DE102019104378A1

DE102019104378A1 - Anhängerdetektionssystem für ein Fahrzeug

Info

Publication number: DE102019104378A1
Application number: DE102019104378.6A
Authority: DE
Inventors: Donatus Andreas Josephine Kees
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2018-03-09
Filing date: 2019-02-21
Publication date: 2019-09-12
Also published as: GB201803799D0; CN110243459A; US20190276038A1; GB2571780B; GB2571780A

Abstract

Anhängerdetektionssystem für ein Fahrzeug (1), wobei das Detektionssystem einen ersten Sensor (432, 436), ausgelegt zum Detektieren einer Vertikal- und/oder einer Lateralverschiebung einer Fahrzeugkarosserie (422) relativ zu mindestens einer Radbaugruppe (408) des Fahrzeugs (1), und einen Prozessor, ausgelegt zum Verarbeiten der detektierten Verschiebung und zum Vornehmen einer Bestimmung, ob ein Anhänger (3) mit dem Fahrzeug (1) verbunden ist, umfasst.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Anhängerdetektionssystem und behandelt insbesondere, wenn auch nicht ausschließlich, das Verwenden mehrerer Sensoren zum Erfassen der Verschiebung einer Vorderradbaugruppe gegenüber einer Fahrzeugkarosserie und einer Hinterradbaugruppe gegenüber der Fahrzeugkarosserie und das Verwenden des momentanen Verschiebungswerts an jeder Radbaugruppe zum Ableiten, ob ein Anhänger an der Fahrzeugkarosserie angebracht ist.
Hintergrund
Fahrzeugsysteme, wie etwa Brems-, Lenk- oder Aufhängungssysteme sind typischerweise dafür ausgelegt, für die Kräfte bei Normalbetrieb optimal zu sein, wie etwa Reibung von den Rädern des Fahrzeugs und Luftwiderstand, der sich aus der Gestalt und der Größe des Fahrzeugs ergibt. Wenn ein Fahrzeug allerdings einen Anhänger schleppt, werden zusätzliche Kräfte auf den Anhänger ausgeübt und über Mittel, wie etwa eine Anhängerkupplung, an das Fahrzeug übertragen. Diese zusätzlichen Kräfte beeinträchtigen das Handling des Fahrzeugs und können auch die Wirksamkeit von Bremsen, Lenkung und Aufhängung beeinträchtigen, was das Fahrzeug weniger sicher fahrbar macht. Fahrzeugsysteme, wie etwa das Bremssystem, können durch Verstellen der Bremsbalance von der Front zum Heck und durch Fahrzeugstabilitätsalgorithmen angepasst werden, um die zusätzlichen durch den Anhänger verursachten Kräfte auf das Fahrzeug auszugleichen, um somit einen sicheren Betrieb des Fahrzeugs zu erreichen. Es ist daher für ein Fahrzeug von Vorteil, in der Lage zu sein, zuverlässig zu detektieren, wann ein Anhänger geschleppt wird, so dass Fahrzeugsysteme entsprechend angepasst werden können.
Verschiedene Verfahren wurden zum Anzeigen, ob ein Anhänger mit der Anhängerkupplung eines Fahrzeugs verbunden ist, verwendet, wie etwa Verfahren, welche zusätzlichen Energieverbrauch durch Leuchten an dem Anhänger identifizieren und daraus ableiten, dass daher ein Anhänger mit dem Fahrzeug verbunden sein muss. Allerdings sind diese Verfahren häufig nicht in der Lage, zuverlässig zu bestimmen, ob ein Anhänger mit dem Fahrzeug verbunden ist, und können durch Verwendung anderer Anhängsel, wie etwa mit einem heckmontierten Fahrradträger verwendete Leuchtentafeln, fehlausgelöst werden. Dies kann zu ungenauem Ausgleich von Fahrzeugsystemen führen, welche das Fahrzeug weniger sicher machen können. Es ist daher wünschenswert, dass ein Fahrzeug in der Lage ist, das Vorhandensein eines Anhängers mit einem sehr hohen Genauigkeitsniveau zu detektieren.
Erfindungsgegenstand
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein Anhängerdetektionssystem für ein Fahrzeug bereitgestellt, wobei das Detektionssystem Folgendes umfasst:

- einen ersten Sensor, ausgelegt zum Detektieren einer Vertikal- und/oder einer Lateralverschiebung einer Fahrzeugkarosserie relativ zu mindestens einer Radbaugruppe des Fahrzeugs; und
- einen Prozessor, ausgelegt zum Verarbeiten der detektierten Verschiebung und zum Vornehmen einer Bestimmung, ob ein Anhänger mit dem Fahrzeug verbunden ist.

Die detektierte Verschiebung kann von dem Prozessor mit einem Schwellenwert verglichen werden. Der Schwellenwert kann ein vorbestimmter Wert sein, der anzeigt, dass ein Anhänger mit dem Fahrzeug verbunden ist.
Wenn der Sensor an einer Vorderachse eines Fahrzeugs eine Vertikalverschiebung misst, kann die Schwellenverschiebung größer als ein Normalbetriebsverschiebungsbereich der Fahrzeugkarosserie relativ zu der mindestens einen Radbaugruppe des Fahrzeugs ohne einen angebrachten Anhänger sein.
Wenn der Sensor an einer Hinterachse eines Fahrzeugs eine Vertikalverschiebung misst, kann die Schwellenverschiebung kleiner als ein Normalbetriebsverschiebungsbereich der Fahrzeugkarosserie relativ zu der mindestens einen Radbaugruppe des Fahrzeugs ohne einen angebrachten Anhänger sein.
Der Prozessor kann eine Schnelle-Fourier-Transformation-Analyse (FFT) durchführen, um eine Bestimmung vorzunehmen, ob ein Anhänger mit dem Fahrzeug verbunden ist.
Die Schnelle-Fourier-Transformation-Analyse kann zum Berechnen der Schwingungsfrequenz des Fahrzeugs verwendet werden. Der Prozessor kann ausgelegt sein zum Bestimmen, ob die berechnete Schwingungsfrequenz anzeigt, dass ein Anhänger mit dem Fahrzeug verbunden ist.
