EP4630260A1 - Kamerasystem für ein treffsicheres ankuppeln eines anhängerfahrzeugs an ein zugfahrzeug - Google Patents

Kamerasystem für ein treffsicheres ankuppeln eines anhängerfahrzeugs an ein zugfahrzeug

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Publication number
EP4630260A1
EP4630260A1 EP23825475.9A EP23825475A EP4630260A1 EP 4630260 A1 EP4630260 A1 EP 4630260A1 EP 23825475 A EP23825475 A EP 23825475A EP 4630260 A1 EP4630260 A1 EP 4630260A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
vehicle
camera
coupling
towing vehicle
image data
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP23825475.9A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Michael Fischer
Stephan GITZEN
Benjamin KAUFHOLD
Mark Müller
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jost Werke Deutschland GmbH
Original Assignee
Jost Werke Deutschland GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jost Werke Deutschland GmbH filed Critical Jost Werke Deutschland GmbH
Publication of EP4630260A1 publication Critical patent/EP4630260A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • B60R1/20—Real-time viewing arrangements for drivers or passengers using optical image capturing systems, e.g. cameras or video systems specially adapted for use in or on vehicles
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    • B60R2300/808—Details of viewing arrangements using cameras and displays, specially adapted for use in a vehicle characterised by the intended use of the viewing arrangement for facilitating docking to a trailer

Definitions

  • the invention relates to a camera system for accurately coupling a trailer vehicle to a towing vehicle according to the features in the preamble of claim 1.
  • the invention is also implemented on a towing vehicle.
  • the towing vehicle has a corresponding coupling device for the detachable attachment of a trailer-side coupling element.
  • the towing vehicle typically approaches the stationary trailer vehicle in slow reverse, the trailer-side coupling element of which must be inserted as precisely as possible into the towing vehicle's coupling device and then locked into it. If the towing vehicle approaches imprecisely, the trailer-side coupling element is not grasped by the towing vehicle's coupling device and the vehicles can be significantly damaged.
  • a coupling that appears to be correct is particularly dangerous, but in which the trailer-side coupling element is not fully locked into the towing vehicle's coupling device, meaning that the vehicles can become detached from one another during ferry operation.
  • US 2014/0151979 A1 proposes to attach a camera carrier between the pillars of the vehicle frame and to install a rear-facing first camera on the camera carrier to detect the kingpin of a trailer vehicle and a forward-facing second camera to detect the entry opening of a fifth wheel coupling.
  • Both cameras are connected to a display device in the driver's cab.
  • the screen images from both cameras can then be shown side by side on the display device, so that the driver can see the trailer-side coupling element on one half of the screen and the towing vehicle-side coupling device on the other half of the screen.
  • GB 2513393 A discloses an assistance system for coupling a trailer to a passenger car using several cameras arranged thereon.
  • a composite screen motif can be generated on a display device from the image data of several cameras, with a first camera providing image data on the rear driving area and second cameras installed in the exterior mirrors extending the rear driving area laterally.
  • Trailer reversing assistance system with a camera whose image data is used to determine a coupling angle between the towing vehicle and trailer vehicle when the vehicle is automatically steered during the trailer reversing maneuver.
  • the camera can be positioned in particular in the upper area of a vehicle tailgate and has a field of view which is suitable for taking one or more images of the trailer vehicle.
  • the invention was therefore based on the object of improving a camera system or a towing vehicle with a camera system installed thereon in such a way that the driver no longer needs to mentally switch between a first and second screen image when viewing the display device during coupling in order to obtain a comprehensive overview of the areas behind the towing vehicle that are important to him.
  • the object is achieved with the features of claim 1.
  • the first and second cameras work in particular in the visible light range. Alternatively, the cameras can also work in the non-visible spectrum and the display device takes over visible processing of the first and second image data.
  • the single screen motif always contains first image data from the first camera and second image data from the second camera. Any contours and visible edges of an object captured in the first and second image data merge seamlessly, i.e. without discontinuities, into one another in the common screen motif.
  • the first image data of the safety-relevant area are preferably supplemented at least partially with the second image data of the coupling-relevant area in the vehicle's vertical axis and/or in the rear extension of the vehicle's longitudinal axis.
  • the driver may concentrate only on a single screen image, in which both safety-relevant information regarding a safety-relevant area behind the towing vehicle and information relevant to coupling the trailer vehicle of a coupling-relevant area in the rear direction of travel are visible on a single screen image and at the same time blind spots that cannot be seen are avoided.
  • the second image data are displayed on the display device above the first image data.
  • the screen motif is advantageously put together by stitching first and second image data captured at the same time.
  • stitching refers to the creation of a large screen motif from various smaller individual images, which usually show overlapping sections of the object. Consequently, a part of the common screen motif is shown using the first image data and the second image data.
  • the safety-relevant area is defined by a vertical plane at a distance of 0.10 m to 5.00 m, particularly preferably 0.15 m to 3.50 m, very particularly preferably 0.30 m to 3.00 m, most preferably 0.50 m to 1.00 m behind the towing vehicle.
  • the vertical plane usually extends down to the road surface or rests on it. If this vertical plane is captured by the first camera, a collision with people or obstacles close to the ground is also detected.
