DE9208595U1 - Anordnung zur Steuerung der Lenkung eines Zugfahrzeuges mit Anhänger - Google Patents

Description

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Siemens Aktiengesellschaft

Anordnung zur Steuerung der Lenkung eines Zugfahrzeuges mit Anhänger
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Die Erfindung geht von dem im Oberbegriff des Patentanspruches 1 definierten Gegenstand aus, der für sich vielfach vorbekannt ist.

Ein Hauptproblem solcher Gespanne ist das sichere Rückwärtsfahren tief hinein in enge Lücken, was normalerweise viel Erfahrung erfordert.

Die Aufgabe,

- das Rückwärtsfahren in enge Lücken, z.B. um dort den Anhänger abzustellen, durch eine computergesteuerte Navigationshilfe zu erleichtern,

wird erfindungsgemäß durch den im Patentanspruch 1 definierten Gegenstand gelöst.

Bei der Erfindung werden in dem Mikrocomputer Daten über SOLL-Bewegungen über die Elemente der Eingabevorrichtung also z.B. über deren Tasten, Hebel und / oder Einstellräder - eingegeben, woraufhin der Mikrocomputer aus den eingegebenen SOLL-Bewegungen die zugehörende Einstellung der Lenkung der lenkbaren Räder ermittelt. Der Mikrocomputer kann dann evtl. zusätzlich die Einstellung der Lenkung des Zugfahrzeuges auch noch veranlassen, z.B. indem der Mikrocomputer entsprechende Servomotore der Lenkung steuert. Der Mikrocomputer kann aber evtl. auch nur auf einer Anzeigeeinheit anzeigen, wie der Fahrer jeweils die Lenkung zu bedienen hat.

Die in den Unteransprüchen definierten Gegenstände gestatten, das Rückwärtsfahren in die Lücke noch mehr zu erleichtern bzw. besondere zusätzliche Vorteile zu erreichen. U.a.

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gestatten nämlich die zusätzlichen Maßnahmen gemäß dem Patentanspruch

2, das Rückwärtsfahren in besonders enge Lücken zu erleichtern,

3, besonders präzise Rückfahrmanöver zu ermöglichen, wobei diese Weiterbildung auch so gestaltet werden kann, daß nicht nur die ferngesteuerte Änderung der Geschwindigkeit - z.B. kontinuierlich von NULL bis 5 km/h - , sondern auch ferngesteuerte Umschaltungen zwischen Vorwärtsfahren und Rückwärtsfahren ermöglicht sind; die Geschwindigkeiten können bei Bedarf sogar als Absolutwerte in die Eingabeeinrichtung eingebbar sein, A, der von der Ferne steuernden Person zu erleichtern, die derzeit eingestellten SOLL-Bewegungen mehr oder weniger maßstabsgetreu - ferner evtl. zusätzlich die bisher eingestellten Absolutwerte der Fahrgeschwindigkeiten angezeigt zu erhalten sowie durch Eingaben von verschiedensten SOLL-Bewegungen nach dem Trial-and-

error-Prinzip optimale SOLI Bewegungen ermitteln zu

können, - bei Bedarf kann man diese SOLL-Bewegungen und SOLL-Geschwindigkeiten bei stehendem Gespann eingeben und erst danach ferngesteuert über die Eingabevorrichtung auch noch das Gespann starten,

5, besonders anschaulich die zu erwartenden Anhängerheckbewegungen erkennen zu können,

6, noch besser die Gesamtfläche, die durch die Bewegungen beansprucht wird, erkennen zu können sowie eine optimale SOLL-Bewegung ermitteln zu können, indem die Bewegungsbahnen mehr oder weniger maßstabsgetreu angezeigt werden, die z.B. bei der Weiterfahrt um das Zweifache der Anhängerlänge entstehen, wobei es die Ermittlung der optimalen SOLL-Bewegung weiter erleichtert, wenn zusätzlich die Bewegungsbahnen der äußeren Kanten der Anhängerhecks mitangezeigt werden,