Der erste Sensor kann mindestens einen Lateralsensor umfassen, der ausgelegt ist zum Detektieren der Lateralverschiebung der mindestens einen Radbaugruppe relativ zu der Fahrzeugkarosserie.
Ein zweiter Sensor kann vorgesehen sein. Der zweite Sensor kann ausgelegt sein zum Detektieren einer Vertikal- und/oder einer Lateralverschiebung der Fahrzeugkarosserie relativ zu einer anderen Radbaugruppe, die mit einer vom ersten Sensor verschiedenen Achse des Fahrzeugs assoziiert ist.
Der Prozessor kann die von dem ersten Sensor gemessene Verschiebung und die von dem zweiten Sensor gemessene Verschiebung verwenden, um eine Bestimmung vorzunehmen, ob ein Anhänger mit dem Fahrzeug verbunden ist.
Der erste Sensor und/oder der zweite Sensor können einen berührungslosen Näherungssensor und/oder einen Berührungssensor umfassen. Der Berührungssensor kann sowohl mit der Fahrzeugkarosserie als auch mit der Radbaugruppe verbunden sein.
Der Berührungssensor kann einen Sensorhauptteil und eine Sonde aufweisen, welche in der Lage ist, sich relativ zum Sensorhauptteil zu bewegen. Der Sensorhauptteil kann an der Fahrzeugkarosserie und/oder der Radbaugruppe angebracht sein und die Sonde kann an dem jeweils anderen von der Fahrzeugkarosserie und der Radbaugruppe angebracht sein.
Die Sonde kann drehbar mit dem Sensorhauptteil und mit der Fahrzeugkarosserie und/oder der Radbaugruppe verbunden sein. Der Sensor kann ausgelegt sein zum Detektieren einer Drehung der Sonde relativ zu dem Sensorhauptteil. Die Sonde kann mittels eines Gelenks und/oder eines Kugelkopfes drehbar verbunden sein.
Der Sensor kann ferner ein Potentiometer oder einen Drehgeber umfassen, welcher eine Drehung der Sonde relativ zu dem Sensorhauptteil detektiert. Die Sonde kann innerhalb des Sensorhauptteils gleitend aufgenommen sein und der Sensor kann ausgelegt sein zum Detektieren einer Translation der Sonde relativ zu dem Sensorhauptteil.
Der erste Sensor und/oder der zweite Sensor können ausgelegt sein zum Detektieren von sowohl der Vertikal- als auch der Lateralverschiebung der Fahrzeugkarosserie relativ zu der mindestens einen Radbaugruppe des Fahrzeugs.
Der erste Sensor kann ausgelegt sein zum Detektieren von der Vertikal- und/oder der Lateralverschiebung der Fahrzeugkarosserie relativ zu der mindestens einen Radbaugruppe des Fahrzeugs. Mindestens ein zusätzlicher erster Sensor kann vorgesehen sein zum Detektieren des jeweils anderen der Vertikal- und der Lateralverschiebung der Fahrzeugkarosserie relativ zu der mindestens einen Radbaugruppe des Fahrzeugs.
Der zweite Sensor kann ausgelegt sein zum Detektieren der Vertikal- oder der Lateralverschiebung der Fahrzeugkarosserie relativ zu der anderen Radbaugruppe des Fahrzeugs. Mindestens ein zusätzlicher zweiter Sensor kann vorgesehen sein zum Detektieren des jeweils anderen der Vertikal- und der Lateralverschiebung der Fahrzeugkarosserie relativ zu der anderen Radbaugruppe des Fahrzeugs.
Die Radbaugruppe kann eine Achse umfassen, die sich über eine Mittellinie des Fahrzeugs erstreckt.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein Verfahren zum Durchführen von Anhängerdetektion für ein Fahrzeug bereitgestellt, wobei das Verfahren Folgendes umfasst:

- Verwenden eines Sensors zum Detektieren einer Vertikal- und/oder einer Lateralverschiebung einer Fahrzeugkarosserie relativ zu mindestens einer Radbaugruppe des Fahrzeugs;
- Verarbeiten der detektierten Verschiebung; und
- Vornehmen einer dahingehenden Bestimmung, ob ein Anhänger mit dem Fahrzeug verbunden ist, auf der Grundlage der verarbeiteten Verschiebung.

Die detektierte Verschiebung kann mit einem Schwellenwert verglichen werden. Der Schwellenwert kann ein vorbestimmter Wert sein, der anzeigt, dass ein Anhänger mit dem Fahrzeug verbunden ist.
Das Verfahren kann ferner Vornehmen einer Schnelle-Fourier-Transformation-Analyse, um eine Bestimmung vorzunehmen, ob ein Anhänger mit dem Fahrzeug verbunden ist, umfassen.
Die Schnelle-Fourier-Transformation-Analyse kann zum Berechnen der Schwingungsfrequenz des Fahrzeugs verwendet werden. Der Prozessor kann ausgelegt sein zum Bestimmen, ob die berechnete Schwingungsfrequenz anzeigt, dass ein Anhänger mit dem Fahrzeug verbunden ist.
Das Verfahren kann ferner Detektieren einer Vertikal- und/oder einer Lateralverschiebung der Fahrzeugkarosserie relativ zu einer anderen Radbaugruppe, die mit einer anderen Achse des Fahrzeugs assoziiert ist, umfassen, und kann die Verschiebung der Radbaugruppe und einer weiteren Radbaugruppe verwenden zum Bestimmen, ob ein Anhänger mit dem Fahrzeug verbunden ist.
Zur Vermeidung von Wiederholungen im Text und unnötigem Mehraufwand in der Spezifikation werden bestimmte Merkmale nur in Bezug auf einen oder mehrere Aspekte oder Ausführungsformen der Erfindung beschrieben. Es versteht sich allerdings, dass, sofern dies technisch möglich ist, Merkmale, die in Bezug auf einen beliebigen Aspekt oder eine beliebige Ausführungsform der Erfindung beschrieben werden, auch mit einem anderen Aspekt oder einer anderen Ausführungsform der Erfindung verwendet werden können.