  • the vertical plane can be captured by the first camera. This results in the advantage that an obstacle located in the vertical plane is included in the first image data and shown on the display device.
  • a space is recorded that is spanned by the vertical plane along the expected trajectory.
  • the towing vehicle uses this space when driving in the reverse direction.
  • the vertical plane then moves back along a trajectory, creating a three-dimensional space.
  • any point within this space can be touched by the towing vehicle.
  • the coupling-relevant area is the area in which the coupling element of the trailer vehicle is visible first.
  • the second camera is aligned and designed so that a coupling element of the trailer vehicle to be controlled is recognizable and in focus.
  • the coupling element of the trailer vehicle to be controlled is always visible first in the second image data of the second camera.
  • the safety-relevant area and the coupling-relevant area are both located behind the vehicle, i.e. they are both at least partially in the rear extension of the vehicle's longitudinal axis.
  • the screen motif is formed from the first and second image data, which originate from different positions in the direction of the vehicle's longitudinal axis.
  • first and second cameras are aligned in the rear direction of travel of the towing vehicle. This configuration is useful because the display device shows both the safety-relevant area and the coupling-relevant area for maneuvering before coupling the trailer vehicle in the rear direction of travel.
  • the camera system described above can be arranged in the mounted state on a towing vehicle, wherein the second camera can be attached to a component of a coupling means of the towing vehicle.
  • the second camera can also be attached directly to the component of the coupling means or at a distance from it by means of a holder.
  • the towing vehicle is, for example, a tractor unit and the coupling means is a fifth wheel coupling with a coupling plate.
  • the component of the fifth wheel coupling is the coupling plate, one of the bearing blocks supporting the coupling plate, a mounting plate supporting the bearing blocks and/or a support cross member arranged between the bearing blocks and attached to both sides.
  • the first camera is attached to a rear cross member of the tractor unit.
  • the tractor unit has a vehicle frame which is limited at the rear by the rear cross member and/or protrudes laterally.
  • the rear cross member forms the rear end of the tractor unit and is therefore particularly suitable for attaching the first camera in order to capture the road surface immediately behind the tractor unit without covers or blind spots.
  • the towing vehicle can be a truck and the coupling means can be a jaw coupling.
  • the component of the jaw coupling for attaching the second camera is then expediently its retractable jaw, a screw-on flange, a housing of the locking mechanism and/or a coupling body with a drawbar.
  • the second camera can be attached directly to this respective component or to it by means of a holder.
  • the first camera can in particular be attached to an underrun protection of the truck. The underrun protection gives the first camera an unobstructed view of the safety-relevant area behind the towing vehicle and in particular of any persons or obstacles behind the truck.
  • FIG. 1 a side view of a tractor unit with a camera system having a first and a second camera;
  • FIG. 2 a side view of a truck with a camera system comprising a first and second camera and
  • FIG. 3 a display device with a screen motif composed of first and second image data.
  • FIG. 1 shows a side view of a towing vehicle 100 in the form of a tractor unit 110, which is reversing towards a stationary trailer vehicle 200 in order to couple it.
  • the trailer vehicle 200 is a semitrailer to which a kingpin is attached in the front area as a coupling element 201.
  • the tractor unit 110 has a vehicle frame 101 extending in a vehicle longitudinal axis x, which carries a driver's cab 102 at a front end and a coupling means 103 designed as a fifth wheel coupling 140 at an opposite, second end.
  • the vehicle frame 101 carries the wheels 104 with which the towing vehicle 100 stands on a road surface F.
  • the fifth wheel coupling 140 comprises a coupling plate 141 into which the coupling element 201 of the trailer vehicle 200 is inserted during the coupling process and is held releasably by means of a locking mechanism (not shown in more detail).
  • the coupling plate 141 is pivotally mounted about a vehicle transverse axis y via two bearing blocks 142, of which only the front bearing block 142 in the image plane is visible in the side view of FIG. 1.
  • a support cross member 144 can be mounted in a fixed position between the two bearing blocks 142 for stiffening, which is attached to the bearing blocks 142 on both sides.
  • the support cross member is hidden by the bearing block 142 protruding in front of it and is therefore only indicated as a dashed line.
  • the bearing blocks 142 can be screwed to the vehicle frame 101 directly or by means of auxiliary frames. In the embodiment shown, however, the bearing blocks 142 stand on a mounting plate 143, which in turn is placed on the vehicle frame 101 from above and screwed to it.
  • the vehicle frame 101 ends at the rear with a rear cross member 111.
  • the rear cross member 111 projects laterally beyond the vehicle frame 101 in the vehicle transverse axis y and protects the rear of the tractor unit 110 from damage during travel without a trailer vehicle 200.
  • the rear cross member 111 also projects beyond the wheels 104 in the vehicle transverse axis y.
  • a first camera 130 is fixedly mounted on the rear cross member 111, which captures and provides first image data 133 from the safety-relevant area SD located directly behind the towing vehicle 100.
  • the first camera 130 is connected by cable or wirelessly to a display device 132 arranged in the driver's cab 102, which is in the driver's field of vision.
  • the safety-relevant area SD comprises a vertical plane E on the road surface F, which must be captured by the first camera 130.