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7, bei der Ermittlung der optimalen Anhänger-SOLL-Bewegungen auch die Bewegungen des Zugfahrzeuges, z.B. die Bewegungen der äußeren Kanten der Zugfahrzeugfront, mitoptimieren zu können, indem die betreffenden Zugfahrzeugbewegungen bei der Weiterfahrt z.B. um etwa das Zweifache der Zugfahrzeuglänge angezeigt werden,

8, dieselbe Anordnung für verschiedene Anhänger und / oder verschiedene Zugfahrzeuge verwenden zu können, z.B. indem man Codes über den betreffenden Anhägertyp und Zugfahrzeugtyp eingibt, oder Daten über technische Eigenschaften des Anhängers und Zugfahrzeuges - z.B. Achsabstände und sonstige Abmessungen - eingibt,

9, versehentliche Fehlbedienungen der Eingabeeinheit während der normalen Vorwärtsfahrt zu vermeiden, auch um den Energieverbrauch und die Alterung von Bauteilen der elektronischen Bauteile der Anordnung zu minimieren und damit die Langzeitzuverlässigkeit der Anordnung zu erhöhen,

10, eine besonders präzise einstellbare Bewegungsbahn zu erreichen, besonders wenn zusätzlich SOLL-Bewegungen des Zugfahrzeuges getrennt von SOLL-Bewegungen des Anhängers eingegeben werden können, sowie

11, die Handhabung der Eingabevorrichtung zu erleichtern, insbes. indem eine leicht beschädigbare Kabelverbindung zwischen der Eingabevorrichtung und der Steuerelektronik vermieden werden kann.

Die Erfindung und Weiterbildungen derselben werden anhand der in den Figuren gezeigten Schemen von Ausführungsbeispielen der Erfindung weiter erläutert, welche der Übersichtlichkeit wegen jeweils möglichst einfach dargestellt wurden. Dabei zeigt die Figur

ein rückwärts in eine Hofeinfahrt fahrende Gespann, und eine Anzeigeeinheit während der in der Figur 1 gezeigten Situation.

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In der Figur 1 ist die enge Hofeinfahrt T der Gebäude F und G gezeigt. Das Gespann, das aus dem motorangetriebenen Zugfahrzeug Z, das z.B. ein LKW sein kann, und seinem Anhänger A besteht, sollen rückwärts in die Hofeinfahrt T hinein fahren. Eine Person steht mit einem Funkgerät H in der Hofeinfahrt T. Sie will z.B. den Anhänger A tief hinein in die enge Hofeinfahrt T stellen.

Dieses Funkgerät H stellt eine Eingabevorrichtung H dar, die Elemente aufweist - z.B. Tasten, Hebel und / oder Einstellräder, über die drahtlos einem Mikrocomputer Daten über SOLL-Bewegungen des Anhängers A eingebbar sind. Dieser Mikrocomputer ist in der im Zugfahrzeug Z angebrachten Steuereinheit S enthalten. Die Ausgangssignale des Mikrocomputers und damit der Steuereinheit S steuern, z.B. mittels eines Servomotors, den Lenkeinschlag der Vorderräder des Zugfahrzeuges Z.

Im Gespann Z/A sind zusätzlich Sensoren W, X, Y angebracht, die direkt oder indirekt mit Eingängen des Mikrocomputers verbunden sind und verschiedene Winkel messen, aus deren Größe der Mikrocomputer, in Verbindung mit den von der Person drahtlos eingegebenen SOLL-Bewegungen, den SOLL-Einschlagwinkel der Vorderräder des Zugfahrzeuges Z errechnet und entsprechend den die Lenkung dieser Räder beeinflussenden Servomotor steuert.