Figurenliste
Für ein besseres Verständnis der vorliegenden Erfindung und um klarer aufzuzeigen wie diese ausgeführt wird, wird nun beispielhaft auf die begleitenden Zeichnungen Bezug genommen, bei welchen Folgendes gilt:

1 ist ein Diagramm, das die auf ein Fahrzeug und einen Anhänger einwirkenden Kräfte zeigt;
2a ist ein Diagramm, das den Schwerpunkt eines unbeladenen Fahrzeugs zeigt;
2b ist ein Diagramm, das den Schwerpunkt eines eine Last tragenden Fahrzeugs zeigt;
2c ist ein Diagramm, das den Schwerpunkt eines einen Anhänger schleppenden Fahrzeugs zeigt;
3 ist ein Diagramm, das die auf einen Anhänger und das Fahrzeug einwirkende Kraft zeigt, wenn das Fahrzeug abbiegt;
4 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für einen Sensor zum Messen der Verschiebung einer Fahrzeugkarosserie relativ zu einer Radbaugruppe zeigt; und
5 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für einen Sensor zum Messen der Verschiebung einer Fahrzeugkarosserie relativ zu einer Radbaugruppe zeigt.

Ausführliche Beschreibung
1a veranschaulicht die Kräfte, die vorhanden sind, wenn ein Fahrzeug 1 einen Anhänger 3 schleppt. Das Fahrzeug 1 selbst wird im Normalbetrieb einige seiner Bewegungsrichtung entgegenwirkende Kräfte erfahren. Beispielsweise wird ein Fahrzeugluftwiderstand 5, welcher von der Größe und Gestalt des Fahrzeugs 1 abhängen wird, der Bewegung des Fahrzeugs 1 entgegenwirken. Durch die Wechselwirkung der Räder 8, 10 mit einer Straße 12 verursachte Fahrzeugreibung 6 wird ebenfalls der Bewegung der Räder 8, 10 und somit des Fahrzeugs 1 entgegenwirken. Der von der Fahrzeugreibung 6 ausgehende Widerstand wird von dem Gewicht des Fahrzeugs 1, einschließlich jeglicher von dem Fahrzeug mitgeführter Lasten, abhängen, zusätzlich zu dem Reibungskoeffizienten zwischen den Rädern 8, 10 und der Straße 12.
Wie in 1 gezeigt ist, werden ähnliche Kräfte auch auf den Anhänger ausgeübt, wenn ein Anhänger 3 geschleppt wird. Luftwiderstand wird eine sich hieraus ergebende Kraft auf den Anhänger 3 verursachen. Der Anhängerluftwiderstand 16 wird zumindest teilweise von der Gestalt und der Größe des Anhängers abhängen. Wie ebenfalls in dieser Figur gezeigt ist, wird durch den Widerstand der Stra-ße 12 an der Bewegung der Räder des Anhängers 20 verursachte Anhängerreibung 18 ebenfalls eine sich ergebende Kraft verursachen, die gegen die Bewegung des Anhängers ausgeübt wird. Die Reibungskraft auf den Anhänger wird von dem Gewicht des Anhängers und dem Reibungskoeffizienten zwischen den Rädern des Anhängers und der Straße abhängen. Durch das Vorhandensein eines Anhängers verursachte Kräfte werden über die Anhängerkupplung 14 auf das Fahrzeug 1 übertragen. Somit wird einer Vorwärtsbewegung eines einen Anhänger 3 schleppenden Fahrzeugs 1 ferner durch zumindest zusätzliche Kraft, die durch den Anhängerluftwiderstand 16 auf den Anhänger 3 verursacht wird, und Anhängerreibung 18, die durch die Wechselwirkung der Anhängerräder 20 mit der Straße 12 verursacht wird, entgegengewirkt.
Konventionelle Straßenfahrzeuge 1 sind mit einer Aufhängung versehen, welche es einer Fahrzeugkarosserie 22 erlaubt, sich relativ zu einer Radbaugruppe 8, 10 des Fahrzeugs zu bewegen. Die Radbaugruppe kann ein oder mehrere Räder umfassen, die mit Luftreifen ausgestattet sind, die um eine Nabe herum rotieren, welche von der Fahrzeugkarosserie durch eine Aufhängungsbaugruppe abgehängt ist. Die Aufhängungsbaugruppe kann vorlaufende oder nachlaufende Arme und ein nachgiebiges Element, wie etwa eine Blatt- oder Schraubenfeder oder eine Luftfederungseinheit, aufweisen. Die Radbaugruppe kann mit einer zweiten Radbaugruppe über eine Achse, die sich über eine Mittellinie des Fahrzeugs erstreckt, verbunden sein.
Die zusätzliche über die Anhängerkupplung 14 auf die Fahrzeugkarosserie 22 ausgeübte Kraft, wenn der Anhänger 1 geschleppt wird, wird die Radbaugruppe 8, 10 veranlassen, sich relativ zu der Fahrzeugkarosserie 22 leicht in einer Vorwärtsrichtung zu bewegen. Der Vorwärtsbewegung der Fahrzeugkarosserie wird durch den Luftwiderstand auf die Fahrzeugkarosserie, allerdings auch durch die Kräfte, welche einer Vorwärtsbewegung des Anhängers widerstehen, widerstanden. Wenn sich das Fahrzeug, den Anhänger hinter sich herziehend, vorwärtsbewegt, wird somit die relative Bewegung der Radbaugruppe bezüglich der Fahrzeugkarosserie die Radbaugruppe veranlassen, sich leicht in einer Richtung zur Front der Fahrzeugkarosserie 22 zu bewegen, d. h., dass es eine Verschiebung auf der y-Achse zwischen der Radbaugruppe 8, 10 und der Fahrzeugkarosserie 22 geben wird.
Ein ähnliches Auftreten wird sich durch Beladung des Fahrzeugs 1 ergeben. Wenn ein Fahrzeug mit zusätzlichem Gewicht versehen ist, beispielsweise durch Platzieren zusätzlicher Gegenstände in einem Fahrzeug, wird zum Beschleunigen der Fahrzeugkarosserie 22 eine größere Kraft erforderlich sein. Somit wird das zusätzliche Gewicht eine Verschiebung zwischen der Radbaugruppe 8, 10 und der Fahrzeugkarosserie 22 verursachen, wenn das Fahrzeug 1 beschleunigt.
