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Die Erfindung betrifft eine Anhängehilfe für einen Fahrzeuganhänger gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
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Rangierhilfen zum Ankoppeln von Fahrzeuganhängern, beispielsweise Wohnwagen oder Transportanhängern, an Zugfahrzeuge sind allgemein bekannt. So beschreiben beispielsweise
DE 20 2001 810 1924 U1 und
AT 504 881 A4 Hilfen zum Heranfahren eines Anhängers an ein Zugfahrzeug mit Hilfe eines Antriebsmechanismus. Solche Antriebsmechanismen werden mitunter auch als Mover bezeichnet.
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Grundsätzlich ist es in diesem Zusammenhang auch bekannt, einen Mover mit Hilfe einer Funkfernbedienung zu steuern. Allerdings muss auch bei Verwendung eines Movers der Vorgang des Anhängens des Fahrzeuganhängers an das Zugfahrzeug selbst dennoch zumeist noch manuell erfolgen, insbesondere bei herkömmlichen mechanischen Kopplungssystem. Dies ist insbesondere bei der Verwendung von Kugelkopfkupplungen, wie sie beispielsweise im PKW-Bereich üblich sind, aufgrund des zumeist sehr geringen Abstandes der Kupplung zur restlichen Karosserie des Zugfahrzeuges notwendig. Aber auch in Verbindung mit LKWs und insbesondere Sattelzügen, bei denen der Fahrzeuganhänger über eine Sattelkupplung mit dem Königszapfen der Zugmaschine verbunden wird, kann die Erfindung zum Einsatz gelangen Dies beinhaltet, dass die Feinjustierung, d.h. die Ausrichtung der Deichsel des Fahrzeuganhängers und der Kupplung des Zugfahrzeuges zueinander, vor Auslösung des Kopplungsmechanismus manuell vorgenommen werden müssen. Insbesondere die präzise Ausrichtung von Zugfahrzeug und Fahrzeuganhänger bzw. Deichsel und Kupplung erfordert jedoch ein umständliches Rangieren des Zugfahrzeuges oder einen hohen Kraftaufwand zur Bewegung des in der Regel schweren Anhängers und stellt einen hohen Anspruch an eine Hand-Auge-Koordination. Zudem kann es gefährlich sein, wenn ein Mensch zwischen Fahrzeuganhänger und Zugfahrzeug stehen muss oder während der Bewegung der zu koppelnden Komponenten nahe an diese herantreten muss.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung bereitzustellen, die es erleichtert, einen Anhänger an ein Zugfahrzeug automatisch derart exakt heranzufahren, dass nur noch der Kopplungsmechanismus ausgelöst werden muss. Insbesondere soll eine Vorrichtung bereitgestellt werden, die ein einfaches, präzises und automatisches Anhängen eines Fahrzeuganhängers an ein Zugfahrzeug ermöglicht. Das Anhängen soll dabei möglichst gefahrlos und ohne großen Kraftaufwand möglich sein.
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Hauptmerkmale der Erfindung sind im kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 angegeben. Ausgestaltungen sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 10.
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Die Aufgabe wird durch eine Anhängehilfe für einen Fahrzeuganhänger erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Anhängehilfe eine elektronische Steuerung, wenigstens eine Signalquelle und wenigstens eine Sensorvorrichtung aufweist, wobei die Signalquelle und die Sensorvorrichtung dazu ausgebildet sind, an einer Deichsel eines Fahrzeuganhängers und/oder an einer Kupplung eines Zugfahrzeuges angebracht zu sein oder zu werden, wobei die Signalquelle dazu ausgebildet ist, wenigstens ein Signal auszusenden, wobei die Sensorvorrichtung dazu ausgebildet ist, das Signal zu empfangen und an die Steuerung weiterzugeben, und wobei die Steuerung dazu ausgebildet ist, mit Hilfe des Signals ein Antriebssystem zu steuern, das dazu ausgebildet ist, die Position der Deichsel und der Kupplung zueinander zu verändern. Insbesondere wird damit ein präzises bzw. punktgenaues Ansteuern und Anfahren ermöglicht.
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Eine Anhängehilfe im Sinne der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung, die dazu dient, das Anhängen eines Fahrzeuganhängers an ein Zugfahrzeug zu erleichtern. Eine solche Vorrichtung kann aus mehreren Komponenten bestehen. Im vorliegenden Fall zumindest aus einer elektronischen Steuerung und einem Sensorsystem. Die elektronische Steuerung, im Folgenden auch einfach kurz als Steuerung bezeichnet, steuert das Heranfahren des Fahrzeuganhängers an das Zugfahrzeug. Dabei kann das Heranfahren voll automatisch und insbesondere punktgenau erfolgen. Das Sensorsystem liefert der Steuerung Informationen über die Ausrichtung und Entfernung von Fahrzeuganhänger und Zugfahrzeug zueinander. Dazu weist das Sensorsystem wenigstens eine Signalquelle und wenigstens einen Sensor auf, der ein von der Signalquelle kommendes Signal erfassen kann.