  • the plane E can have a maximum size corresponding to the cross-sectional profile A of the towing vehicle 100.
  • the plane E is spaced from the towing vehicle 100 by a distance XE in the rear extension of the vehicle's longitudinal axis x.
  • a second camera 131 is attached to a component of the fifth wheel coupling 140, for example as shown in FIG. 1, to one of the bearing blocks 142 and/or to the coupling plate 141 and/or to the mounting plate 143 and/or to the support cross member 144, which camera captures and provides second image data 134 from a coupling-relevant area SR.
  • the coupling-relevant area SR is arranged in the vehicle vertical axis z above the safety-relevant area SD and projects beyond the safety-relevant area SD in the rearward extension of the vehicle longitudinal axis x, so that the expected coupling element 201 of the trailer vehicle 200 is the first to be seen there in the rearward direction of travel R for the purpose of coupling.
  • the coupling-relevant area SR and the safety-relevant area SD overlap with increasing distance in the vehicle's longitudinal axis x.
  • the road surface F located directly behind the towing vehicle 100 is recorded in particular, whereas the coupling element 201 of the trailer vehicle 200 is only visible from a great distance but cannot be recognized due to the focusing of the first camera. Consequently, the first camera 130 primarily has the purpose of making a person P lying directly behind the towing vehicle 100 (see FIG. 3) or a low obstacle recognizable to the driver on the display device 132 with its first image data 133.
  • the second camera 131 which is arranged in the vehicle's longitudinal axis x and a vehicle's vertical axis z offset from the first camera 130, cannot capture the area of the road surface F located directly behind the towing vehicle 100 with its second image data 134, since this is covered by parts of the towing vehicle 100 such as the fifth wheel coupling 140, the vehicle frame 101 with attachments not shown or the rear cross member 111. In this respect, a person lying directly behind the towing vehicle 100 or a low obstacle would not be visible to the driver on the basis of the second image data 134 on the display device 132 alone.
  • the display device 132 shows the driver a coherent screen motif 135 comprising first image data 133 from the first camera 130 and second image data 134 from the second camera 131, as will be explained below in connection with FIG. 3, without the driver having to mentally switch between two or more individual screen motifs during the coupling maneuver.
  • FIG. 2 shows an alternative embodiment of the invention in which the camera system is installed on a towing vehicle 100 in the form of a truck 120. At the rear of the truck 120 there is a jaw coupling 150 as coupling means 103, which is shown enlarged for better visibility.
  • the trailer vehicle 200 has a drawbar as a coupling element 201, at the free end of which a towing eye is formed.
  • a towing eye is formed.
  • the towing eye is inserted into the jaw coupling 150 and locked therein by means of a coupling bolt (not shown).
  • an underrun protection 121 under the jaw coupling 150, which extends laterally beyond the vehicle frame 101 in the vehicle transverse axis y and prevents the trailer-side coupling element 201 or parts of the trailer vehicle 200 or other obstacles from sliding under the towing vehicle 100 when reversing without a trailer vehicle 200 and causing damage there.
  • the first camera 130 is attached to the underrun protection 121 in this embodiment.
  • the first camera 130 captures the first image data 133 of the
  • the safety-relevant area SD is located on the vehicle's longitudinal axis x directly behind the underrun protection 121, with the first image data 133 including the road surface F located behind the towing vehicle 100. Due to its mounting close to the ground on the truck 120 and its focus, the first camera 130 is not suitable for imaging the coupling element 201 of the trailer vehicle 200, which is located significantly above the first camera 130 in the vehicle's vertical axis z.
  • the safety-relevant area SD is defined by the distance XE of the vertical plane E to the towing vehicle 100.
  • the second camera 131 attached to components of the jaw coupling 100 is used for navigation during coupling, which is mounted in particular and as shown in FIG.
  • the second camera 131 is located in the vehicle vertical axis z at a level opposite the trailer-side coupling element 201 to be accommodated in the form of a towing eye.
  • the second image data 134 recorded by the second camera 131 primarily depict the trailer-side coupling element 201 within the coupling-relevant area SR as the truck 120 approaches the trailer vehicle 200, but do not capture the rear safety-relevant area SD located immediately behind the underrun protection 121 with the road surface F located there.
  • the first and second image data 133, 134 are linked to one another and displayed on the display device as a common screen motif 135.
  • the first image data 133 are displayed in a partial section of the display device 132 and the safety-relevant area directly behind the towing vehicle 100 can be seen.
  • a person P crawling behind the towing vehicle for example a child crawling in search of a ball, is captured by the first image data 133 and is not in the blind spot of the second camera 131 installed higher up.
  • the second camera 131 provides second image data 134 in a further partial section of the display device 132, which are optimized for the representation of the trailer vehicle 200 and its coupling element 201, for example in the form of a kingpin.
  • the partial section with the first image data 133 and the partial section with the second image data 134 can but do not need to occupy the same size on the display device 132.
  • the first and second image data 133, 134 merge seamlessly into one another, so that the driver only needs to concentrate on the single screen motif 135.
  • the first image data 133 is preferably arranged at the bottom of the display device 132 and the second image data 134 at the top.