Die zusätzlichen durch Schleppen des Anhängers 3 verursachten Kräfte auf ein Fahrzeug 1 könnten zu einem äquivalenten Widerstand zur Vorwärtsbewegung des Fahrzeugs 1 führen, wie durch ein Fahrzeug erzeugt, welches schwer beladen ist, aber keinen Anhänger schleppt. Unter solchen Umständen wird Schleppen des Anhängers daher zu derselben Nettoverschiebung auf der y-Achse der Fahrzeugkarosserie 22 relativ zu der Radbaugruppe 8, 10 führen, wie sie ein schwer beladenes Fahrzeug erfährt. Somit würde es anhand der Verschiebung der Fahrzeugkarosserie auf der y-Achse allein schwer sein, ein schwer beladenes Fahrzeug von einem einen Anhänger schleppenden leicht beladenen Fahrzeug zu unterscheiden. Detektion einer Verschiebung auf der y-Achse könnte daher eine Bestimmung dafür liefern, ob ein Anhänger geschleppt wird, würde allerdings keine hohe Zuverlässigkeit liefern.
2a zeigt den Schwerpunkt eines typischen unbeladenen Fahrzeugs 201. Der Schwerpunkt 224 befindet sich zwischen den Radbaugruppen von Front 208 und Heck 210. Die Fahrzeugkarosserie 222 ist relativ zu der Vorder- und der Hinterradbaugruppe 208, 210 aufgehängt und das Gewicht des Fahrzeugs 201 wird über die Aufhängung zwischen der Vorder- und der Hinterradbaugruppe 208, 210 verteilt. Wenn das Fahrzeug 201 beladen wird, beispielsweise mit Ladung im Heck des Fahrzeugs, wie in 2b gezeigt ist, wird der Massenmittelpunkt 224 des Fahrzeugs 201 zum Heck des Fahrzeugs hin verschoben werden. Das zusätzliche Ladungsgewicht in der Fahrzeugkarosserie wird die Fahrzeugkarosserie veranlassen, sich abwärts zu bewegen, wobei die Aufhängung an der Vorder- und der Hinterachse des Fahrzeugs zusammengedrückt wird, so dass sich die Fahrzeugkarosserie in einer Vertikalrichtung (z-Achse) dichter an die Radbaugruppen und die Straße bewegt.
2c zeigt einen durch das Fahrzeug 201 geschleppten Anhänger 203 in einer Situation, in der die Masse der durch das Fahrzeug 201 getragenen Ladung ungefähr gleich der Masse des Anhängers 203 ist. Die Masse des Anhängers übt, wie oben erörtert, eine Last auf die y-Achse aus. Diese Last wird von Rädern des Anhängers und von einem Kugelkopf 226 einer Schleppkupplung 214, die an dem schleppenden Fahrzeug, typischerweise über einem Radzentrum einer Hinterradbaugruppe 210 befestigt ist, abgestützt. Die von dem Anhänger auf die Schleppkupplung ausgeübte Kraft variiert dynamisch, wenn sich das Schleppfahrzeug und der Anhänger über eine wellige Straßenoberfläche bewegen, wobei allerdings das von der Schleppkupplung 214 Stützgewicht (das Deichselgewicht) für einen gro-ßen stationären Anhänger auf einer waagerechten Straßenoberfläche idealerweise auf ungefähr 100 bis 150 kg e eingestellt wird.
Wenn der Anhänger 203 mit der Schleppkupplung 214 des Fahrzeugs 201 verbunden ist, stützt somit das Fahrzeug 201 den Anhänger 203 teilweise ab und die Last von dem Anhänger wird am Heck der Hinterachse auf das Schleppfahrzeug ausgeübt. Folglich wird die Front des Fahrzeugs leicht höher fahren als sie es ohne einen Anhänger täte und das Heck des Fahrzeugs wird als ein Ergebnis der Abwärtskraft auf der z-Achse von dem Anhänger auf den Haken 224 leicht tiefer fahren, was das Fahrzeug zu einem Schwenken um die Hinterachse herum veranlasst. Wenn sich das Fahrzeug entlang einer welligen Straße vorwärtsbewegt, wird sich die Abwärtskraft von dem Anhänger auf den Haken 224 signifikant ändern und kann sogar die Richtung ändern, was das Heck des Fahrzeugs mit aufsteigender Front zum Nicken veranlasst und umgekehrt.
Wenn das Fahrzeug bremst, wird der Impuls eines ungebremsten Anhängers die Front des Fahrzeugs zum Nicken veranlassen, wobei dieser Effekt allerdings dem Bremsen eines beladenen Fahrzeugs ohne einen Anhänger weithin ähnlich ist (d. h. einem Fahrzeug, das die Ladung auf seiner Ladefläche trägt).
Wie in 3 gezeigt ist, wenn das Fahrzeug 301 abbiegt, so dass der Anhänger 303 und das Fahrzeug 301 nicht länger ausgerichtet sind, übt der Anhänger weiterhin eine Kraft 328 in der Richtung, in welcher er zu fahren versucht, aus. Somit werden Komponenten der Kraft 328 auf der x-Achse und der y-Achse von dem Anhänger 303 auf das Fahrzeug 301 ausgeübt. In dieser Situation, wird die Fahrzeugkarosserie 322 aufgrund der Weiterbewegung des Anhängers zur Seite (x-Achse) sowie nach vorne (y-Achse) geschoben, wenn das Fahrzeug verzögert. Somit bewegt sich die Fahrzeugkarosserie relativ zu den Radbaugruppen in einer Lateral- und Vorwärtsrichtung.
Eine Verschiebung der Fahrzeugkarosserie relativ zur Vorder- oder Hinterradbaugruppe, wenn ein Fahrzeug einen Anhänger schleppt, wird sich daher von der Verschiebung unterscheiden, die sich aus einer Last ergibt, die auf oder in der Karosserie des Fahrzeugs getragen wird. Obgleich, wie oben erwähnt wurde, eine Verschiebung auf der y-Achse schwerer definitiv einer auf einem Fahrzeug getragenen Last oder einer von dem Fahrzeug geschleppten Last zuzuschreiben ist, kann eine Verschiebung einer Fahrzeugkarosserie relativ zu den Radbaugruppen des Fahrzeugs in der Lateralrichtung (x-Achse) oder der Vertikalrichtung (z-Achse) zum Anzeigen, dass ein Anhänger mit dem Fahrzeug verbunden ist, verwendet werden. Somit ist es durch Messen der Verschiebung der Fahrzeugkarosserie relativ zu mindestens einer Radbaugruppe in der Lateral- und/oder Vertikalrichtung und Verarbeiten der Messung möglich, zu bestimmen, ob ein Anhänger mit dem Fahrzeug verbunden ist.
