwerts und des zweiten Grenzwerts gezeigt, um einfach das Erzeugen des Warnsignals auf der Basis der Größenordnung der Kupplungswinkelsignaloszillation (d. h. Spitzen und Täler) zu berücksichtigen, obwohl andere Ausführungsformen die Frequenz des Kupplungswinkelsignals in Kombination mit oder alternativ zu der Größenordnung berücksichtigen können. Des Weiteren können zusätzliche Ausführungsformen außerdem das Erzeugen des Warnsignals auf der Basis der Schwere des Übersteigens des Warngrenzwerts abstimmen, wie wenn die Größenordnung des Signals den Warngrenzwert eine ausgewählte Anzahl von Malen oder für eine ausgewählte Dauer übersteigt.
Nun unter Bezugnahme auf 7 ist eine zusätzliche Ausführungsform der Warnroutine 20 gezeigt, die auf ähnliche Weise das Warnsignal auf der Basis des erfassten Kupplungswinkels und des erfassten Lenkwinkels zeigt, obwohl in den Schritten 124 und 126 auf die Lenkwinkelrate dahingehend Bezug genommen wird, dass bestimmt wird, ob die Lenkwinkelrate kleiner gleich einem konstanten Lenkwinkelratengrenzwert ist, der höher als null sein kann. Nachdem bestimmt wurde, dass die Lenkwinkelrate im Wesentlichen konstant ist, wird in den Schritten 128 und 130 auf den Kupplungswinkel dahingehend Bezug genommen, dass bestimmt wird, ob er als in Oszillation erachtet wird. Es wird in Erwägung gezogen, dass die Oszillationsbestimmung die Frequenz des Kupplungswinkels, die Größenordnung des Kupplungswinkels berücksichtigen kann sowie ob das Kupplungswinkelsignal um einen vorhergesagten Kupplungswinkel herum auf der Basis des Lenkwinkels des Fahrzeugs und der Fahrzeug- und Anhängerkinematik zunimmt und abnimmt. Wenn der Lenkwinkel beispielsweise im Wesentlichen null ist, würde vorhergesagt werden, dass der entsprechende Kupplungswinkel im Wesentlichen null ist, und folglich könnte eine Oszillation des Kupplungswinkels über oder unter null für einen ausgewählten Zeitgrenzwert oder eine ausgewählte Frequenz zu einer Bestimmung führen, dass der Kupplungswinkel oszilliert.
Wenn bestimmt wird, dass der Kupplungswinkel oszilliert, werden in Schritt 132 die Größenordnung (oder Amplitude) und die Frequenz der Oszillation gemessen, wenn diese nicht bereits beim Bestimmen des Vorliegens einer Oszillation gemessen wurden. In Schritt 134 werden die Größenordnung und die Frequenz der Oszillation mit einem Warngrenzwert verglichen, um zu bestimmen, ob die Oszillation groß genug ist, um ein Warnsignal an den Fahrer zu rechtfertigen. Spezifischer kann der Warngrenzwert für die Größenordnung (oder Amplitude) für die Oszillation als die Linie 28 in 6 oder durch das Kupplungswinkelsignal, das den Warngrenzwert für zwei Perioden über einen Zyklus übersteigt (ein Sinus oder eine Wellenlänge), der Oszillation dargestellt werden. Auf ähnliche Weise kann der Warngrenzwert eine Frequenzkomponente aufweisen, wodurch die gemessene Frequenz der Oszillation mit der Frequenzkomponente des Warngrenzwerts verglichen werden kann, um zu bestimmen, ob die Frequenz groß genug ist, um das Erzeugen eines Warnsignals zu rechtfertigen. Es ist vorstellbar, dass Schritt 134 erfordern kann, dass die Größenordnung und die Frequenz größer als der Warngrenzwert sind, oder kann sich ausschließlich auf entweder die Größenordnung oder die Frequenz konzentrieren. Sobald bestimmt wurde, dass die Größenordnung oder die Frequenz größer als der Warngrenzwert ist, wird in Schritt 136 das Warnsignal erzeugt, um den Fahrer zu benachrichtigen, dass ein Anhängerschlingern vorliegt.