Der erste Sensor W der drei Sensoren mißt z.B., wie in der Figur 1 angedeutet ist, den IST-Einschlagwinkel der Vorderräder des Zugfahrzeuges Z. Der zweite Sensor X mißt z.B.

den Einschlagwinkel der lenkbaren Vorderräder des Anhängers A. Der dritte Sensor Y mißt z.B. den Winkel zwischen der Längsachse des Zugfahrzeuges Z und der Deichsel des Anhängers A. Aus diesen drei gemessenen Winkeln kann der Mikrocomputer den Winkel zwischen den Längsachsen des Zugfahr-

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zeuges Z und des Anhängers A errechnen, oder auch beliebige andere, davon mathematisch ableitbare Werte. Es ist auch möglich, anders angeordnete Sensoren, auch andere Größen messende Sensoren anzubringen, z.B. Sensoren, die unmittelbar den Winkel zwischen den Längsachsen des Zugfahrzeuges Z und des Anhängers A messen. Die Kombination der verschiedenen Sensoren soll jedenfalls gestatten, aus den mit ihnen gemessenen IST-Daten und aus den von der Person eingegebenen SOLL-Bewegungsdaten den jeweiligen SOLL-Einschlagwinkel der vom Mikrocomputer gelenkten Räder zu berechnen und die Lenkung dieser Räder entsprechend zu steuern.

Die erfindungsgemäße Navigationshilfe kann aber auch so gestaltet werden, daß sie nicht unmittelbar die Einstellung von lenkbaren Rädern steuert, sondern daß sie nur an einer Anzeige - z.B. mittels Pfelen - anzeigt, wie der Fahrer die Lenkung zu bedienen hat, um den eingestellten SOLL-Bewegungsdaten zu entsprechen. Dann kann die Eingabevorrichtung H z.B. nahe dem Sitz des Fahrers im Zugfahrzeug angebracht sein.

Damit ist das Hauptproblem solcher Gespanne, das sichere Rückwärtsfahren tief hinein in enge Lücken, auf eine besonders einfache, elegante Weise lösbar. Die betreffende Person kann nach Verlassen des Zugfahrzeuges Z von der Ferne, z.B. in der Hofeinfahrt T stehend, das Gespann präzis mit gutem Überblick über die Situation lenken. Damit entfällt das sonst sehr schwierige Lenkmanöver, das von einem im Zugfahrzeug Z sitzenden Fahrzeuglenker sehr viel Erfahrung erfordert. Dieser im Zugfahrzeug Z sitzende Lenker hätte besonders dann große Schwierigkeiten, wenn er täglich andere Gespanne mit anderen Zugfahrzeugtypen und anderen Anhängertypen zu fahren hat. Die erfindungsgemäße Navigationshilfe erleichtert gerade auch diesem Fahrer ganz erheblieh das Rückwärtsfahren mit unterschiedlichen Anhängern A in schwierigen Situationen.

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Die Weiterbildungen der Erfindung gestatten, das Rückwärtsfahren in die Lücke T noch mehr zu erleichtern bzw. besondere zusätzliche Vorteile zu erreichen.

Das Rückwärtsfahren in besonders enge Lücken kann z.B. dadurch erleichtert werden, daß in der Eingabevorrichtung H mindestens ein Element speziell für die Eingabe von SOLL-Änderungen der Bewegungen B des Anhängerhecks angebracht ist. Dazu enthält die Software des Mikrocomputers zusätzliehe Daten z.B. über den Abstand der Hinterachse des Anhängers A bis zum Anhängerheck, um präzise aus den von der Person eingegebenen SOLL-Bewegungen des Anhängerhecks den richtigen Einschlagwinkel der lenkbaren Vorderräder des Zugfahrzeuges zu errechnen.

Besonders präzise Rückfahrmanöver werden auch dadurch ermöglicht, daß in der Eingabevorrichtung H mindestens ein Element für die Eingabe von SOLL-Vorgaben für die positive oder negative Fahrgeschwindigkeitsänderung oder für davon mathematisch abhängige Werte - z.B. für die Eingabe von Absolutwerten für Fahrgeschwindigkeiten - angebracht ist. Diese Weiterbildung kann auch so gestaltet werden, daß nicht nur die ferngesteuerte Änderung der Geschwindigkeit z.B. kontinuierlich von NULL bis 5 km/h - sondern auch ferngesteuerte Umschaltungen zwischen Vorwärtsfahren und Rückwärtsfahren ermöglicht sind. Dann kann die fernsteuernde Person von ihrer Position aus drahtlos das Gespann beliebig anhalten, und - bei entsprechender Steuerung des Getriebes mittels des Mikrocomputers - das Gespann mit eingebbarer Geschwindigkeit sogar beliebig vorwärts und rückwärts fahren lassen.