Darüber hinaus kann, wenn ein Anhänger geschleppt wird, dieser eine Vorne-Hinten-Kippschwingung erfahren, welche über die Anhängerkupplung in eine Auf-Ab-Bewegung am Heck des Fahrzeugs übersetzt wird. Die Bewegung der Fahrzeugkarosserie in einer Lateralrichtung (x-Achse) sowie die Auf-und-AbBewegung (z-Achse) bezüglich einer Radbaugruppe kann gemessen und unter Verwendung einer Schnelle-Fourier-Transformation-Analyse (FFT-Analyse) verarbeitet werden, um die Frequenz der Anhängerschwingung von der Eigenfrequenz der Fahrzeugaufhängung zu trennen. Durch Durchführen einer FFT-Analyse an einem durch einen Radbaugruppensensor produzierten Signal, um zu ermitteln, ob es eine oder mehrere zusätzliche durch einen Anhänger induzierte Frequenzen gibt, ist es daher möglich, zuverlässig festzustellen, ob ein Anhänger mit dem Fahrzeug verbunden ist. Die gemessene Verschiebung der Radbaugruppe relativ zu der Fahrzeugkarosserie kann daher durch Durchführen einer FFT-Analyse verarbeitet werden, um eine durch den Anhänger induzierte Schwingung der Fahrzeugkarosserie zu detektieren, und dadurch zu bestimmen, ob ein Anhänger mit dem Fahrzeug verbunden ist.
In einer in 4 gezeigten ersten Anordnung ist ein Anhängerdetektionssystem für ein Fahrzeug bereitgestellt, wobei das Detektionssystem einen Lateralsensor 430 umfasst, welcher einen Erster-Sensor-Hauptteil 432, angebracht an der Fahrzeugkarosserie 422 umfasst, und eine erste Sonde 434, angebracht an einem Mittelpunkt einer Achse 454 der Radbaugruppe 408, umfasst, wobei die erste Sonde 434 drehbar mit dem Erster-Sensor-Hauptteil 432 verbunden ist. Gleichermaßen ist ein Vertikalsensor 436 vorgesehen, welcher einen Zweiter-Sensor-Hauptteil 438, angebracht an der Fahrzeugkarosserie 422, und eine zweite Sonde 440, angebracht an der Radbaugruppe 408, umfasst, wobei die zweite Sonde 440 drehbar mit dem Zweiter-Sensor-Hauptteil 438 verbunden ist.
Die Fahrzeugkarosserie 422 und die Radbaugruppe 408 sind relativ zueinander unter Verwendung einer bekannten Fahrzeugaufhängung abgehängt. Somit veranlasst eine Bewegung der Radbaugruppe 408 relativ zu der Fahrzeugkarosserie 422 die erste Sonde 434 zum Drehen relativ zu dem Erster-Sensor-Hauptteil 432 über ein erstes Gelenk 442, wobei die Drehung des ersten Gelenks 442 der Bewegung der Radbaugruppe 408 entspricht. Das erste Gelenk 442 ist so entlang der y-Achse angeordnet, dass es sich in der x-z-Ebene dreht. Die erste Sonde umfasst eine erste Sektion 444 und eine zweite Sektion 446, wobei die erste Sektion 444 drehbar mit der Radbaugruppe 408 und der zweiten Sektion 446 verbunden ist, und die zweite Sektion 446 ferner drehbar mit dem Erster-Sensor-Hauptteil 432 über das erste Gelenk 442 verbunden ist. Die erste Sektion 444 erstreckt sich im Wesentlichen parallel zu der Achse 454 und die zweite Sektion 446 erstreckt sich im Wesentlichen parallel zu der z-Richtung, wenn sich das Fahrzeug in einer Gleichgewichtsposition (z. B. stationär) befindet.
Der Vertikalsensor 436 ist auf eine dem Lateralsensor ähnliche Weise ausgelegt. Somit veranlasst eine Bewegung der Radbaugruppe 408 relativ zu der Fahrzeugkarosserie 422 die zweite Sonde 440 zum Drehen relativ zu dem Zweiter-Sensor-Hauptteil 438 über ein zweites Gelenk 452, wobei die Drehung des zweiten Gelenks 452 der Bewegung der Radbaugruppe 408 entspricht. Das zweite Gelenk 452 ist so entlang der y-Achse angeordnet, dass es sich in der x-z-Ebene dreht. Die zweite Sonde umfasst eine dritte Sektion 448 und eine vierte Sektion 450, wobei die dritte Sektion 448 drehbar mit der Radbaugruppe 408 und der vierten Sektion 450 verbunden ist, und die vierte Sektion 450 ferner drehbar mit dem Zweiter-Sensor-Hauptteil 438 über das zweite Gelenk 452 verbunden ist. Allerdings ist im Gegensatz zu dem Lateralsensor die dritte Sektion 448 im Wesentlichen parallel zu der z-Richtung vorgesehen und die vierte Sektion 450 ist im Wesentlichen parallel zu der Achse 454 vorgesehen.
Somit wird sich das erste Gelenk des Lateralsensors 430 stärker aufgrund von Lateralkomponenten einer Verschiebung als von Vertikalkomponenten einer Verschiebung drehen und wird sich das zweite Gelenk des Vertikalsensors 436 stärker aufgrund von Vertikalkomponenten einer Verschiebung als von Lateralkomponenten einer Verschiebung drehen. Folglich wird sich die Drehung des ersten Gelenks 442 aufgrund einer Lateral- und Vertikalverschiebung der Fahrzeugkarosserie 422 hinsichtlich der Radbaugruppe 408 von der Drehung des ersten Gelenks 452 unterscheiden. Durch Verwendung der Werte der Drehung des ersten Gelenks 442 und des zweiten Gelenks 452, d. h. durch Vergleichen der Werte in einer Nachschlagetabelle, ist es möglich, die Lateral- und Vertikalkomponenten der Verschiebung zu bestimmen, wobei jede für sich oder beide in Kombination verwendet werden können zum Bestimmen, ob der Anhänger mit dem Fahrzeug verbunden ist.