Unter fortgesetzter Bezugnahme auf die Ausführungsform der Anhängerschlingerwarnroutine 20, die in 7 gezeigt ist, wird dem Warnsignal eine Hysterese bereitgestellt, wenn es erzeugt wird, um ein Flackern des Warnsignals zu verhindern, wenn der erfasste Kupplungswinkel in einer Größenordnung oder mit einer Frequenz oszilliert, die ungefähr gleich dem Warngrenzwert ist. In Schritt 138 wird die Hysterese angewendet, indem mit dem Deaktivieren des Warnsignals in Schritt 140 gewartet wird, bis die gemessene Größenordnung und die gemessene Frequenz kleiner als ein zweiter Grenzwert sind, der kleiner als der Warngrenzwert ist. Eine Ausführungsform des zweiten Grenzwerts 122 in Bezug auf die Größenordnung der Oszillation ist beispielsweise in 6 gezeigt, die darstellt, dass das zweite Warnteam größer als der zweite Grenzwert ist, jedoch kleiner als der Warngrenzwert ist, so dass, wenn das Warnsignal vorliegt, es aktiviert bleiben würde, bis die Größenordnung unter den zweiten Grenzwert sinkt, wie das dritte Kupplungswinkelsignal 120. Wenn die gemessene Oszillation des erfassten Kupplungswinkels eine Größenordnung und eine Frequenz aufweist, die kleiner als der zweite Grenzwert ist, wird dementsprechend in Schritt 140 das Warnsignal deaktiviert.
Wenn das Warnsignal erzeugt wird, können mehrere Dinge separat oder in Kombination vorgenommen werden, um den Fahrer zu warnen und den Anhängerschlingerzustand zu korrigieren. Spezifisch kann eine beliebige oder eine Kombination der Fahrzeugwarnvorrichtungen 70 dem Fahrer eine sichtbare, hörbare und/oder tastbare Warnung als eine Manifestation des Warnsignals bereitstellen. Das Warnsignal kann beispielsweise dem Fahrer unter Verwendung einer beliebigen der Warnvorrichtungen 70 oder der Fahrzeug-MMS 76 raten, die Geschwindigkeit des Fahrzeugs zu produzieren. Des Weiteren kann das Warnsignal dem Fahrer raten, Instruktionen zu befolgen, die von der Fahrzeug-MMS 76 oder anderen Fahrzeugwarnvorrichtungen 70 befolgt werden, um das Anhängerschlingern zu korrigieren, wenn das Fahrzeug gestoppt wird, wie durch Neuverteilen des Gewichts der Last in dem Anhänger. Es wird außerdem in Erwägung gezogen, dass das Warnsignal dem Fahrer raten kann, den Reifenzustand des Fahrzeugs und des Anhängers zu überprüfen, und/oder dem Fahrer raten kann, welche Geschwindigkeit nicht überschritten werden sollte, um ein Anhängerschlingern zu vermeiden, auf der Basis der kinematischen Beziehung, der zuvor erfassten Kupplungswinkeloszillation, der erfassten Anhängerbeladung auf dem Fahrzeugkupplungskugelkopf, der Wetterbedingungen oder anderer Faktoren, die zu Anhängerschlingerzuständen beitragen können.