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Ein Fahrzeuganhänger kann in diesem Zusammenhang beispielsweise ein Transportanhänger, ein Wohnwagen, ein Lastenanhänger oder dergleichen sein. Das Zugfahrzeug kann beispielsweise ein PKW oder LKW sein. Besonders bevorzugt ist als Fahrzeuganhänger ein Wohnwagen und als Zugfahrzeug ein PKW. Der Fahrzeuganhänger weist eine Deichsel auf. Das Zugfahrzeug weist eine Kupplung auf. Das Anhängen des Fahrzeuganhängers an das Zugfahrzeug erfolgt, indem die Deichsel und die Kupplung miteinander gekoppelt werden. Bevorzugt ist dazu eine Kugelkopfkopplung vorhanden. Der Kugelkopf der Kugelkopfkopplung ist an der Kupplung des Zugfahrzeuges ausgebildet. Die Aufnahme für den Kugelkopf an der Deichsel des Fahrzeuganhängers. Mit Hilfe der Anhängehilfe können Deichsel und Kupplung automatisch derart präzise zueinander ausgerichtet werden, dass kein manuelles Korrigieren oder Ausrichten mehr notwendig ist. Dies ist insbesondere dann günstig, wenn der Fahrzeuganhänger ein Wohnwagen und das Zugfahrzeug ein PKW ist, die über eine Kugelkopfkupplung miteinander verbunden werden sollen, wobei üblicherweise der Kugelkopf sehr dicht am Fahrzeug angeordnet ist, so dass eine ausgesprochen präzise Bewegung auf sehr kleinem Raum notwendig ist. Mit Hilfe der Anhängehilfe kann diese Bewegung automatische ausgeführt werden. Es muss nur noch der Kopplungsmechanismus ausgelöst werden. Letzteres kann dann manuell oder beispielsweise per Fernsteuerung oder auch automatisch erfolgen.
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Die elektronische Steuerung ist insofern eine Fernsteuerung, die direkt oder indirekt die Bewegung des Fahrzeuganhängers kontrolliert. Eine direkte Steuerung kann beispielsweise vorliegen, wenn der Fahrzeuganhänger über eine eigene Antriebsvorrichtung verfügt, die mit Hilfe der elektronischen Steuerung direkt gesteuert werden kann. Eine indirekte Steuerung liegt beispielsweise vor, wenn die Steuerung einen Mover mit einer eigenen Steuerungseinrichtung steuert, der dann den Fahrzeuganhänger bewegt. Dies kommt insbesondere bei einer Nachrüstung der Anhängerhilfe an bereits mit einem Movern ausgestatteten Fahrzeuganhängern zum Tragen.
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Um weitere Abstände und Wegstrecken mit längeren Distanzen von beispielsweise mehr als 10m zwischen Zugfahrzeug und Anhänger zu überbrücken, ist vorzugsweise eine Folgefunktion in der Steuerung einprogrammiert ist, die es dem Fahrzeuganhänger erlaubt, der Signalquelle, wie beispielsweise der von einem Nutzer getragenen Fernbedienung, per Knopfdruck über eine gewisse Distanz, jedoch auf unbestimmte Entfernung, zu folgen. Der Fahrzeuganhänger kann so über größere Distanzen versetzt werden. Das ist besonders vorteilhaft besonders bei großen Parkplätzen oder auch bei einem Verbot von Zugfahrzeugen, wie beispielsweise bei Messen etc.. Das Rangieren des Fahrzeuganhängers ist dann ohne jeglichen eigenen Kraftaufwand und ohne laute Motorgeräusche zum Beispiel für das Be- oder Entladen und oder einparken auch ohne Zugfahrzeug möglich.
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Der Begriff Signalquelle wird im breitesten Sinne verstanden. Es kann zum einen eine Quelle sein, die aktiv ein Signal insbesondere in Form einer elektromagnetischen Welle aussendet. Zum anderen kann die Signalquelle auch nur eine optische Positionsmarke sein. Ein solche optische Positionsmarke kann beispielsweise von einer Kamera erfasst werden. Denkbar ist insofern auch, dass die Signalquelle als Reflektor ausgebildet ist. In jedem Fall ist mit Hilfe der Signalquelle eine Information über die Position der Deichsel und/oder der Kupplung u bekommen.
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Die Sensorvorrichtung ist eine Vorrichtung, die das Signal der Signalquelle aufnehmen und an die elektronische Steuerung weiterleiten kann. Die Sensorvorrichtung empfängt also wenigstens ein Signal von der Signalquelle. Sie kann einen oder mehrere Sensoren umfassen. Wenn mehrere Sensoren vorhanden sind, können die Sensoren gleicher oder unterschiedlicher Art sein. Ein entsprechender Sensor der Sensorvorrichtung kann im Fahrzeuganhänger oder im Zugfahrzeug fest verbaut sein. Denkbar ist aber auch, dass die Sensorvorrichtung ein Gehäuse aufweist, in dem die Sensoren angeordnet sind und das außen an eine Deichsel eines Fahrzeuganhängers oder an eine Kupplung eines Zugfahrzeuges montiert werden kann. Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn die Anhängehilfe bei einem bereits vorhandenen Fahrzeuganhänger oder Zugfahrzeug nachgerüstet werden soll, wie unten beschrieben. Dabei können entweder alle Sensoren in einem gemeinsamen Gehäuse, mehrere Sensoren in jeweils getrennten Gehäusen oder jeder Sensor in einem separaten einzelnen Gehäuse angeordnet sein.
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Das Signal kann im einfachsten Fall eine optische Konstellation sein, beispielsweise ein Bild. Es kann auch ein elektromagnetisches oder ein akustisches Signal sein. Denkbar sind auch komplexe Signale, wie beispielsweise gepulste Lasersignale. In jedem Fall liefert das Signal eine Information, die von der Signalquelle zur Sensorvorrichtung übermittelt wird. Denkbar ist auch, dass das Signal selbst die Information ist, d.h. dass die Information ausschließlich aus dem Signal besteht. Die Information ist derart gestaltet, dass sie von der Sensorvorrichtung an die elektronische Steuerung übermittelt werden kann. Die elektronische Steuerung kann dann, z.B. mit Hilfe einer Software, künstlicher Intelligenz oder dergleichen, die in dem Signal enthaltene Information verarbeiten und mit deren Hilfe feststellen, wie der Fahrzeuganhänger und/oder das Zugfahrzeug bewegt werden müssen, um den Fahrzeuganhänger an das Zugfahrzeug anzuhängen.