  • Truck underrun protection first camera second camera display device first image data second image data screen image
  • Housing locking mechanism 154 Coupling body with drawbar

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Abstract

Es wird unter anderem ein Kamerasystem für ein treffsicheres Ankuppeln eines Anhängerfahrzeugs (200) an ein Zugfahrzeug (100) beschrieben, aufweisend eine an dem Zugfahrzeug (100) anbringbare erste Kamera (130), welche erste Bilddaten (133) bereitstellt, und eine zweite Kamera (131), welche zweite Bilddaten (134) bereitstellt und in einer der Fahrzeugachsen (x, y, z) des Zugfahrzeugs (100) versetzt zu der ersten Kamera (130) angebracht ist, wobei die ersten und zweiten Bilddaten (133, 134) auf einer im Fahrerhaus installierten Anzeigevorrichtung (132) als gemeinsames Bildschirmmotiv (135) dargestellt sind. Erfindungsgemäß sind die erste und zweite Kamera (130, 131) derart ausgerichtet, dass mittels der ersten Kamera (130) ein sicherheitsrelevanter Bereich (SD) hinter dem Zugfahrzeug (100) und mittels der zweiten Kamera (131) ein kupplungsrelevanter Bereich (SR) erfasst ist, in welchem ein anzusteuerndes Kupplungselement (201) des Anhängerfahrzeugs (200) erkennbar ist.

Description

KAMERASYSTEM FÜR EIN TREFFSICHERES ANKUPPELN EINES ANHÄNGERFAHRZEUGS AN EIN ZUGFAHRZEUG
BESCHREIBUNG
Die Erfindung betrifft ein Kamerasystem für ein treffsicheres Ankuppeln eines Anhängerfahrzeugs an ein Zugfahrzeug gemäß der im Oberbegriff des Anspruchs 1 stehenden Merkmale. Darüber hinaus ist die Erfindung auch an einem Zugfahrzeug verwirklicht.
Das Zugfahrzeug weist zur lösbaren Befestigung eines anhängerseitigen Kupplungselementes ein entsprechendes Kupplungsmittel auf. Während des Ankuppelvorgangs nähert sich typischerweise das Zugfahrzeug mit langsamer Rückwärtsfahrt dem stehenden Anhängerfahrzeug, dessen anhängerseitiges Kupplungselement möglichst exakt in das Kupplungsmittel des Zugfahrzeugs eingefahren werden muss und anschließend darin verriegelt wird. Eine unpräzise Annäherung des Zugfahrzeugs führt dazu, dass das anhängerseitige Kupplungselement nicht von dem zugfahrzeugseitigen Kupplungsmittel erfasst wird und an den Fahrzeugen erhebliche Beschädigungen auftreten können. Besonders gefährlich ist ein vermeintlich korrektes Ankuppeln, bei dem jedoch das anhängerseitige Kupplungselement nicht vollständig in dem zugfahrzeugseitigen Kupplungsmittel verriegelt wurde, so dass sich die Fahrzeuge im Fährbetrieb voneinander lösen können.
Im Stand der Technik existieren bereits Bemühungen, den Ankupplungsvorgang für den Fahrer zu vereinfachen. Die US 2014/0151979 A1 schlägt hierfür vor, zwischen den Holmen des Fahrzeugrahmens einen Kameraträger anzubringen und auf dem Kameraträger eine rückwärtsgerichtete erste Kamera zum Erfassen des Königszapfens eines Anhängerfahrzeugs sowie eine vorwärtsgerichtete zweite Kamera zum Erfassen der Einfahröffnung einer Sattelkupplung zu installieren. Beide Kameras sind mit einer im Fahrerhaus befindlichen Anzeigevorrichtung verbunden. Auf der Anzeigevorrichtung können dann die Bildschirmmotive beider Kameras nebeneinander dargestellt sein, so dass der Fahrer auf einer Bildschirmhälfte das anhängerseitige Kupplungselement und auf der anderen Bildschirmhälfte das zugfahrzeugseitige Kupplungsmittel erkennen kann. Es hat sich jedoch als nachteilig herausgestellt, dass der Fahrer während des Rangierens das Bildschirmmotiv der ersten und zweiten Kamera abwechselnd betrachten muss, um die jeweilige Position des Königszapfens relativ zu der Sattelkupplung abschätzen zu können.
Ein Assistenzsystem zum Ankuppeln eines Anhängers an einen Personenkraftwagen mehreren daran angeordneten Kameras offenbart die GB 2513393 A. Aus den Bilddaten mehrerer Kameras kann ein zusammengesetztes Bildschirmmotiv auf einer Anzeigevorrichtung generiert sein, wobei eine erste Kamera Bilddaten zum rückwärtigen Fahrraum bereitstellt und in den Außenspiegeln installierte zweite Kameras den rückwärtigen Fahrraum seitlich erweitert.