Um der von der Ferne steuernden Person zu erleichtern, die derzeit eingestellten SOLL-Bewegungen mehr oder weniger maßstabsgetreu an ihrer jeweiligen Position angezeigt zu

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erhalten, wo sie auch immer steht, sowie durch Eingaben von verschiedensten SOLL-Bewegungen nach dem Trial-and-error-Prinzip optimale SOLL-Bewegungen ermitteln zu können, bevor stärkere Bewegungen des Anhängers und des Zugfahrzeuges auslöst werden, kann die Eingabevorrichtung H, welche die Person z.B. jeweils in ihrer Hand halten kann, eine vom Mikrocomputer von der Ferne gesteuerte Anzeigeelemente C zur Anzeige von Bewegungsbahnen B des Zugfahrzeuges Z und / oder des Anhängers A enthält. Vgl. damit die Figur 2, welehe schematisch eine Anzeigeeinheit, z.B. eine LCD-Anzeigeeinheit, mit einer Vielzahl von steuerbaren, mehr oder weniger punktförmigen Anzeigeelementen zeigt, um mehr oder weniger maßstabsgetreu die betreffenden zukünftigen, auch in der Figur 1 angedeuteten Bewegungsbahnen anzuzeigen, und um evtl. auch noch die oben angegebenen Anweisungen an den Fahrer zur Betätigung der Lenkung seines Zugfahrzeuges anzuzeigen.

Besonders anschaulich kann die Person die sie i.allg. besonders interessierende, zu erwartenden Anhängerheckbewegungen erkennen, wenn die Anzeigeelemente, welche z.B. durch die Pixel einer LCD-Scheibe C gebildet sein können, mindestens die vom Mikrocomputer im voraus berechneten Bewegungsbahnen B der äußeren Kanten des Anhängerhecks anzeigen, wobei der Mikrocomputer jeweils davon ausgeht, daß er die bisher eingegebenen Daten für SOLL-Bewegungen anwenden soll. Die Person kann dann zunächst die unterschiedlichsten SOLL-Bewegungsdaten eingeben und anhand der Anzeige abschätzen, welche der verschiedenen SOLL-Bewegungen weitgehend optimal ist. Erst wenn die Person ihre Eingabe auf diese Weise optimieren konnte, läßt sie das Gespann konkret diese optimierte Bewegung mit mehr oder weniger Vorsicht ausführen.

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Häufig interessiert aber die Person nicht alleine die Bewegungsbahn des Anhängerhecks. Oft macht nämlich die Anhängerfront zu heftige Bewegungen, wenn die - allein die Anhängerheckbewegung berücksichtigende - mehr oder weniger optimierte SOLL-Bewegung eingegeben wird. Man kann daher auf der Anzeigeeinheit C nicht nur die durch das Heck des Anhängers A anzeigen, sondern z.B. die durch die ganze Bodenfläche des Anhängers A überfahrene Straßenfläche anzeigen, welche bei dessen Weiterfahrt um eine zumindest grob definierbare Strecke bedeckt wird.