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Die Anhängehilfe ist insofern dazu geeignet, die Position der Deichsel und der Kupplung zueinander zu verändern. Zu diesem Zweck kann die Anhängehilfe mittels der elektronische Steuerung und basierend auf der Information des Signals, das die Sensorvorrichtung von der Signalquelle empfängt, entweder den Fahrzeuganhänger oder das Zugfahrzeug, bevorzugt aber den Fahrzeuganhänger, bewegen. Mit dem Fahrzeuganhänger bewegt sich dann auch die Deichsel, die am Fahrzeuganhänger fest verbaut ist, mit dem Zugfahrzeug in entsprechender Weise die Kupplung. Wird der Fahrzeuganhänger bewegt, ändert sich dessen Position gegenüber dem Zugfahrzeug und damit auch die Position der Deichsel gegenüber dem Zugfahrzeug. Dabei kann sich die Deichsel auf die Kupplung zubewegen. Denkbar ist auch, dass sich die Kupplung auf die Deichsel zubewegt oder dass sich Deichsel und Kupplung gegenseitig aufeinander zubewegen. Günstig ist es auch, wenn sich Deichsel und Kupplung auch voneinander wegbewegen können, damit die Position von Deichsel und Kupplung zueinander haben, beispielsweise beim Rangieren, nach Bedarf angepasst und korrigiert werden kann. Auch in diesem Fall kann entweder die Position der Deichsel, der Kupplung oder beider Bauteile verändert werden. Die Form der Bewegung, ihre Richtung und Geschwindigkeit basieren dabei auf der Information, die die Steuerung von der Sensorvorrichtung erhält und die die Sensorvorrichtung als Signal von der Signalquelle empfängt. Dieses Zusammenspiel von Signalquelle und Sensorvorrichtung mit der elektronischen Steuerung erlaubt es, die Deichsel präzise und automatisch über die Kupplung zu steuern.
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Die Anhängehilfe erlaubt es also, den Fahrzeuganhänger mit Hilfe der elektronischen Steuerung, der Sensorvorrichtung und der Signalquelle, automatisch und präzise an das Zugfahrzeug heranzufahren. Dabei ist es nicht notwendig, dass ein Mensch zwischen Fahrzeuganhänger und Zugfahrzeug steht oder dass der Fahrzeuganhänger durch manuelle Feinjustierung ausgerichtet werden muss, bevor die Deichsel des Fahrzeuganhängers und die Kupplung des Zugfahrzeuges miteinander gekoppelt werden können.
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Es ist vorteilhaft, wenn wenigstens ein Signal ein Infrarot-Signal, ein RFID-Signal, ein Ultraschallsignal, ein LiDar-Signal, ein optisches Signal oder ein Funksignal ist, wobei die Sensorvorrichtung einen zu dem Signal der Signalquelle passender Sensor aufweist, insbesondere einen Infrarotsensor, einen Sensor für ein RFID-Signal, einen akustischen Sensor, einen optischen Sensor und/oder eine Kamera. Ist das Signal ein Infrarot-Signal, im Folgenden auch als IR-Signal abgekürzt, kann es als Leitstrahl wirken. Der Fahrzeuganhänger bzw. die Sensorvorrichtung kann sich dann bei der Suche nach der Kupplung an diesem Leitstrahl orientieren. Unter einem RFID-Signal wird ein Radiofrequenzidentifikations-Signal verstanden, also ein Funksignal, das einen kennzeichnenden Code enthält. Als Funksignal ist auch ein einfaches Funksignal denkbar, das keinen kennzeichnenden Code enthält. Ein optisches Signal, kann beispielsweise ein Bild sein, das von einer Kamera aufgenommen werden kann. Ein Ultraschallsignal ist ein akustisches Signal. Ein LiDar-Signal ist ein Signal, das auf einem Laserimpuls basiert, insbesondere ein gepulstes Lasersignal, als ein Signal, das auf einem Lichtstrahl basiert. Sowohl Ultraschall als auch LiDar-Signale können besonders gut Informationen über die Geometrie und die jeweiligen Abstände von Körpern in der Umgebung liefern, wenn sie reflektiert werden und die Sensoreinrichtung die reflektierten Signale auffängt und untersucht. Mit Hilfe von Ultraschall und/oder LiDar-Signalen ist insofern ein Abtasten von Räumen zwischen der Deichsel und der Kupplung bzw. zwischen dem Fahrzeuganhänger und dem Zugfahrzeug möglich. Ultraschall kann dabei wie ein Echolot verwendet werden, in dem die Reflektion der Schallwellen ausgewertet wird. Bei der LiDar-Technologie wird der umliegende Raum mit Hilfe von Licht- oder Laserstrahlen vermessen, wobei ein Sensor die Reflektion des Lichts aufzeichnet. Es ist sowohl die Verwendung von mehreren starren Lasern denkbar, die in unterschiedliche Richtungen ausgerichtet sind, als auch die Verwendung eines rotierenden Lasers.
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Wird ein Ultraschallsignal als Signal verwendet, so ist es besonders gut möglich, einen zuvor definierten Abstand zwischen Fahrzeuganhänger und Zugfahrzeug bzw. zwischen Deichsel und Kupplung zu halten, was sogar die Möglichkeit eines Ankuppelns bei langsamer Fahrt bietet. Auch ein Entkuppeln ist in diesem Fall möglich, sofern ein passender, bevorzugt elektrischer, Mechanismus zum Lösen der Verbindung zwischen Deichsel und Kupplung vorhanden ist.