Die DE 10 2016 120 349 A1 beschreibt ebenfalls ein
Anhängerrückfahrassistenzsystem mit einer Kamera, deren Bilddaten dazu benutzt werden, um einen Kupplungswinkel zwischen dem Zugfahrzeug und Anhängerfahrzeug zu bestimmen, wenn das Fahrzeug während des Anhängerrückfahrmanövers automatisch gelenkt wird. Die Kamera kann insbesondere im oberen Bereich einer Fahrzeughecklappe positioniert sein und weist ein Sichtfeld auf, welches zum Aufnehmen eines oder mehrerer Bilder des Anhängerfahrzeugs geeignet ist. Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, ein Kamerasystem beziehungsweise ein Zugfahrzeug mit einem daran verbauten Kamerasystem derart zu verbessern, dass der Fahrer während des Ankuppelns beim Betrachten der Anzeigevorrichtung nicht mehr gedanklich zwischen einem ersten und zweiten Bildschirmmotiv zu wechseln braucht, um einen umfassenden Überblick der für ihn wichtigen Bereiche hinter dem Zugfahrzeug zu erhalten.
Die Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die erste und zweite Kamera arbeiten insbesondere im Bereich des sichtbaren Lichts. Alternativ können die Kameras auch im nicht-sichtbaren Spektrum arbeiten und die Anzeigevorrichtung übernimmt eine sichtbare Aufbereitung der ersten und zweiten Bilddaten.
Das einzige Bildschirmmotiv enthält stets erste Bilddaten der ersten Kamera und zweite Bilddaten der zweiten Kamera. Etwaige Konturen und Sichtkanten eines in den ersten und den zweiten Bilddaten erfassten Objekts gehen in dem gemeinsamen Bildschirmmotiv nahtlos, das heißt ohne Sprungstellen, ineinander über. Die ersten Bilddaten des sicherheitsrelevanten Bereiches sind vorzugsweise in der Fahrzeughochachse und/oder in rückwärtiger Verlängerung der Fahrzeuglängsachse zumindest teilweise mit den zweiten Bilddaten des kupplungsrelevanten Bereiches ergänzt.
Hierdurch ist es möglich, dass sich der Fahrer lediglich auf ein einziges Bildschirmmotiv zu konzentrieren braucht, in welchem sowohl sicherheitsrelevante Informationen bezüglich eines hinter dem Zugfahrzeug befindlichen sicherheitsrelevanten Bereiches als auch für das Kuppeln des Anhängerfahrzeugs relevante Informationen eines kupplungsrelevanten Bereiches in rückwärtiger Fahrrichtung auf einem einzigen Bildschirmmotiv erkennbar und gleichzeitig nicht einsehbare, tote Winkel vermieden sind. Dabei kann es bevorzugt sein, dass die zweiten Bilddaten auf der Anzeigevorrichtung über den ersten Bilddaten angezeigt sind.
Vorteilhafterweise ist das Bildschirmmotiv mittels Stitching zum selben Zeitpunkt erfasster erster und zweiter Bilddaten zusammengesetzt. Unter dem Begriff Stitching wird das Erstellen einer großen Bildschirmmotivs aus verschiedenen kleineren Einzelaufnahmen verstanden, die in der Regel überlappende Ausschnitte des Objekts zeigen. Folglich ist mittels der ersten Bilddaten und der zweiten Bilddaten jeweils ein Teil des gemeinsamen Bildschirmmotivs dargestellt.
Besonders günstig ist es, wenn der sicherheitsrelevante Bereich durch eine vertikale Ebene in einem Abstand von 0,10 m bis 5,00 m, besonders bevorzugt 0,15 m bis 3,50 m, ganz besonders bevorzugt 0,30 m bis 3,00 m, höchst bevorzugt 0,50 m bis 1 ,00 m hinter dem Zugfahrzeug definiert ist. Die vertikale Ebene reicht regelmäßig bis auf die Fahrbahnoberfläche herab beziehungsweise steht auf dieser auf. Sofern diese vertikale Ebene von der ersten Kamera erfasst ist, wird insbesondere auch eine Kollision mit Personen oder bodennahen Hindernissen erkannt.
Die vertikale Ebene kann von der ersten Kamera erfasst sein. Hieraus resultiert der Vorteil, dass ein in der vertikalen Ebene befindliches Hindernis in den ersten Bilddaten enthalten und auf der Anzeigevorrichtung dargestellt ist.
Vorzugsweise wird ein Raum erfasst, der von der vertikalen Ebene entlang der voraussichtlichen Trajektorie aufgespannt ist. Diesen Raum beansprucht das Zugfahrzeug beim Fahren in rückwärtiger Fahrtrichtung. Die vertikale Ebene bewegt sich dann entlang einer Trajektorie zurück, so dass ein dreidimensionaler Raum entsteht. Innerhalb dieses Raumes kann theoretisch jeder Punkt von dem Zugfahrzeug berührt werden. Während das Zugfahrzeug seiner Trajektorie folgt, geht der sicherheitsrelevante Bereich in Richtung der Fahrzeugquerachse und der Fahrzeughochachse nicht über den Raum hinaus. Der kupplungsrelevante Bereich ist der Bereich, in welchem als erstes das Kupplungselement des Anhängerfahrzeugs sichtbar ist. Die zweite Kamera ist so ausgerichtet und ausgelegt, dass ein anzusteuerndes Kupplungselement des Anhängerfahrzeugs erkennbar und fokussiert ist. Das anzusteuernde Kupplungselement des Anhängerfahrzeugs ist stets zuerst in den zweiten Bilddaten der zweiten Kamera sichtbar.