Um eine optische Anzeige des Kupplungswinkels γ bereitzustellen, zeigt 8 eine Ausführungsform einer abgebildeten Szene 48 (8–9) einer Anhängerkupplungsverbindung zwischen dem Fahrzeug 12 und dem Anhänger 14. Diese abgebildete Szene 48 (8–9) kann infolgedessen erzeugt werden, dass der Controller 62 eine Ausführungsform der Warnroutine 20 verarbeitet (2). Spezifischer kann eine Überlagerung 142 auf die abgebildete Szene 48 (8–9) einkopiert werden und als ein umgekehrtes Dreieck konfiguriert werden, das durch eine erste Begrenzungslinie 144, eine zweite Begrenzungslinie 146 und eine dritte Begrenzungslinie 148 definiert wird. Wie gezeigt treffen die erste und die zweite Begrenzungslinie 144, 146 an einem Punkt 150 aufeinander, der mit der Anhängerkupplungsverbindung 40 zusammenfällt, und erstrecken sich nach oben und nach außen davon in entgegengesetzte Richtungen, bevor sie an einem Ende der dritten Begrenzungslinie 148 verbunden werden, die sich horizontal über die abgebildete Szene 48 (8–9) hinweg erstreckt. In Bezug auf die dargestellte Ausführungsform kann die Überlagerung 142 in mehrere dreieckige Regionen aufgeteilt sein, die eine zentrale Region 152, äußere Regionen 154 und 155 und äußerste Regionen 156 und 157 beinhalten können. Die Position und die Abmessungen der Überlagerung 142 können von dem Controller 62 auf der Basis von mit dem Fahrzeug zusammenhängenden Informationen, mit der Kamera zusammenhängenden Informationen und/oder mit dem Anhänger zusammenhängenden Informationen bestimmt werden. Obwohl die Überlagerung 142 und die begleiteten Regionen 152–157 hierin als dreieckig gezeigt und beschrieben wurden, sollte man zu schätzen wissen, dass andere Formen verwendet werden können, um dasselbe zu erzielen.
Gemäß einer Ausführungsform kann jede Region 152–157 der Überlagerung 142 eine oder mehrere Kupplungswinkelpositionen umfassen, die jeweils einer Winkelposition einer Mittellängsachse 158 des Anhängers 14 in Bezug auf eine feststehende Mittellängsachse 160 des Fahrzeugs 12 entsprechen. Im Allgemeinen fällt die Mittellängsachse 160 des Fahrzeugs 12 mit der Mittellängsachse 158 des Anhängers 14 zusammen, wenn das Fahrzeug 12 mit dem Anhänger 14 ausgerichtet ist. Die abgebildete Szene 48 (8–9), die in 8 gezeigt ist, kann beispielsweise aufgenommen werden, während das Fahrzeug 12 und der Anhänger 14 vorwärts gefahren und links entlang eines gekrümmten Wegs in einer Richtung entgegen dem Uhrzeigersinn abgebogen werden (d. h. das Fahrzeug 12 wird nach links gelenkt), was in der abgebildeten Szene 48 (8–9) als eine entsprechende Winkelverlagerung der Mittellängsachse 158 des Anhängers 14 um den Punkt 15 herum manifestiert ist. Umgekehrt können das Fahrzeug 12 und der Anhänger 14 vorwärts gefahren und rechts entlang eines gekrümmten Wegs in einer Richtung mit dem Uhrzeigersinn abgebogen werden (d. h. das Fahrzeug 12 wird nach rechts gelenkt), was als eine entsprechende Winkelverlagerung der Mittellängsachse 158 des Anhängers 14 um den Punkt 150 herum manifestiert ist, wie beispielhaft in 9 gezeigt. In jedem Fall beschreibt der Kupplungswinkel γ die Winkelverlagerung der Mittellängsachse 158 des Anhängers 14 in Bezug auf die Mittellängsachse 158 des Fahrzeugs 12.
In Bezug auf die dargestellte Ausführungsform ist die zentrale Region 152 um die Mittellängsachse 160 des Fahrzeugs 12 herum symmetrisch und umfasst Kupplungswinkelpositionen mit verhältnismäßig kleinen Kupplungswinkeln γ in sowohl der positiven als auch der negativen Richtung. Die äußeren Regionen 154 und 155 haben eine Spiegelsymmetrie um die Mittellängsachse 160 des Fahrzeugs 12 gemeinsam und umfassen Kupplungswinkelpositionen mit größeren Kupplungswinkeln in der positiven und der negativen Richtung als die der zentralen Region 152. Schließlich haben auch die äußersten Regionen 156 und 157 eine Spiegelsymmetrie um die Mittellängsachse 160 des Fahrzeugs 12 gemeinsam und umfassen Kupplungswinkelpositionen mit den größten Kupplungswinkeln in sowohl der positiven als auch der negativen Richtung.