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In einer Variante ist es selbstverständlich auch denkbar, dass mehrere verschiedene Signale kombiniert werden. Beispielsweise ist vorstellbar, dass sowohl optische Signale als auch IR-Signale verwendet werden.
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Der Begriff Sensor ist im Sinne der vorliegenden Anmeldung breit zu verstehen. Ein Infrarotsensor ist ein Sensor, der dazu geeignet ist, ein IR-Signal zu erfassen. Ein Sensor für ein RFID-Signal ist ein Sensor, der ein RFID-Signal empfangen kann. Ein akustischer Sensor kann beispielsweise ein Ultraschallsignal empfangen. Ein optischer Sensor kann beispielsweise ein Licht- oder Lasersignal, beispielsweise auch ein LiDar-Signal, empfangen. Eine Kamera kann eine einfache Foto- oder Videokamera sein, die ein optisches Bild aufnimmt. Letzteres erlaubt es auch potentielle Hindernisse und Objekte, die sich innerhalb des aktuellen Wegpfades befinden können, zu erkennen und Kollisionen zu vermeiden. Die Auswertung des Signals kann mit Hilfe von künstlicher Intelligenz (KI) erfolgen. Ist der Sensor eine Kamera, kann die KI beispielsweise mehrere Kamerabilder kombinieren, und daraus auf die exakte Position von Deichsel und Kupplung schließen.
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Besonders vorteilhaft ist in diesem Zusammenhang auch die Kombination, d.h. der gleichzeitige Einsatz, von verschiedenen Signalen und jeweils dazu passenden Sensoren. Werden beispielsweise sowohl IR-Sensoren als auch eine Kamera eingesetzt, so kann mit Hilfe der IR-Sensoren eine hohe Präzision der Navigation und gleichzeitig mit Hilfe der Kamera eine Umfeldüberwachung erreicht werden.
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In einer Variante ist wenigstens ein Signal ein Fernsignal. Ein solches Fernsignal hat eine lange Reichweite von bis zu zehn Metern und erlaubt es grundsätzlich den Anhänger an das Zugfahrzeug heranzufahren. Das Fernsignal ist bevorzugt ein Funksignal, welches eine geringere Auflösung als das Nahsignal aufweisen kann.
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Denkbar ist auch, dass wenigstens ein Signal ein Nahsignal. Ein Nahsignal hat eine kurze Reichweite und eine im Vergleich zum Fernsignal höhere Auflösung, erlaubt also eine hohe Präzision. Es kommt insbesondere dann zum Einsatz, wenn die Deichsel bereits in der Nähe der Kupplung ist. Es ist beispielsweise ein Signal, das von einer Platine ausgesendet wird und nur wenige Meter weit reicht. Insofern kann es für die zentimetergenaue Navigation der Deichsel auf die Kupplung eingesetzt werden. Denkbar ist auch, dass es für die exakte Navigation der Deichsel über die Kupplung eingesetzt wird, so dass die Deichsel im Anschluss nur noch abgesenkt werden muss, um mit der Kupplung verbunden zu werden. Das Nahsignal ist insbesondere wesentlich genauer als ein Fernsignal.
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Es ist weiterhin von Vorteil, wenn die Sensorvorrichtung ein 360-Grad-Sensor ist. Ein 360-Grad-Sensor ist ein Sensor, der Signale aus seinem Umfeld in einem Winkel von 360-Grad empfangen kann. Mit anderen Worten erfasst ein 360-Grad-Sensor Signale, die aus allen ihn umgebenden Richtungen kommen. Beispielsweise kann die Sensorvorrichtung eine 360-Grad Kamera sein. Denkbar ist aber auch ein 360-Grad-Sensor für ein IR-Signal. In jedem Fall bietet ein 360-Grad-Sensor den Vorteil, dass das Signal bei der Annäherung von Anhänger und Zugfahrzeug aus allen Richtungen erkannt werden kann.
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In einer Variante ist denkbar, dass die Signalquelle und/oder die Sensorvorrichtung im montierten Zustand an der Kupplung des Zugfahrzeuges angeordnet sind. Es ist insofern denkbar, dass nur die Signalquelle im montierten Zustand an der Kupplung des Zugfahrzeuges angeordnet ist, dass nur die Sensorvorrichtung im montierten Zustand an der Kupplung des Zugfahrzeuges angeordnet ist oder dass sowohl die Signalquelle als auch die Sensorvorrichtung im montierten Zustand an der Kupplung des Zugfahrzeuges angeordnet ist. In einer weiteren Variante ist denkbar, dass die Signalquelle und/oder die Sensorvorrichtung im montierten Zustand an der Deichsel des Fahrzeuganhängers angeordnet ist. In diesem Fall ist denkbar, dass nur die Signalquelle im montierten Zustand an der Deichsel des Fahrzeuganhängers angeordnet ist, dass nur die Sensorvorrichtung im montierten Zustand an der Deichsel des Fahrzeuganhängers angeordnet ist oder dass sowohl die Signalquelle als auch die Sensorvorrichtung im montierten Zustand an der Deichsel des Fahrzeuganhängers angeordnet sind. Im ungekoppelten Zustand ist zwischen der Deichsel und der Kupplung ein Freiraum, wobei sich die Signalquelle und die Sensorvorrichtung entweder auf derselben oder auf einander gegenüberliegenden Seiten dieses Freiraumes befinden können. Sind die Signalquelle und die Sensorvorrichtung beide an der Kupplung oder beide an der Deichsel angeordnet, befinden sie sich auf derselben Seite des Freiraumes. Ist die Signalquelle an der Kupplung und die Sensorvorrichtung an der Deichsel angeordnet oder ist die Signalquelle an der Deichsel und die Sensorvorrichtung an der Kupplung angeordnet, so befinden sich die Signalquelle und die Sensorvorrichtung auf gegenüberliegenden Seiten des Freiraumes. Mit anderen Worten sind sie einander gegenüberliegend angeordnet. Eine Anordnung auf der gleichen Seite kann beispielsweise dann vorteilhaft sein, wenn das Signal ein Signal ist, dessen Reflektion von der Sensorvorrichtung ausgewertet wird. Dazu ist es auch denkbar, dass an der gegenüberliegenden Seite zusätzlich Reflektoren vorhanden sind. Eine Anordnung auf gegenüberliegenden Seiten kann beispielsweise dann vorteilhaft sein, wenn die Signalquelle ein Signal aussendet, das von der Sensorvorrichtung unmittelbar und ohne Reflektion aufgenommen und verarbeitet wird. In jedem Fall erkennt man, dass das Signal den Freiraum zwischen Deichsel und Kupplung überbrückt, wodurch die Sensorvorrichtung feststellen kann, wie groß der Abstand zwischen Deichsel und Kupplung ist und aus welcher Richtung das Signal kommt. Aus dieser Information kann dann entweder die Sensorvorrichtung direkt oder die elektronische Steuerung, die diese Information von der Sensorvorrichtung weitergeleitet bekommt, bestimmen, in welcher Position Deichsel und Kupplung sich zueinander befinden. Daraus kann dann bestimmt werden, wie die Position verändert werden muss, damit Deichsel und Kupplung gekoppelt werden können und ein entsprechender Fahrbefehl erzeugt werden.