Der sicherheitsrelevante Bereich und der kupplungsrelevante Bereich sind beide hinter dem Fahrzeug angeordnet, das heißt, sie befinden sich beide zumindest teilweise in rückwärtiger Verlängerung der Fahrzeuglängsachse.
Zweckmäßigerweise ist das Bildschirmmotiv aus den ersten und den zweiten Bilddaten gebildet, welche in Richtung der Fahrzeuglängsachse aus unterschiedlichen Positionen stammen.
Günstigerweise sind die erste und zweite Kamera in einer rückwärtigen Fahrtrichtung des Zugfahrzeugs ausgerichtet. Diese Konstellation ist zweckdienlich, da auf der Anzeigevorrichtung sowohl der sicherheitsrelevante Bereich als auch der für das Rangieren vor dem Ankuppeln des Anhängerfahrzeugs kupplungsrelevante Bereich in rückwärtiger Fahrtrichtung erkennbar sind.
Das vorstehend beschriebene Kamerasystem kann in montiertem Zustand an einem Zugfahrzeug angeordnet sein, wobei die zweite Kamera an einer Komponente eines Kupplungsmittels des Zugfahrzeugs befestigt sein kann. Hierbei ist es je nach Montageposition möglich, die zweite Kamera ortsfest an der Komponente des Kupplungsmittels oder beweglich dazu anzubringen, beispielsweise um die zweite Kamera während des Ankuppelns aus einem Kollisionsbereich mit dem anhängerseitigen Kupplungsmittel vorübergehend zu entfernen. Auch kann die zweite Kamera unmittelbar an der Komponente des Kupplungsmittels oder mittels eines Halters beabstandet dazu befestigt sein. Das Zugfahrzeug ist beispielsweise eine Sattelzugmaschine und das Kupplungsmittel eine Sattelkupplung mit einer Kupplungsplatte. Vorteilhafterweise ist die Komponente der Sattelkupplung die Kupplungsplatte, einer der die Kupplungsplatte tragenden Lagerböcke, eine die Lagerböcke tragende Montageplatte und/oder eine zwischen den Lagerböcken angeordnete und beidseitig daran befestigte Stütztraverse.
Vorzugsweise ist die erste Kamera an einer Hecktraverse der Sattelzugmaschine befestigt. Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Sattelzugmaschine einen Fahrzeugrahmen auf, der heckseitig von der Hecktraverse begrenzt und/oder seitlich überragt ist. Die Hecktraverse bildet den hinteren Abschluss der Sattelzugmaschine und ist daher besonders zur Anbringung der ersten Kamera geeignet, um die unmittelbar hinter der Sattelzugmaschine befindliche Fahrbahnoberfläche ohne Abdeckungen oder tote Winkel zu erfassen.
Das Zugfahrzeug kann alternativ auch ein Lastkraftwagen und das Kupplungsmittel eine Maulkupplung sein. Zweckmäßigerweise ist dann die Komponente der Maulkupplung zur Anbringung der zweiten Kamera dessen Einfahrmaul, ein Anschraubflansch, ein Gehäuse der Verschlussmechanik und/oder ein Kupplungskörper mit Zugstange.
Die zweite Kamera kann unmittelbar an dieser jeweiligen Komponente oder mittels eines Halters daran befestigt sein. Auch hierbei ist es möglich, die zweite Kamera ortsfest an der jeweiligen Komponente anzubringen oder alternativ beweglich daran zu lagern, um die zweite Kamera während der Annäherung des anhängerseitigen Kupplungselementes aus einem potentiellen Kollisionsbereich vorübergehend zu verfahren. Die erste Kamera kann insbesondere an einem Unterfahrschutz des Lastkraftwagens befestigt sein. Der Unterfahrschutz gewährt der ersten Kamera einen unverbauten Blick auf den sicherheitsrelevanten Bereich hinter dem Zugfahrzeug und insbesondere auf etwaig hinter dem Lastkraftwagen befindliche Personen oder Hindernisse.
Zum besseren Verständnis wird die Erfindung nachfolgend anhand von drei Figuren näher erläutert. Es zeigen die
FIG. 1 : eine Seitenansicht auf eine Sattelzugmaschine mit einem Kamerasystem aufweisend eine erste und zweite Kamera;
FIG. 2: eine Seitenansicht auf einen Lastkraftwagen mit einem Kamerasystem aufweisend eine erste und zweite Kamera und
FIG. 3: eine Anzeigevorrichtung mit einem aus ersten und zweiten Bilddaten zusammengefügten Bildschirmmotiv.
Die FIG. 1 zeigt in einer Seitenansicht ein Zugfahrzeug 100 in Form einer Sattelzugmaschine 110, welche sich rückwärts einem stehenden Anhängerfahrzeug 200 annähert, um dieses anzukuppeln. Bei dem Anhängerfahrzeug 200 handelt es sich um einen Auflieger, an welchem im vorderen Bereich ein Königszapfen als Kupplungselement 201 angebracht ist. Die Sattelzugmaschine 110 weist einen sich in einer Fahrzeuglängsachse x erstreckenden Fahrzeugrahmen 101 auf, der an einem vorderen Ende ein Fahrerhaus 102 und an einem gegenüberliegenden, zweiten Ende ein als Sattelkupplung 140 ausgebildetes Kupplungsmittel 103 trägt. Außerdem trägt der Fahrzeugrahmen 101 die Räder 104, mit denen das Zugfahrzeug 100 auf einer Fahrbahnoberfläche F steht.