Gemäß einer Ausführungsform weisen die äußersten Regionen 156, 157 der Überlagerung 142 jeweils auf eine vorgeschlagene Kupplungswinkelpositionsgrenze hin. Die Kupplungswinkelpositionsgrenze ist nicht auf einen bestimmten Kupplungswinkelwert oder einen bestimmten Satz von Kupplungswinkelwerten beschränkt. In einer Umsetzung kann die Kupplungswinkelpositionsgrenze einer Betriebsgrenze eines Fahrzeugsystems wie, jedoch nicht darauf beschränkt, dem Anhängerschlingerwarnsystem 10 entsprechen. Die Kupplungswinkelpositionsgrenze kann beispielsweise einen maximalen Kupplungswinkel γ umfassen, an dem das Ziel 50, das auf dem Anhänger 14 angeordnet ist, von dem Bildwandler 42 genau erfasst werden kann. In einem anderen Fall kann die Kupplungswinkelposition einen maximalen Kupplungswinkel γ umfassen, bevor ein potentieller Ausbrechzustand auftritt. In jedem Ereignis kann die Überlagerung 142, um eine größeren optischen Eindruck bereitzustellen, als eine Farbskala erzeugt werden und jede Region 152–157 der Überlagerung 142 kann optisch mit einer damit assoziierten Farbe unterschieden werden. Gemäß einer Ausführungsform kann die zentrale Region 152 unter Verwendung einer grünen Farbe unterschieden werden, wohingegen die äußeren Regionen 154, 155 unter Verwendung einer gelben Farbe unterschieden werden können und die äußersten Regionen 156 und 157 unter Verwendung einer roten Farbe unterschieden werden können. Man sollte jedoch zu schätzen wissen, dass die Überlagerung 142 unter Verwendung nur der äußersten Regionen 156, 157 dargestellt werden kann.
Um einem Fahrer des Fahrzeugs 12 zu ermöglichen, den Kupplungswinkel zwischen dem Fahrzeug 12 und dem Anhänger 14 zu überwachen, kann ein Kupplungswinkelpositionsanzeiger 162 erzeugt werden, der die aktuelle Kupplungswinkelposition optisch mit der Kupplungswinkelpositionsgrenze in Bezug zu setzen. Zum Zwecke der Veranschaulichung ist der Kupplungswinkelpositionsanzeiger 162 in den 8 und 9 als eine Anhängerdeichsel gezeigt, kann jedoch andere sichtbare abgebildete Objekte beinhalten. Beim Auswählen des Kupplungswinkelpositionsanzeiger 162 kann es vorteilhaft sein, abgebildete Objekte zu verwenden, die sowohl mit der Mittellängsachse 158 des Anhängers 14 zusammenfallen als auch sich innerhalb der Überlagerung 142 in einer gleichbleibenden Weise damit bewegen. Wenn eine Überlagerung 142 verwendet wird, die als eine Farbskala erzeugt wurde, sollte des Weiteren die Farbskala nicht so hell sein, dass verhindert wird, dass ein Fahrer die Anhängerdeichsel oder ein anderes abgebildetes Objekt, das als der Kupplungswinkelpositionsanzeiger 162 dient, sieht.