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In einer weiterführenden Variante ist es zudem denkbar, dass die Steuerung eine automatische Absenkfunktion aufweist. Dies bietet den Vorteil, dass es nicht notwendig ist, die Deichsel durch Kurbeln o.ä. manuell abzusenken, wenn die Deichsel mit Hilfe der Anhängehilfe die korrekte Position über der Kupplung erreicht hat. Insofern kann auf diese Weise vermieden werden, dass die mit Hilfe der Anhängehilfe erreichte exakte und präzise Positionierung der Deichsel über der Kupplung durch manuelles Absenken verloren geht.
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Weiterhin ist vorstellbar, dass die Sensorvorrichtung wenigstens einen Stopp-Sensor aufweist. Der Stopp-Sensor ist ein zusätzlicher Sensor, der während der Bewegung des Fahrzeuganhängers und/oder des Zugfahrzeugs überprüft, ob rund um Fahrzeuganhänger und/oder Zugfahrzeug ausreichend freier Raum zum Rangieren vorhanden ist. Dies bietet eine zusätzliche Sicherung, die den Vorgang des Anhängens unterbrechen kann, falls Hindernisse im Weg auftauchen und/oder eine Kollision droht. Der Stopp-Sensor überwacht insofern den Bewegungsweg und die Umgebung.
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In jedem Fall ist es von Vorteil, wenn die Anhängehilfe eine nachrüstbare Vorrichtung ist. Unter einer nachrüstbaren Vorrichtung wird dabei eine Vorrichtung verstanden, die unabhängig von einem ersten Produkt erworben werden und derart mit dem ersten Produkt verbunden und/oder daran verbaut oder damit gekoppelt werden kann, dass sie anschließend mit dem ersten Produkt gemeinsam verwendet werden kann. In anderen Worten kann die Anhängehilfe derart ausgebildet sein, dass ein bereits vorhandenes Zugfahrzeug und ein bereits vorhandener Fahrzeuganhänger damit ohne weiteres ausgerüstet werden können. Beispielsweise ist denkbar, dass ein bereits vorhandenes Zugfahrzeug eine herkömmliche Kugelkopfkupplung aufweist, die mechanisch mit einer Deichsel eines bereits vorhandenen Fahrzeuganhängers gekoppelt werden kann. Dann kann beispielsweise die Signalquelle derart ausgestaltet sein, dass sie der Kugelkopfkupplung angebracht werden kann. Im einfachsten Fall ist die Signalquelle in einem Gehäuse enthalten, das einfach über den Kugelkopf gestülpt wird. In ähnliche Weise kann die Sensorvorrichtung an der Deichsel montierbar sein.
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Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem Wortlaut der Ansprüche sowie aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen. Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung einer Anhängehilfe bei der Verwendung an einem Zugfahrzeug und einem Fahrzeuganhänger
- 2 eine weitere schematische Darstellung einer Anhängehilfe bei der Verwendung an einem Zugfahrzeug und einem Fahrzeuganhänger
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Sowohl in 1 als auch in 2 erkennt man ein schematisch dargestellte Zugfahrzeug 30 und einen schematisch dargestellten Fahrzeuganhänger 20. Das Zugfahrzeug 30 hat eine Kupplung 31. Die Kupplung 31 ist im dargestellten Beispiel als Kugelkopfkupplung ausgebildet. Der Fahrzeuganhänger 20 hat eine Deichsel 21. Die Deichsel 21 ist dazu ausgebildet mit der Kupplung 31 gekoppelt zu werden, so dass das Zugfahrzeug 30 den Fahrzeuganhänger 20 ziehen kann. Der Fahrzeuganhänger 20 weist außerdem eine Antriebseinheit 40 auf. Die Antriebseinheit 40 ist mit Hilfe einer elektronischen Steuerung 11 steuerbar. Zu diesem Zweck erhält die elektronische Steuerung 11 von einer Sensorvorrichtung 13 eine Information über den Abstand A zwischen Kupplung 31 und Deichsel 21. Die Sensorvorrichtung 13 gewinnt diese Information aus einem Signal 14, das von der Signalquelle 12 ausgeht. Das Signal 14 ist ein Infrarot-Signal, ein RFID-Signal, ein Ultraschallsignal, ein LiDar-Signal, ein optisches Signal oder ein Funksignal. Die Sensorvorrichtung 13 weist einen zu dem Signal 14 der Signalquelle 12 passender Sensor auf. Mithin weist die Sensorvorrichtung 13 insbesondere einen Infrarotsensor, einen Sensor für ein RFID-Signal, einen akustischen Sensor, einen optischen Sensor und/oder eine Kamera auf.