Die Sattelkupplung 140 umfasst eine Kupplungsplatte 141 , in welche das Kupplungselement 201 des Anhängerfahrzeugs 200 während des Ankuppelvorgangs eingefahren und mittels einer nicht weiter gezeigten Verriegelungsmechanik lösbar gehalten ist. Die Kupplungsplatte 141 ist über zwei Lagerböcke 142, von denen in der Seitenansicht der FIG. 1 lediglich der in der Bildebene vordere Lagerbock 142 sichtbar ist, um eine Fahrzeugquerachse y schwenkbeweglich gelagert.
Um seitliche Momente und Kräfte besser aufzunehmen, kann zur Aussteifung zwischen den beiden Lagerböcken 142 ortsfest eine Stütztraverse 144 montiert sein, die beidseitig an den Lagerböcken 142 befestigt ist. In der Seitenansicht der FIG. 1 ist die Stütztraverse durch den davor emporragenden Lagerbock 142 verdeckt und daher lediglich als gestrichelte Linie angedeutet.
Die Lagerböcke 142 können prinzipiell unmittelbar oder mittels von Hilfsrahmen an dem Fahrzeugrahmen 101 verschraubt sein. In der gezeigten Ausführungsvariante stehen die Lagerböcke 142 jedoch auf einer Montageplatte 143, die wiederum von oben auf den Fahrzeugrahmen 101 aufgelegt und mit diesem verschraubt ist.
Der Fahrzeugrahmen 101 schließt heckseitig mit einer Hecktraverse 111 ab. Die Hecktraverse 111 ragt in der Fahrzeugquerachse y seitlich über den Fahrzeugrahmen 101 hinaus und schützt das Heck der Sattelzugmaschine 110 vor Beschädigungen während einer Fahrt ohne Anhängerfahrzeug 200. Typischerweise überragt die Hecktraverse 111 in der Fahrzeugquerachse y auch die Räder 104. An der Hecktraverse 111 ist eine erste Kamera 130 ortsfest angebracht, welche erste Bilddaten 133 von dem unmittelbar hinter dem Zugfahrzeug 100 befindlichen, sicherheitsrelevanten Bereich SD erfasst und bereitstellt. Die erste Kamera 130 ist kabelgebunden oder kabellos mit einer im Fahrerhaus 102 angeordneten Anzeigevorrichtung 132 verbunden, die im Sichtfeld des Fahrers liegt.
Der sicherheitsrelevante Bereich SD umfasst eine auf der Fahrbahnoberfläche F aufstehende, vertikale Ebene E, die von der ersten Kamera 130 erfasst sein muss. Die Ebene E kann maximal eine Größe entsprechend dem Querschnittsprofil A des Zugfahrzeugs 100 einnehmen. Die Ebene E ist entsprechend eines Abstandes XE in rückwärtiger Verlängerung der Fahrzeuglängsachse x von dem Zugfahrzeug 100 beabstandet.
An einer Komponente der Sattelkupplung 140, beispielsweise wie in FIG. 1 dargestellt, an einem der Lagerböcke 142 und/oder an der Kupplungsplatte 141 und/oder an der Montageplatte 143 und/oder an der Stütztraverse 144 ist eine zweite Kamera 131 angebracht, welche zweite Bilddaten 134 von einem kupplungsrelevanten Bereich SR erfasst und bereitstellt.
Der kupplungsrelevante Bereich SR ist in der Fahrzeughochachse z über dem sicherheitsrelevanten Bereich SD angeordnet und ragt in rückwärtiger Verlängerung der Fahrzeuglängsachse x über den sicherheitsrelevanten Bereich SD hinaus, so dass dort in rückwärtiger Fahrtrichtung R zum Zwecke des Ankuppelns als erstes das zu erwartende Kupplungselement 201 des Anhängerfahrzeugs 200 erkennbar ist.
Hinter dem Zugfahrzeug 100 überlappen mit wachsender Entfernung in der Fahrzeuglängsachse x der kupplungsrelevante Bereich SR und der sicherheitsrelevante Bereich SD. In dem von der ersten Kamera 130 erfassten, sicherheitsrelevanten Bereich SD ist insbesondere die unmittelbar hinter dem Zugfahrzeug 100 befindliche Fahrbahnoberfläche F erfasst, wohingegen das Kupplungselement 201 des Anhängerfahrzeugs 200 nur aus großer Entfernung sichtbar aber aufgrund der Fokussierung der ersten Kamera nicht erkennbar ist. Folglich hat die erste Kamera 130 vordergründig den Zweck, mit ihren ersten Bilddaten 133 eine unmittelbar hinter dem Zugfahrzeug 100 liegende Person P (siehe FIG. 3) oder ein niedriges Hindernis für den Fahrer auf der Anzeigevorrichtung 132 erkennbar zu machen.