In Bezug auf die in den 8 und 9 gezeigten dargestellten Ausführungsform fällt der Kupplungswinkelpositionsanzeiger 162 mit der Mittellängsachse 158 des Anhängers 14 zusammen. In dieser Konfiguration ist der Kupplungswinkelpositionsanzeiger 162 äquidistant von jeder der äußersten Regionen 154, 156, wenn die Mittellängsachse 158 des Anhängers 14 mit der Mittellängsachse des Fahrzeugs 12 zusammenfällt, und ist entweder zu der äußersten Region 154 oder der äußersten Region 156 winkelverlagert, wenn der Kupplungswinkel γ in entweder einer negativen Richtung bzw. einer positiven Richtung zunimmt. Durch Verfolgen der Position des Kupplungswinkelpositionsanzeigers 162 innerhalb der Überlagerung 142 kann ein Fahrer des Fahrzeugs 12 somit schnell die aktuelle Kupplungswinkelposition in Bezug auf die Kupplungswinkelpositionsgrenze ermitteln und ob der Kupplungswinkel oszillierend sein und ein Anhängerschlingern erfahren kann.
Zusätzlich oder alternativ dazu kann der Kupplungswinkelpositionsanzeiger 162 als ein virtuelles Objekt dargestellt werden. Gemäß einer Ausführungsform, die einen Farbstich einsetzt, kann der Prozessor 80 die Helligkeit der Überlagerung 142 auf der Basis der aktuellen Kupplungswinkelposition oder der Größenordnung der Frequenz der Oszillation variieren. Die aktuelle Kupplungswinkelposition ist beispielsweise in 8 als innerhalb der zentralen Region 152 der Überlagerung 142 enthalten gezeigt. In diesem Fall kann die zentrale Region 152 oder ein Teil davon (z. B. die rechte Hälfte) mit einer helleren Farbe als die anderen Regionen 154–157 aufleuchtend gemacht werden. Alternativ dazu kann die Helligkeit der zentralen Region 152 oder ein Teil davon gleich bleiben, während die Helligkeit der anderen Regionen 154–157 verringert oder vollkommen eliminiert wird. In jeder Ausführungsform kann der Prozessor 80 bestimmen, in welcher Region 152–157 sich die aktuelle Kupplungswinkelposition befindet, auf der Basis von Kupplungswinkelmessungen, die diesem von dem Kupplungswinkelsensor 18 geliefert werden, der sowohl den Kupplungswinkel γ und die Richtung in Bezug auf die Mittellängsachse 160 des Fahrzeugs 12 anzeigen kann. Durch Verwenden von Kupplungswinkelmessungen, um die aktuelle Kupplungswinkelposition zu bestimmen, kann die Überlagerung 142 an einem anderen Ort auf der abgebildeten Szene 48 (8–9) einkopiert werden.
Wie zuvor erwähnt kann das Warnsignal, das von der Warnroutine 20 erzeugt wird, dem Fahrer in verschiedenen Formen bereitgestellt werden, wie mit den Fahrzeugwarnvorrichtungen 70 und/oder der Fahrzeug-MMS 76. In dem Fall, dass ein Warnsignal in einer Vielfalt von Formen erzeugt wird, um den Fahrer des Fahrzeugs 12 zu warnen, kann das Warnsignal eine sichtbare Warnung veranlassen, die das Aufleuchtenlassen der äußersten Regionen 154, 156 der Überlagerung 142 beinhaltet. Zusätzlich oder alternativ dazu kann das Warnsignal an ein Fahrzeugaudiosystem gesendet werden, um eine hörbare Warnung an den Fahrer des Fahrzeugs 12 zu veranlassen. Noch immer zusätzlich oder alternativ dazu kann das Warnsignal eine haptische Warnung veranlassen, die in einer Vielfalt von Einrichtungen erzielbar ist, wie einem Fahrersitz und/oder einem Smartphone oder einer anderen Vorrichtung, sind jedoch nicht darauf beschränkt.