Der Sensor kann ferner ein Potentiometer oder einen Drehgeber umfassen, um die Drehung des ersten und/oder zweiten Gelenks relativ zu dem jeweiligen Sensorhauptteil zu detektieren. Das Anhängerdetektionssystem umfasst ferner einen (nicht gezeigten) Prozessor, welcher ausgelegt ist zum Verarbeiten der detektierten Drehung des ersten und/oder des zweiten Gelenks, um zu bestimmen, ob ein Anhänger mit dem Fahrzeug verbunden ist.
Um zu bestimmen, ob ein Anhänger mit dem Fahrzeug verbunden ist, kann die detektierte Verschiebung von dem Prozessor mit einem Schwellenwert verglichen werden, wobei der Schwellenwert ein vorbestimmter Wert ist, der anzeigt, dass ein Anhänger mit dem Fahrzeug verbunden ist. Wenn der Sensor an einer Vorderachse eines Fahrzeugs eine Vertikalverschiebung misst, kann der Schwellenwert der Verschiebung größer als ein Normalbetriebsverschiebungsbereich der Fahrzeugkarosserie relativ zu der mindestens einen Radbaugruppe des Fahrzeugs ohne einen angebrachten Anhänger sein. Wenn der Sensor an einer Hinterachse eines Fahrzeugs eine Vertikalverschiebung misst, kann der Schwellenwert der Verschiebung kleiner als ein Normalbetriebsverschiebungsbereich der Fahrzeugkarosserie relativ zu der mindestens einen Radbaugruppe des Fahrzeugs ohne einen angebrachten Anhänger sein.
Alternativ kann der Prozessor eine Schnelle-Fourier-Transformation-Analyse (FFT-Analyse) durchführen, um eine Bestimmung dahingehend vorzunehmen, ob ein Anhänger mit dem Fahrzeug verbunden ist. FFT-Analyse ermöglicht es, Frequenzen verschiedener Signale voneinander zu trennen. Die Schnelle-Fourier-Transformation-Analyse kann zum Berechnen der Schwingungsfrequenz des Fahrzeugs verwendet werden. Der Prozessor kann ausgelegt sein zum Bestimmen, ob die berechnete Schwingungsfrequenz anzeigt, dass ein Anhänger mit dem Fahrzeug verbunden ist.
Es versteht sich, dass die Radbaugruppe 408 dieser Beispiele eine Achse 454 und zwei Räder 456a, 456b des Fahrzeugs 401 umfasst. Allerdings versteht sich auch, dass die Radbaugruppe 408 nur ein Rad 456a, 456b und eine Nabe des Fahrzeugs umfassen kann. Es können zwischen zwei und vier solche Radbaugruppen an einem konventionellen Fahrzeug vorgesehen sein. Die Radbaugruppen können unabhängig voneinander aufgehängt sein.
Weitere Sensoren können an jeder unabhängig aufgehängten Radbaugruppe vorgesehen sein. Mindestens ein Sensor kann an einer Hinterradbaugruppe vorgesehen sein und mindestens ein Sensor kann an einer Vorderradbaugruppe vorgesehen sein. Jede Radbaugruppe kann mit mehr als einem Sensor versehen sein. Somit kann ein (nicht gezeigter) zweiter Sensor vorgesehen sein, wobei der zweite Sensor ausgelegt sein kann zum Detektieren einer Vertikal- und/oder einer Lateralverschiebung der Fahrzeugkarosserie relativ zu einer anderen Radbaugruppe, die mit einer von dem ersten Sensor verschiedenen Achse des Fahrzeugs assoziiert ist.
Somit kann der Prozessor die von dem ersten Sensor gemessene Verschiebung und die von dem zweiten Sensor gemessene Verschiebung verwenden, um eine Bestimmung vorzunehmen, ob ein Anhänger mit dem Fahrzeug verbunden ist. Entweder die Vorder- oder die Hinterachse wird stärker von der Fahrzeugkarosserie verschoben sein als die andere der Vorder- oder der Hinterachse, wenn ein Anhänger mit dem Fahrzeug verbunden ist. Durch Vergleich der Verschiebung einer Vorder- und einer Hinterachse relativ zu der Fahrzeugkarosserie ist es möglich, einen an dem Heck eines Fahrzeugs angehängten Anhänger von einer innerhalb des Fahrzeugs oder auf dem Fahrzeug vorgesehenen Last zu unterscheiden.
In der in 5 gezeigten zweiten Anordnung ist ein alternatives Anhängerdetektionssystem bereitgestellt, das einen Lateralsensor 530, der einen Erster-Sensor-Hauptteil 532, drehbar an einer an der Fahrzeugkarosserie 522 befestigten Halterung montiert, umfasst, und eine erste Sonde 534, drehbar an einem Mittelpunkt einer Achse 554 der Radbaugruppe 508 montiert angebracht, umfasst. Die erste Sonde 534 ist in der Lage, sich relativ zu dem Erster-Sensor-Hauptteil 532 zu bewegen. Die erste Sonde 534 ist innerhalb des Erster-Sensor-Hauptteils 532 gleitend aufgenommen und der Lateralsensor 530 ist ausgelegt zum Detektieren einer Translation der Sonde relativ zu dem Sensorhauptteil. 5 zeigt auch einen Vertikalsensor 536, der einen Zweiter-Sensor-Hauptteil 538, drehbar angebracht an der Fahrzeugkarosserie 522, und eine zweite Sonde 540, drehbar angebracht an dem Mittelpunkt der Achse 554 der Radbaugruppe 508, umfasst. Die zweite Sonde 540 ist in der Lage, sich relativ zu dem Zweiter-Sensor-Hauptteil 538 zu bewegen. Die zweite Sonde 540 ist innerhalb des Zweiter-Sensor-Hauptteils 538 gleitend aufgenommen und der Vertikalsensor ist ausgelegt zum Detektieren einer Translation der Sonde relativ zu dem Sensorhauptteil.