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In dem in 1 dargestellten schematischen Ausführungsbeispiel sind die Signalquelle 12 und die Sensorvorrichtung 13 an einander gegenüberliegenden Seiten des Abstands A angeordnet. Die Signalquelle 12 ist an der Kupplung 31 angeordnet und die Sensorvorrichtung 13 ist an der Deichsel 21 angeordnet. Selbstverständlich ist auch denkbar, dass die Signalquelle 12 an der Deichsel 13 und die Sensorvorrichtung 13 an der Kupplung 31 angeordnet ist. Man erkennt also, dass die Signalquelle 12 und/oder die Sensorvorrichtung 13 im montierten Zustand an der Kupplung 31 des Zugfahrzeuges 30 angeordnet ist. Gleichzeitig ist die jeweils nicht an der Kupplung 31 montierte Komponente an der Deichsel 21 montiert, d.h. die Signalquelle 12 und/oder die Sensorvorrichtung 13 im montierten Zustand an der Deichsel 21 des Fahrzeuganhängers 20 angeordnet. Mit anderen Worten die Signalquelle 12 und die Sensorvorrichtung 13 sind an Kupplung 31 und Deichsel 21 montiert, wobei die Signalquelle 12 an der Kupplung 31 montiert ist, wenn die Sensorvorrichtung 13 an der Deichsel 21 montiert ist und umgekehrt.
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Im gezeigten Beispiel von 1 ist die Signalquelle 12 in einem Gehäuse verbaut, das über den Kugelkopf der Kupplung 31 gestülpt oder auf den Kugelkopf der Kupplung 31 aufgesteckt ist. Andere Ausbildungsformen der Signalquelle 12 sowie anderer Formen der Anbringung sind selbstverständlich denkbar.
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Die Sensorvorrichtung 13 empfängt wenigstens ein Signal 14, das von der Signalquelle 12 ausgeht. Das Signal 14 überbrückt dabei einen Abstand A zwischen der Kupplung 31 und der Deichsel 21. Dabei kann die Sensorvorrichtung 13 aus dem Signal 14 eine Information darüber erhalten, wie groß der Abstand A zwischen Kupplung 31 und Deichsel 21 ist und in welchem Winkel sich Kupplung 31 und Deichsel 21 zueinander befinden. Diese Information übermittelt die Sensorvorrichtung 13 an eine elektronische Steuerung 11. Die elektronische Steuerung 11 bestimmt aus dieser Information, welche Bewegung notwendig ist, um die Position der Deichsel 21 derart im Verhältnis zur Position der Kupplung 31 zu verändern, dass die Deichsel 21 an die Kupplung 31 angekoppelt werden kann.
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Die in 1 gezeigte Anordnung von Signalquelle 12 und Sensorvorrichtung 13 ist besonders dann vorteilhaft, wenn die Signalquelle 12 eine Vorrichtung ist, die ein IR-Signal aussendet, oder wenn die Signalquelle 12 ein optisches Signal ist. Das optische Signal kann im einfachsten Fall ein Bild sein, das von der Sensorvorrichtung 13 aufgezeichnet und anschließend mit Hilfe einer künstlichen Intelligenz mit einem beispielsweise in der Steuerung 11 hinterlegten Referenzbild verglichen wird. In einer bevorzugten Variante liefert die Signalquelle 12 beide Signalarten. Die Sensorvorrichtung 13 weist dann sowohl einen IR-Sensor als auch eine Kamera auf, um die jeweiligen Signale 14 aufzunehmen. Es versteht sich jedoch von selbst, dass auch andere Signalarten bei dieser Art der Anordnung von Signalquelle 12 und Sensorvorrichtung 13 zur Anwendung kommen können.
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Die in 1 gezeigte schematische Anordnung von Sensorvorrichtung 13 und Signalquelle 12 kann auch zur Anwendung kommen, wenn das Signal 14 ein Funksignal ist. Beispielsweise kann das Signal ein RFID-Signal sein. Möglich ist auch, dass die Signalquelle zwei verschiedene Funksingale verwendet. Das erste Signal kann ein Fernsignal sein. Mit Hilfe des Fernsignals kann die Sensorvorrichtung 13 die Position des Zugfahrzeuges 30 und der Deichsel 31 auf relativ große Entfernung von bis zu zehn Metern grob detektieren. Die Steuerung 11 kann den Fahrzeuganhänger 20 basierend auf diesem Fernsignal zunächst in die Nähe des Zugfahrzeuges 30 manövrieren. Das zweite Signal kann dann ein Nahsignal sein, wie oben beschrieben. Das Nahsignal kann dann zur präzisen Feinsteuerung und Ausrichtung von Deichsel 21 und Kupplung 31 zueinander verwendet werden.
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In dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel sind sowohl die Signalquelle 12 als auch die Sensorvorrichtung 13 auf der gleichen Seite des Abstands A angeordnet. Sowohl die Signalquelle 12 als auch die Sensorvorrichtung 13 sind an der Deichsel 21 angeordnet. Selbstverständlich ist auch denkbar, dass sowohl die Signalquelle 12 als auch die Sensorvorrichtung 13 an der Kupplung 31 angeordnet sind. Man erkennt also, dass die Signalquelle 12 und die Sensorvorrichtung 13 im montierten Zustand an der Kupplung 31 des Zugfahrzeuges 30 oder an der Deichsel 21 des Fahrzeuganhängers 21 angeordnet sind.