Unter Bezugnahme auf 10 ist ein Ablaufdiagramm für ein Verfahren zum Ausführen des sichtbaren Warnsignals gemäß einer Ausführungsform gezeigt. Das Verfahren kann als eine Routine verkörpert werden, die in dem Speicher 82 des Controllers 62 gespeichert ist und von dem Prozessor 80 ausgeführt wird. Die Routine kann in Schritt 164 starten, wenn ein Fahrzeug 12 aus der Parkstellung oder in die Fahrstellung für automatische Sender gesetzt wird. In Schritt 166 bildet der Bildwandler 42 eine Szene des Hecks des Fahrzeugs ab. In Schritt 168 wird die abgebildete Szene 48 (8–9) auf einer Anzeige 78 des Anhängerschlingerwarnsystems 10 angezeigt. In Schritt 170 wird die Routine auf einer Überlagerung 142 auf der abgebildeten Szene (8–9) einkopiert, die eine Kupplungswinkelpositionsgrenze zwischen dem Fahrzeug 12 und dem Anhänger 14 anzeigt. In Schritt 172 wird ein Kupplungswinkelpositionsanzeiger 162 auf der Anzeige 78 angezeigt und identifiziert eine aktuelle Kupplungswinkelposition in Bezug auf die Kupplungswinkelgrenzposition. In Schritt 174 erzeugt die Routine ein Warnsignal, wenn die aktuelle Kupplungswinkelposition den Warngrenzwert erreicht oder übersteigt. Sobald das Fahrzeug 12 in die Parkstellung gesetzt wird oder die Zündung abgeschaltet wird, kann die Routine in Schritt 176 enden.
Ein Durchschnittsfachmann wird verstehen, dass die Konstruktion der beschriebenen Erfindung und anderer Komponenten nicht auf ein spezifisches Material beschränkt ist. Andere beispielhafte Ausführungsformen der hierin offenbarten Erfindung können aus einer großen Vielfalt von Materialien gebildet werden, sofern nichts anderes hierin beschrieben ist.
Für die Zwecke dieser Offenbarung steht der Ausdruck „verbunden“ (in allen seinen Formen – verbinden, Verbindung, verbunden usw.) im Allgemeinen für das direkte oder indirekte Verbinden von zwei Komponenten (elektrisch oder mechanisch) miteinander. Ein derartiges Verbinden kann ortsfest beschaffen oder beweglich beschaffen sein. Ein derartiges Verbinden kann erzielt werden, indem die zwei Komponenten (elektrisch oder mechanisch) und etwaige zusätzlichen Zwischenglieder einstückig als ein einziger einheitlicher Körper miteinander oder mit den zwei Komponenten gebildet werden. Ein derartiges Verbinden kann permanent beschaffen sein oder abnehmbar oder lösbar beschaffen sein, sofern nichts anderes angegeben ist.
Es ist auch wichtig zu beachten, dass die Konstruktion und die Anordnung der Elemente der Erfindung, wie in den beispielhaften Ausführungsformen gezeigt, nur veranschaulichend sind. Obgleich einige wenige Ausführungsformen der vorliegenden Innovationen in dieser Offenbarung ausführlich beschrieben wurden, werden Fachmänner, die diese Offenbarung prüfen, ohne Weiteres zu schätzen wissen, dass viele Modifikationen möglich sind (z. B. Änderungen der Größen, Abmessungen, Strukturen, Formen und Verhältnisse der verschiedenen Elemente, Werte von Parametern, Befestigungsanordnungen, Verwendung von Materialien, Farben, Ausrichtungen usw.), ohne wesentlich von den neuartigen Lehren und Vorteilen des vorgetragenen Gegenstands abzuweichen. Beispielsweise können als einstückig gebildet gezeigte Elemente aus mehreren Teilen konstruiert sein oder Elemente, die als mehrere Teile gezeigt sind, können einstückig gebildet sind, der Einsatz der Berührungsflächen kann umgekehrt oder anderweitig variiert sein, die Länge oder Breite der Strukturen und/oder Glieder oder Verbinder oder anderer Elemente des Systems kann variiert werden, die Beschaffenheit oder Anzahl von zwischen den Elementen bereitgestellten Justierpositionen kann variiert werden. Es sollte beachtet werden, dass die Elemente und/oder Anordnungen des Systems aus einem beliebigen einer großen Vielfalt von Materialien konstruiert werden können, die eine ausreichende Festigkeit oder Dauerhaftigkeit bereitstellen, in einer beliebigen einer großen Vielfalt von Farben, Texturen und Kombinationen. Dementsprechend sollen alle derartigen Modifikationen von dem Schutzumfang der vorliegenden Innovationen umfasst sein. Andere Substitutionen, Modifikationen, Änderungen und Weglassungen können an dem Design, den Betriebsbedingungen und der Anordnung der gewünschten und anderen beispielhaften Ausführungsformen vorgenommen werden, ohne vom Gedanken der vorliegenden Innovationen abzuweichen.