Es versteht sich, dass Verschiebung der Fahrzeugkarosserie bezüglich der Radbaugruppe in entweder der Vertikal- oder Lateralrichtung zu einer Verschiebung jeder Sonde relativ zu deren entsprechendem Sensorhauptteil führt. In dem Lateralsensor wird eine Lateralverschiebung zu einer größeren Verschiebung der ersten Sonde relativ zu dem Erster-Sensor-Hauptteil als der der zweiten Sonde relativ zu dem Zweiter-Sensor-Hauptteil führen. Für Vertikalverschiebung trifft das Umgekehrte zu. Somit werden sich die Verschiebung der ersten Sonde relativ zu dem Erster-Sensor-Hauptteil und die Verschiebung der zweiten Sonde relativ zu dem Zweiter-Sensor-Hauptteil üblicherweise für die gleiche Gesamtverschiebung der Fahrzeugkarosserie bezüglich der Radbaugruppe unterscheiden. Somit können die zwei detektierten Verschiebungen zum Bestimmen der Lateral- und Vertikalkomponenten von Verschiebung der Fahrzeugkarosserie bezüglich der Radbaugruppe verwendet werden.
Ein (nicht gezeigter) Prozessor ist auf die gleiche Weise wie der mit Bezug auf Beispiel 1 beschriebene Prozessor ausgelegt und ist somit ausgelegt zum Verarbeiten der detektierten Verschiebung und zum Vornehmen einer Bestimmung dahingehend, ob ein Anhänger mit dem Fahrzeug verbunden ist. Somit ist es möglich, unter Verwendung der detektierten Verschiebung zu bestimmen, ob der Anhänger mit dem Fahrzeug verbunden ist.
Es versteht sich, dass ein beliebiger Sensor verwendet werden kann, welcher in der Lage ist zum Bestimmen einer Verschiebung der Fahrzeugkarosserie bezüglich der Radbaugruppe und der Verschiebung, verarbeitet auf die hier dargelegte Weise, um zu bestimmen, ob ein Anhänger mit einem Fahrzeug verbunden ist.
Beispielsweise kann die Distanz zwischen einer Karosserie eines Fahrzeugs und einer Radbaugruppe mittels einer Laserdistanzmessvorrichtung gemessen werden, wie im Stand der Technik bekannt ist. Eine Laserdistanzmessvorrichtung kann ausgelegt sein zum Messen der Distanz zwischen der Unterseite einer Fahrzeugkarosserie und einem Teil der Radbaugruppe in einer Vertikalrichtung. Alternativ oder zusätzlich kann eine Laserdistanzmessvorrichtung ausgelegt sein zum Messen der Distanz zwischen einem festen Punkt an der Fahrzeugkarosserie und einem Rad der Radbaugruppe in einer Lateralrichtung. Jegliche zum Messen einer Distanz zwischen der Fahrzeugkarosserie und einer Radbaugruppe fähige Distanzmesseinrichtung kann eingesetzt werden.
Für den Fachmann liegt auf der Hand, dass die Erfindung, obgleich sie in Bezug auf ein oder mehrere Beispiele beispielhaft beschrieben wurde, nicht auf die offenbarten Beispiele beschränkt ist und dass alternative Beispiele erstellt werden könnten, ohne den Schutzbereich der Erfindung, wie er in den angehängten Ansprüchen definiert ist, zu verlassen.

Claims

Anhängerdetektionssystem für ein Fahrzeug (1), wobei das Detektionssystem Folgendes umfasst: - einen ersten Sensor (430, 436), ausgelegt zum Detektieren einer Vertikal- und/oder einer Lateralverschiebung einer Fahrzeugkarosserie (422) relativ zu mindestens einer Radbaugruppe (408) des Fahrzeugs (1); und - einen Prozessor, ausgelegt zum Verarbeiten der detektierten Verschiebung und zum Vornehmen einer Bestimmung, ob ein Anhänger (3) mit dem Fahrzeug (1) verbunden ist.
Anhängerdetektionssystem nach Anspruch 1, wobei die detektierte Verschiebung von dem Prozessor mit einem Schwellenwert verglichen wird, wobei der Schwellenwert ein vorbestimmter Wert ist, der anzeigt, dass ein Anhänger (3) mit dem Fahrzeug (1) verbunden ist.
Anhängerdetektionssystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei, wenn der Sensor (430, 436) an einer Vorderachse eines Fahrzeugs (1) eine Vertikalverschiebung misst, die Schwellenverschiebung größer als ein Normalbetriebsverschiebungsbereich der Fahrzeugkarosserie (422) relativ zu der mindestens einen Radbaugruppe (408) des Fahrzeugs (1) ohne einen angebrachten Anhänger (3) ist.
Anhängerdetektionssystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei, wenn der Sensor (430, 436) an einer Hinterachse eines Fahrzeugs (1) eine Vertikalverschiebung misst, die Schwellenverschiebung kleiner als ein Normalbetriebsverschiebungsbereich der Fahrzeugkarosserie (422) relativ zu der mindestens einen Radbaugruppe (408) des Fahrzeugs (1) ohne einen angebrachten Anhänger (3) ist.
Anhängerdetektionssystem nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei der Prozessor eine Schnelle-Fourier-Transformation-Analyse durchführt, um eine Bestimmung dahingehend vorzunehmen, ob ein Anhänger (3) mit dem Fahrzeug (1) verbunden ist.
Anhängerdetektionssystem nach Anspruch 5, wobei die Schnelle-Fourier-Transformation-Analyse verwendet wird zum Berechnen der Schwingungsfrequenz des Fahrzeugs (1), und der Prozessor ausgelegt ist zum Bestimmen, ob die berechnete Schwingungsfrequenz anzeigt, dass ein Anhänger (3) mit dem Fahrzeug (1) verbunden ist.
Anhängerdetektionssystem für ein Fahrzeug (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Sensor (432, 436) mindestens einen Lateralsensor (432) umfasst, der ausgelegt ist zum Detektieren der Lateralverschiebung der mindestens einen Radbaugruppe (408) relativ zu der Fahrzeugkarosserie (422).
Anhängerdetektionssystem für ein Fahrzeug (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein zweiter Sensor vorgesehen ist, wobei der zweite Sensor ausgelegt ist zum Detektieren einer Vertikal- und/oder einer Lateralverschiebung der Fahrzeugkarosserie (422) relativ zu einer anderen Radbaugruppe, die mit einer von dem ersten Sensor (432, 436) verschiedenen Achse des Fahrzeugs (1) assoziiert ist.