Um daher auch die Bewegungen nicht nur des Anhängerhecks, sondern auch die der Anhängerfront und damit die durch die Bewegungen beanspruchten Gesamtflächen erkennen zu können, und um daraus eine noch besser optimierte SOLL-Bewegung ermitteln zu können, können die Anzeigeelemente C die Umrisse der Gesamtflächen andeuten, welche bei der derzeitigen Einstellung der SOLL-Bewegungen durch den Anhänger A in nächster Zukunft bedeckt werden. In diesem Beispiel können die Anzeigeelemente C die zukünftigen Bewegungsbahnen anzeigen, die z.B. bei der Weiterfahrt um rund das Zweifache der Anhängerlänge entstehen. Die Ermittlung der optimalen SOLL-Bewegung wird der betreffenden Person weiter erleichtert, wenn nicht nur die betreffende Gesamtfläche oder die Bewegungsbahnen der Anhängerfront, sondern zusätzlich die bisher eingestellten zukünftigen Bewegungsbahnen der äußeren Kanten der Anhängerhecks mitangezeigt werden.

Um bei der Ermittlung der optimalen Anhänger-SOLL-Bewegungen auch die Bewegungen des Zugfahrzeuges Z mitoptimieren zu können, können die Bewegungen bei der Weiterfahrt des Zugfahrzeuges Z um z.B. das Zweifache der Zugfahrzeuglänge mitangezeigt werden. Dann handelt es sich also um eine Weiterbildung, bei der die Anzeigeelemente C auch die Umrisse jener Flächen andeuten, welche mit der derzeitigen Einstel-

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lung der SOLL-Bewegungen durch das Zugfahrzeug Z bei dessen Weiterfahrt um eine zumindest grob definierbare Strecke bedeckt werden. Dabei kann man zur Beschreibung der durch das Zugfahrzeug Z benützten Bewegungsbahnen z.B. die Bewegungen der äußeren Kanten des Hecks und / oder des Bugs des Zugfahrzeuges Z anzeigen, und / oder auch jene Gesamtfläche der Straße anzeigen, welche durch das Zugfahrzeug Z bedeckt wird. Man kann aber auch die Bewegungen einer senkrecht zur Längsachse des Zugfahrzeuges Z orientierten, der Breite des Zufahrzeuges Z entsprechenden Linie anzeigen - z.B. die Bewegungen einer Linie, die der Breite des Zugfahrzeuges im Bereich einer Radachse entspricht.

Um dieselbe Anordnung für verschiedene Anhänger A und / oder für verschiedene Zugfahrzeuge Z verwenden zu können, kann man Codes über den betreffenden Anhägertyp und Zugfahrzeugtyp in den Mikrocomputer eingeben, wenn in ihm bereits die dann wichtigsten technischen Daten wie Achsenabstand und sonstige wesentlichen Abmessungen gespeichert sind. Man kann aber auch unmittelbar jeweils die entsprechenden technischen Daten über die wichtigsten technische Eigenschaften des jeweiligen Anhängers A und Zugfahrzeuges Z eingeben. Bei dieser Weiterbildung der Erfindung weist demnach der Mikrocomputer einen oder mehrere Eingänge auf, über die zugfahrzeug- und / oder anhängerspezifische Daten eingebbar sind.

Insbes. um versehentliche Fehlbedienungen der Eingabeeinheit während der normalen Vorwärtsfahrt zu vermeiden, evtl.

auch um den Energieverbrauch und die Alterung von Bauteilen der elektronischen Bauteile der Anordnung zu minimieren und damit die Langzeitzuverlässigkeit der Anordnung zu erhöhen, kann man die Anordnung mittels eines Kontaktes automatisch durch das Einlegen des Rückwärtsganges aktivieren. In den übrigen Zeiten ist sie dann abgeschaltet.

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Um eine besonders präzise Einstellbarkeit der Bewegungsbahn zu erreichen, indem zusätzlich SOLL-Bewegungen des Zugfahrzeuges getrennt von SOLL-Bewegungen des Anhängers eingegeben werden können, können zusätzlich lenkbare Räder des Anhangers A vom Mikrocomputer über einen Servomotor der Lenkung dieser Räder gesteuert werden.

An sich kann man die Daten von der Eingabeeinheit H zur Steuereinheit S auch durch eine Kabelverbindung übertragen.