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In diesem Fall sendet die Signalquelle 12 ein Signal 14 aus, das von der Kupplung 31 reflektiert wird. Die Sensorvorrichtung 13 erfasst dann das reflektierte Signal 14. Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn das ausgesendete Signal 14 ein Ultraschallsignal oder ein LiDar-Signal ist.
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Sowohl in 1 als auch in 2 erkennt man, dass die Anhängehilfe 10 leicht an einem bereits vorhandenen Zugfahrzeug 30 und/oder Fahrzeuganhänger 20 nachrüstbar ist. Die Signalquelle 12 und die Sensorvorrichtung 13 können jeweils in einem eigenen oder gemeinsamen Gehäuse verbaut sein, das zum Nachrüsten der Vorrichtung einfach an Deichsel 21 und/oder Kupplung 31 angebracht wird. Auch die Antriebseinheit 40 kann nachgerüstet werden, indem sie beispielsweise derart an der Karosserie oder am Chassis des Fahrzeuganhänger 20 verbaut wird, dass sie dessen Räder antreiben und den Fahrzeuganhänger 20 so bewegen und manövrieren kann. Alternativ kann es sich bei der Antriebseinheit 40 auch um einen Mover handeln, der nicht fest mit dem Fahrzeuganhänger 20 verbaut wir. Man erkennt also in jedem Fall, dass die Anhängehilfe 10 eine nachrüstbare Vorrichtung ist. Die Signalquelle 12 und die Sensorvorrichtung 13 können auf vielfältige Weise am Fahrzeuganhänger 20 und/oder am Zugfahrzeug 30 montiert werden. Denkbar ist, dass sie magnetisch, formschlüssig, stoffschlüssig oder kraftschlüssig angebracht werden. Beispielsweise kann eine Halterung angeschraubt werden oder die Komponenten werden einfach angeklebt oder ihr Gehäuse ist derart ausgebildet, dass sie auf die Kupplung 31 und/oder Deichsel 21 formschlüssig aufgesetzt werden können. Weitere Montagearten sind denkbar.
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Sowohl 1 als auch 2 zeigt also eine Anhängehilfe 10 für einen Fahrzeuganhänger wobei die Anhängehilfe eine elektronische Steuerung 11, wenigstens einen Signalquelle 12 und wenigstens eine Sensorvorrichtung 13 aufweist, wobei die Signalquelle 12 und die Sensorvorrichtung 13 dazu ausgebildet sind, an einer Deichsel 21 eines Fahrzeuganhängers 20 und/oder an einer Kupplung 31 eines Zugfahrzeuges 30 angebracht zu sein oder zu werden, wobei die Signalquelle 12 dazu ausgebildet ist, wenigstens ein Signal 14 auszusenden, wobei die Sensorvorrichtung 13 dazu ausgebildet ist, das Signal 14 zu empfangen und an die Steuerung 11 weiterzugeben, und wobei die Steuerung 11 dazu ausgebildet ist, mit Hilfe des Signals 14 ein Antriebssystem 40 zu steuern, das dazu ausgebildet ist, die Position der Deichsel 21 und der Kupplung 31 zueinander zu verändern.
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Sowohl in 1 als auch in 2 kann die Sensorvorrichtung 13 zudem einen 360-Grad-Sensor aufweisen oder die Sensorvorrichtung 13 ist ein 360-Grad-Sensor. Beispielsweise ist denkbar, dass die Sensorvorrichtung 13 einen IR-Sensor und eine 360-Grad-Kamera aufweist. Der IR-Sensor detektiert ein IR-Signal, das Informationen über die Position von Deichsel 21 und Kupplung 31, sowie den Abstand A liefert. Die 360-Grad-Kamera überwacht zusätzlich das Umfeld und erkennt Hindernisse, die sich im Wegepfad des Fahrzeuganhängers 20 befinden können. Statt des IR-Sensors kann auch ein Sensor für ein RFID-Signal verwendet werden. Weiterhin kann in beiden schematisch gezeigten Varianten wenigstens ein Stopp-Sensor vorhanden sein. Außerdem kann die Steuerung 11 eine automatische Absenkfunktion aufweisen.
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Das Anhängen eines Fahrzeuganhängers 20 mit Hilfe der Anhängehilfe 10 an ein Zugfahrzeug 30 kann dann beispielsweise wie folgt ablaufen: Der Fahrzeuganhänger 20 macht sich mit Hilfe der Sensorvorrichtung 13 auf die Suche nach einem Signal 14 der Signalquelle 12, beispielsweise einem Infrarotsignal. Das IR-Signal der Signalquelle 12 funktioniert dabei als Leitstrahl. Ist die Sensorvorrichtung 13 ein 360-Grad-Sensor, oder weist die Sensorvorrichtung 13 einen 360-Grad-Sensor auf, so kann das Signal 14 der Signalquelle 12 von allen Seiten aus selbständig durch die Sensorvorrichtung 13 erkannt werden. Alternativ oder zusätzlich kann das Zugfahrzeug 30, beispielsweise die Signalquelle 12 an der Deichsel 31, Funksignale aussenden, die der Sensorvorrichtung 13 als Orientierungshilfe dienen. Die Steuerung 11 bewegt den Fahrzeuganhänger 20 mit Hilfe des Antriebssystem 40 auf das Zugfahrzeug 30 zu. Ist der Fahrzeuganhänger 20 noch relativ weit vom Zugfahrzeug 30 entfernt, so kann bei der Annäherung an das Zugfahrzeug 30 ein Fernsignal verwendet werden. Hat der Fahrzeuganhänger 20 das Zugfahrzeug 30 gefunden, so kann ein Nahsignal verwendet werden, mit dessen Hilfe die Deichsel 21 zentimetergenau exakt auf oder über die Kupplung 31 navigiert wird. Hat die Anhängehilfe 10 eine Absenkfunktion, so kann die Steuerung 11 die Deichsel 21 nach dem Erreichen der gewünschten Position über der Kupplung 31 außerdem automatisch absenken.