Anhängerdetektionssystem für ein Fahrzeug (1) nach Anspruch 8, wobei der Prozessor die von dem ersten Sensor (432, 436) gemessene Verschiebung und die von dem zweiten Sensor gemessene Verschiebung verwendet, um eine Bestimmung dahingehend vorzunehmen, ob ein Anhänger(3) mit dem Fahrzeug (1) verbunden ist.
Anhängerdetektionssystem für ein Fahrzeug (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Sensor (432, 436) und/oder der zweite Sensor einen berührungslosen Näherungssensor und/oder einen sowohl mit der Fahrzeugkarosserie (422) als auch der Radbaugruppe (408) verbundenen Berührungssensor umfasst.
Anhängerdetektionssystem für ein Fahrzeug (1) nach Anspruch 10, wobei der Berührungssensor einen Sensorhauptteil und eine Sonde umfasst, welche in der Lage ist, sich relativ zu dem Sensorhauptteil zu bewegen, wobei der Sensorhauptteil an der Fahrzeugkarosserie (422) und/oder der Radbaugruppe (408) angebracht ist und die Sonde an dem anderen von der Fahrzeugkarosserie (422) und der Radbaugruppe (408) angebracht ist.
Anhängerdetektionssystem für ein Fahrzeug (1) nach Anspruch 11, wobei die Sonde drehbar mit dem Sensorhauptteil und der Fahrzeugkarosserie (422) und/oder der Radbaugruppe (408) verbunden ist und der Sensor ausgelegt ist zum Detektieren einer Drehung der Sonde relativ zu dem Sensorhauptteil.
Anhängerdetektionssystem für ein Fahrzeug (1) nach Anspruch 12, wobei die Sonde drehbar mit einem Gelenk und/oder einem Kugelkopf verbunden ist.
Anhängerdetektionssystem für ein Fahrzeug (1) nach Anspruch 12 oder 13, wobei der Sensor ferner ein Potentiometer oder einen Drehgeber umfasst, welches/welcher Drehung der Sonde relativ zu dem Sensorhauptteil detektiert.
Anhängerdetektionssystem für ein Fahrzeug (1) nach Anspruch 11, wobei die Sonde gleitend innerhalb des Sensorhauptteils aufgenommen ist und der Sensor ausgelegt ist zum Detektieren einer Translation der Sonde relativ zu dem Sensorhauptteil.
Anhängerdetektionssystem für ein Fahrzeug (1) nach Anspruch 8, wobei der erste Sensor (432, 436) und/oder der zweite Sensor ausgelegt sind zum Detektieren von sowohl der Vertikal- als auch der Lateralverschiebung der Fahrzeugkarosserie (422) relativ zu der mindestens einen Radbaugruppe (408) des Fahrzeugs (1).
Anhängerdetektionssystem für ein Fahrzeug (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Sensor (432, 436) ausgelegt ist zum Detektieren der Vertikal- oder der Lateralverschiebung der Fahrzeugkarosserie (422) relativ zu der mindestens einen Radbaugruppe (408) des Fahrzeugs, und mindestens ein zusätzlicher erster Sensor vorgesehen ist zum Detektieren des jeweils anderen der Vertikal- und der Lateralverschiebung der Fahrzeugkarosserie (422) relativ zu der mindestens einen Radbaugruppe (408) des Fahrzeugs (1).
Anhängerdetektionssystem für ein Fahrzeug (1) nach Anspruch 8, wobei der zweite Sensor ausgelegt ist zum Detektieren der Vertikal- oder der Lateralverschiebung der Fahrzeugkarosserie (422) relativ zu der anderen Radbaugruppe des Fahrzeugs, und mindestens ein zusätzlicher zweiter Sensor vorgesehen ist zum Detektieren des jeweils anderen der Vertikal- und der Lateralverschiebung der Fahrzeugkarosserie (422) relativ zu der anderen Radbaugruppe des Fahrzeugs (1).
Anhängerdetektionssystem für ein Fahrzeug (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Radbaugruppe (408) eine Achse umfasst, die sich über eine Mittellinie des Fahrzeugs (1) erstreckt.
Verfahren zum Durchführen einer Anhängerdetektion für ein Fahrzeug (1), wobei das Verfahren Folgendes umfasst: - Detektieren einer Vertikal- und/oder einer Lateralverschiebung einer Fahrzeugkarosserie (422) relativ zu mindestens einer Radbaugruppe (408) des Fahrzeugs (1); - Verarbeiten der detektierten Verschiebung; und - Vornehmen einer dahingehenden Bestimmung, ob ein Anhänger (3) mit dem Fahrzeug (1) verbunden ist.
Verfahren nach Anspruch 20, wobei die detektierte Verschiebung mit einem Schwellenwert verglichen wird, wobei der Schwellenwert ein vorbestimmter Wert ist, der anzeigt, dass ein Anhänger (3) mit dem Fahrzeug (1) verbunden ist.
Verfahren nach Anspruch 20, wobei eine Schnelle-Fourier-Transformation-Analyse durchgeführt wird, um eine Bestimmung dahingehend vorzunehmen, ob ein Anhänger (3) mit dem Fahrzeug (1) verbunden ist.
Verfahren nach Anspruch 22, wobei die Schnelle-Fourier-Transformation-Analyse verwendet wird zum Berechnen der Schwingungsfrequenz des Fahrzeugs (1) und der Prozessor ausgelegt ist zum Bestimmen, ob die berechnete Schwingungsfrequenz anzeigt, dass ein Anhänger (3) mit dem Fahrzeug (1) verbunden ist.
Verfahren nach Anspruch 20, ferner umfassend ein Detektieren einer Vertikal- und/oder einer Lateralverschiebung der Fahrzeugkarosserie (422) relativ zu einer anderen Radbaugruppe, die mit einer anderen Achse des Fahrzeugs (1) assoziiert ist, und Verwenden der Verschiebung der Radbaugruppe und einer weiteren Radbaugruppe zum Bestimmen, ob ein Anhänger (3) mit dem Fahrzeug (1) verbunden ist.