Besonders günstig ist aber, zwischen der im Gespann Z, A angebrachten Steuereinheit S, welche die Lenkung der Räder steuert, und der Eingabevorrichtung H eine drahtlose Verbindung anzubringen, also z.B. eine optische Übertragung oder eine Funkübertragung. Dann wird die Handhabung der Eingabevorrichtung H erleichtert und eine leicht beschädigbare Kabelverbindung zwischen der Eingabevorrichtung H und der Steuerelektronik S vermieden.

Claims (1)

1. Ps^tea-ttirnsprüche

   1. Anordnung zur Steuerung der Lenkung eines Gespannes, enthaltend ein motorangetriebenes Zugfahrzeug (Z) z.B. LKW (Z) - und einen Anhänger (A), dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Mikrocomputer (in S) enthält, dessen Ausgangssignale den Einschlag von lenkbaren Rädern des Gespannes (Z, A) steuern,
   - daß sie Sensoren (W, X, Y) enthält, welche unmittelbar

   a) den Einschlagwinkel der Vorderräder des Zugfahrzeuges (W) und / oder des Anhängers (X) und

   b) den Winkel zwischen den Längsachsen des Zugfahrzeuges und des Anhängers (X/Y), und / oder davon mathematisch abgeleitete Werte (Y) messen, und

   daß sie eine Eingabevorrichtung (H) mit Elementen enthält, über die (H) dem Mikrocomputer (in S) Daten über SOLL-Bewegungen des Anhängers (A) eingebbar sind.

   2. Anordnung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Eingabevorrichtung (H) mindestens ein Element für die Eingabe von SOLL-Änderungen der Bewegungen (B) des Anhängerhecks angebracht ist.

   3. Anordnung nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Eingabevorrichtung (H) mindestens ein EIement für die Eingabe von SOLL-Vorgaben für die positive oder negative Fahrgeschwindigkeitsänderung oder für davon mathematisch abhängige Werte angebracht ist.

   A. Anordnung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet,

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   - daß die Eingabevorrichtung (H) vom Mikrocomputer (in S) gesteuerte Anzeigeelemente (C) zur Anzeige von Bewegungsbahnen (B) des Zugfahrzeuges (Z) und / oder des Anhängers (A) enthält.

   5. Anordnung nach Patentanspruch A,
   dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigeelemente (C) mindestens die Bewegungsbahnen (B) der äußeren Kanten des Anhängerhecks anzei gen.

   6. Anordnung nach Patentanspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigeelemente (C) die Umrisse der Flächen andeuten, welche bei der derzeitigen Einstellung der SOLL-Bewegungen durch den Anhänger (A)

   zumindest durch das Anhängerheck, oder insbes. durch seine ganze Bodenfläche -

   bei dessen Weiterfahrt um eine für die fernsteuernde Person zumindest grob abschätzbare Strecke bedeckt werden.

   7. Anordnung nach Patentanspruch 6,
   dadurch gekennzeichnet, - daß die Anzeigeelemente (C) auch die Umrisse jener Flächen andeuten, welche bei der derzeitigen Einstellung der SOLL-Bewegungen durch das Zugfahrzeug (Z) bei dessen Weiterfahrt um eine zumindest grob definierbare Strecke bedeckt werden.

   8. Anordnung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikrocomputer (in S) einen oder mehrere Eingänge aufweist, über die zugfahrzeug- und / oder anhängerspezifische Daten eingebbar sind.

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   9. Anordnung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie mittels eines Kontaktes automatisch durch das Einlegen des Rückwärtsganges aktiviert wird.

   10. Anordnung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet,

   daß lenkbare Räder des Anhängers (A) vom Mikrocomputer (in S) über einen Servomotor gesteuerte Räder sind. 10

   11. Anordnung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingabevorrichtung (H) von außerhalb des Zugfahrzeuges (Z) bedienbar ist, und - daß zwischen der im Gespann (Z, A) angebrachten Steuereinheit (S), welche die Lenkung der Räder steuert, und der Eingabevorrichtung (H) eine drahtlose Verbindung besteht.