Man wird verstehen, dass beliebige beschriebene Vorgänge oder Schritte in beschriebenen Vorgängen mit anderen offenbarten Vorgängen oder Schritten kombiniert werden können, um Strukturen innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung zu bilden. Die hierin offenbarten beispielhaften Strukturen und Vorgänge sind zu Veranschaulichungszwecken und sollten nicht als einschränkend aufgefasst werden.
Es versteht sich, dass Variationen und Modifikationen an den oben erwähnten Strukturen und Verfahren vorgenommen werden können, ohne von den Konzepten der vorliegenden Erfindung abzuweichen, und es versteht sich weiterhin, dass derartige Konzepte von den folgenden Ansprüchen umfasst sein sollen, sofern diese Ansprüche nicht durch ihre Sprache ausdrücklich etwas anderes angeben.

Claims

Anhängerschlingerwarnsystem, das Folgendes umfasst: einen Kupplungswinkelsensor zum Erfassen eines Kupplungswinkels zwischen einem Fahrzeug und einem Anhänger; einen Fahrzeugsensor zum Erfassen eines dynamischen Parameters des Fahrzeugs und einen Controller, der ein Warnsignal erzeugt, wenn der dynamische Parameter im Wesentlichen konstant ist und der Kupplungswinkel in einer Größenordnung oszilliert, die einen Warngrenzwert übersteigt.
Anhängerschlingerwarnsystem nach Anspruch 1, wobei der Fahrzeugsensor einen Gierratensensor zum Erfassen einer Gierrate des Fahrzeugs umfasst und wobei das Warnsignal erzeugt wird, wenn die Gierrate im Wesentlichen konstant ist.
Anhängerschlingerwarnsystem nach Anspruch 2, wobei die Gierrate im Wesentlichen konstant ist, wenn gelenkte Räder des Fahrzeugs in einem konstanten Winkel gehalten werden.
Anhängerschlingerwarnsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Fahrzeugsensor einen Lenkwinkelsensor zum Erfassen einer Lenkwinkelrate des Fahrzeugs umfasst und wobei das Warnsignal erzeugt wird, wenn die Lenkwinkelrate im Wesentlichen null ist.
Anhängerschlingerwarnsystem nach Anspruch 4, wobei die Größenordnung der Oszillation des Kupplungswinkels durch den Umfang bestimmt wird, mit dem der Kupplungswinkel um einen Null-Kupplungswinkel fluktuiert, der mit einer Mittellängsachse des Fahrzeugs in Ausrichtung mit einer Deichsel des Anhängers zusammenfällt.
Anhängerschlingerwarnsystem nach Anspruch 4, wobei die Lenkwinkelrate im Wesentlichen null ist, wenn gelenkte Räder des Fahrzeugs in einem im Wesentlichen konstanten Winkel gehalten werden.
Anhängerschlingerwarnsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Controller einen Bremsbefehl für das Fahrzeug erzeugt, um die Größenordnung der Oszillation des Kupplungswinkels zu verringern, wenn das Warnsignal für eine ausgewählte Zeitdauer erzeugt wird.
Anhängerschlingerwarnsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Kupplungswinkelsensor einen sichtbasierten Sensor an dem Fahrzeug umfasst, der eine Position des Anhängers in Bezug auf das Fahrzeug zum Bestimmen des Kupplungswinkels überwacht.
Anhängerschlingerwarnsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Warnsignal deaktiviert wird, wenn die Größenordnung der Oszillation des Kupplungswinkels unter einen zweiten Grenzwert verringert wird, der kleiner als der Warngrenzwert ist.
Anhängerschlingerwarnsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, das weiterhin Folgendes umfasst: eine Anzeige zum Zeigen einer sichtbaren Warnung, wenn das Warnsignal erzeugt wird.
Anhängerschlingerwarnsystem, das Folgendes umfasst: einen Kupplungswinkelsensor, der einen Kupplungswinkel zwischen einem Fahrzeug und einem Anhänger erfasst; und einen Controller, der Folgendes umfasst: ein Oszillationsmodul, das eine Größenordnung der Oszillation des Kupplungswinkels um einen zentralen Winkel herum bestimmt; und ein Warnmodul, das ein Warnsignal erzeugt, wenn die Größenordnung der Oszillation einen Warngrenzwert übersteigt und der zentrale Winkel im Wesentlichen konstant ist.
Anhängerschlingerwarnsystem nach Anspruch 11, das weiterhin Folgendes umfasst: einen Lenkwinkelsensor zum Erfassen einer Lenkwinkelrate des Fahrzeugs, wobei das Warnmodul das Warnsignal erzeugt, wenn die Lenkwinkelrate im Wesentlichen null ist.
Anhängerschlingerwarnsystem nach einem der Ansprüche 11 und 12, wobei die Größenordnung der Oszillation des Kupplungswinkels durch den Umfang bestimmt wird, mit dem der Kupplungswinkel um einen Null-Kupplungswinkel fluktuiert, der mit einer Mittellängsachse des Fahrzeugs in Ausrichtung mit einer Deichsel des Anhängers zusammenfällt.
Anhängerschlingerwarnsystem nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei der Controller einen Bremsbefehl für das Fahrzeug erzeugt, um die Größenordnung der Oszillation des Kupplungswinkels zu verringern, wenn die Größenordnung einen erhöhten Warngrenzwert übersteigt.
Anhängerschlingerwarnsystem nach einem der Ansprüche 11 bis 14, wobei das Warnsignal deaktiviert wird, wenn die Größenordnung der Oszillation des Kupplungswinkels unter einen zweiten Grenzwert verringert wird, der kleiner als der Warngrenzwert ist.
Anhängerschlingerwarnsystem nach einem der Ansprüche 11 bis 15, wobei der Kupplungswinkelsensor einen sichtbasierten Sensor an dem Fahrzeug umfasst, der eine Position des Anhängers in Bezug auf das Fahrzeug zum Bestimmen des Kupplungswinkels überwacht.
Anhängerschlingerwarnsystem nach einem der Ansprüche 11 bis 16, wobei der sichtbasierte Sensor einen Bildwandler umfasst, der eine Bewegung eines Ziels, das an dem Anhänger fixiert ist, zum Bestimmen des Kupplungswinkels überwacht.
Verfahren zum Bereitstellen einer Anhängerschlingerwarnung, das Folgendes umfasst: Erfassen eines Kupplungswinkels zwischen einem Fahrzeug und einem Anhänger; Erfassen eines dynamischen Parameters des Fahrzeugs und Erzeugen eines Warnsignals auf der Basis dessen, dass der dynamische Parameter im Wesentlichen konstant ist und der Kupplungswinkel in einer Größenordnung oszilliert, die einen Warngrenzwert übersteigt.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei der dynamische Parameter eine Gierrate des Fahrzeugs umfasst und wobei das Warnsignal erzeugt wird, wenn die Gierrate im Wesentlichen konstant ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 18 und 19, wobei der dynamische Parameter eine Lenkwinkelrate des Fahrzeugs umfasst und wobei das Warnsignal erzeugt wird, wenn die Lenkwinkelrate im Wesentlichen null ist.