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Sofern die Sensorvorrichtung 13 Kameras als Sensoren aufweist, können beim oben beschriebenen Anhängen zusätzlich potenzielle Hindernisse und Objekte erkannt werden. Kollisionen können dann automatisch vermieden werden. Letzteres funktioniert besonders gut, wenn außerdem noch Stopp-Sensoren vorhanden sind. Im Notfall kann der Fahrzeuganhänger zum sofortigen Stehen kommen.
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Weist die Sensorvorrichtung 13 einen Ultraschallsensor oder einen LiDar-Sensor auf, so kann beim Anhängen der Umgebungsraum in Richtung des Fahrzeuganhängers 20 abgetastet werden. Insbesondere wenn die Sensorvorrichtung 13 einen LiDar-Sensor aufweist, kann eine sehr genaue Karte der Umgebung erstellt werden, die dann zur Navigation genutzt werden kann.
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Man erkennt, dass der Fahrzeuganhänger 20 die Kupplung 31 des Zugfahrzeuges 30 in allen beschriebenen Fällen mit Hilfe der Anhängehilfe 10, insbesondere mit Hilfe der Signalquelle 12 und der Sensorvorrichtung 13, selbständig auffindet und dass er ebenfalls mit Hilfe der Anhängehilfe 10, insbesondere mit Hilfe der elektronischen Steuerung 11, automatisch exakt auf das Zugfahrzeug 30 bis zu einer Position navigiert werden kann, in der nur noch der Kupplungsmechanismus ausgelöst werden kann. Bevorzugt kann der Fahrzeuganhänger 20 mit Hilfe der Anhängehilfe 10 sogar automatisch angekuppelt werden.
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Die Erfindung ist nicht auf eine der vorbeschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern in vielfältiger Weise abwandelbar.
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Insbesondere hinsichtlich der Art und Weise, wie die Sensorvorrichtung und die Signalquelle am Zugfahrzeug bzw. am Fahrzeuganhänger montiert werden, sind verschiedenste Varianten denkbar.
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Auch sind verschiedene Kombinationen von Signalarten vorstellbar. Dabei können auch mehr als zwei verschiedene Signalarten verwendet werden. So ist denkbar, dass sowohl IR- als auch RFID-Sensoren eingesetzt werden, wobei gleichzeitig eine Sichtkamera ein optisches Signal überwacht.
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Die Kupplung 31 ist nicht auf die Ausführung als Kugelkopfkupplung beschränkt. Sie kann beispielsweise auch als Bolzenkupplung, Maulkupplung oder Sattelkupplung ausgebildet sein. Dementsprechend ist die Erfindung nicht auf PKWs beschränkt, sondern auch bei allen anderen Arten von Fahrzeugen und Kupplungen einsetzbar.
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Ist die Kupplung 31 eine Kugelkopfkupplung, so kann die Signalquelle 12 auch in den Kugelkopf der Kupplung integriert sein. Dies ist insbesondere dann denkbar, wenn die Kupplung 31 als solche insgesamt für ein Zugfahrzeug 30 nachrüstbar ist. Alternativ kann die Signalquelle 12 auch am Heck des Zugfahrzeugs 30 angeordnet sein, wobei die Position der Kupplung 31 in Bezug auf die Position der Signalquelle 12 unveränderbar fest und bekannt ist. Die Signalquelle 12 kann auch einfach aus einer optischen Markierung der Kupplung 31 bestehen, sofern die Sensorvorrichtung 13 eine Kamera ist, die ein Video oder Foto aufzeichnen kann und die Steuerung 11 mit Hilfe einer künstlichen Intelligenz die optische Markierung im aufgezeichneten Foto oder Video erkennen kann.
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Neben einer reinen Ankopplung, bei der nur das Zugfahrzeug oder der Fahrzeuganhänger bewegt werden, ist prinzipiell auch die gleichzeitige Bewegung von Zugfahrzeug und Fahrzeuganhänger möglich, wodurch der Fahrzeuganhänger dem Zugfahrzeug zumindest über kurze Strecken folgen kann, ohne das ein mechanisches Ankuppeln erforderlich ist. Ebenso ist denkbar, eine in der Regel ohnehin vorhandene Fernbedienung mit einer Signalquelle auszustatten, so dass der Fahrzeuganhänger der Fernbedienung folgen kann. Durch einfaches Voranlaufen einer die Fernbedienung tragenden Person kann so ein Fahrzeuganhänger beispielsweise in eine Parkposition gebracht oder über kleinere Distanzen versetzt werden.
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Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung hervorgehenden Merkmale und Vorteile, einschließlich konstruktiver Einzelheiten, räumlicher Anordnungen und Verfahrensschritten, können sowohl für sich als auch in den verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Anhängehilfe
- 11
- Steuerung
- 12
- Signalquelle
- 13
- Sensorvorrichtung
- 14
- Signal
- 20
- Fahrzeuganhänger
- 21
- Deichsel
- 30
- Zugfahrzeug
- 31
- Kupplung
- R
- Richtung
- A
- Abstand
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 2020018101924 U1 [0002]
- AT 504881 A4 [0002]