Die in der Fahrzeuglängsachse x und einer Fahrzeughochachse z versetzt zu der ersten Kamera 130 angeordnete, zweite Kamera 131 kann mit ihren zweiten Bilddaten 134 nicht den unmittelbar hinter dem Zugfahrzeug 100 befindlichen Bereich der Fahrbahnoberfläche F erfassen, da dieser von Teilen des Zugfahrzeugs 100 wie zum Beispiel der Sattelkupplung 140, dem Fahrzeugrahmen 101 mit nicht dargestellten Anbauteilen oder der Hecktraverse 111 verdeckt ist. Insofern wäre eine unmittelbar hinter dem Zugfahrzeug 100 liegende Person oder ein niedriges Hindernis für den Fahrer allein auf Basis der zweiten Bilddaten 134 auf der Anzeigevorrichtung 132 nicht sichtbar.
Die Anzeigevorrichtung 132 stellt dem Fahrer ein zusammenhängendes Bildschirmmotiv 135 umfassend erste Bilddaten 133 der ersten Kamera 130 und zweite Bilddaten 134 der zweiten Kamera 131 dar, wie nachfolgend noch in Zusammenhang mit der FIG. 3 erläutert wird, ohne dass der Fahrer während des Ankuppelmanövers zwischen zwei oder mehreren, einzelnen Bildschirmmotiven gedanklich zu wechseln braucht.
Die FIG. 2 zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei welchem das Kamerasystem an einem Zugfahrzeug 100 in Form eines Lastkraftwagens 120 installiert ist. An dem Lastkraftwagen 120 befindet sich heckseitig als Kupplungsmittel 103 eine Maulkupplung 150, die zur besseren Erkennbarkeit vergrößert dargestellt ist.
Das Anhängerfahrzeug 200 weist als Kupplungselement 201 eine Zugdeichsel auf, an deren freien Ende eine Zugöse ausgeformt ist. Zum Verbinden des Lastkraftwagens 120 mit dem Anhängerfahrzeug 200 wird die Zugöse in die Maulkupplung 150 eingefahren und darin mittels eines nicht weiter gezeigten Kupplungsbolzens verriegelt.
In der Fahrzeughochachse z versetzt befindet sich unter der Maulkupplung 150 ein Unterfahrschutz 121 , welcher sich in der Fahrzeugquerachse y seitlich über den Fahrzeugrahmen 101 hinaus erstreckt und verhindert, dass sich das anhängerseitige Kupplungselement 201 oder Teile des Anhängerfahrzeugs 200 oder sonstige Hindernisse bei Rückwärtsfahrt ohne Anhängerfahrzeug 200 unter das Zugfahrzeug 100 schieben und dort Schaden anrichten können. Die erste Kamera 130 ist bei diesem Ausführungsbeispiel an dem Unterfahrschutz 121 angebracht.
Die erste Kamera 130 erfasst die ersten Bilddaten 133 des in der
Fahrzeuglängsachse x unmittelbar hinter dem Unterfahrschutz 121 befindlichen sicherheitsrelevanten Bereich SD, wobei in den ersten Bilddaten 133 unter anderem die hinter dem Zugfahrzeug 100 befindliche Fahrbahnoberfläche F abgebildet ist. Die erste Kamera 130 ist aufgrund ihrer bodennahen Anbringung am Lastkraftwagen 120 und Fokussierung nicht geeignet, das Kupplungselement 201 des Anhängerfahrzeugs 200 abzubilden, welches in der Fahrzeughochachse z deutlich oberhalb der ersten Kamera 130 angeordnet ist. Der sicherheitsrelevante Bereich SD ist durch den Abstand XE der vertikalen Ebene E zu dem Zugfahrzeug 100 definiert. Für eine Navigation während des Ankuppelns dient die an Komponenten der Maulkupplung 100 angebrachte zweite Kamera 131, die insbesondere und wie in der FIG. 2 gezeigt, an einem Gehäuse 153 der Verschlussmechanik und/oder mit gestrichelter Linie angedeutet, an einem Einfahrmaul 151 und/oder vorzugsweise mittels eines Kamerahalters an einem Kupplungskörper mit Zugstange 154 und/oder ebenfalls vorzugsweise mittels eines Kamerahalters an einem Anschraubflansch 152 montiert ist. In dieser Einbaulage steht die zweite Kamera 131 in der Fahrzeughochachse z dem aufzunehmenden anhängerseitigen Kupplungselement 201 in Form einer Zugöse auf einem Niveau gegenüber. Die von der zweiten Kamera 131 aufgenommenen zweiten Bilddaten 134 bilden innerhalb des kupplungsrelevanten Bereiches SR während einer Annäherung des Lastkraftwagens 120 an das Anhängerfahrzeug 200 vordergründig das anhängerseitige Kupplungselement 201 ab, erfassen aber nicht den unmittelbar hinter dem Unterfahrschutz 121 befindlichen rückwärtigen sicherheitsrelevanten Bereich SD mit der dort befindlichen Fahrbahnoberfläche F.
Auf der in FIG. 3 exemplarisch gezeigten Anzeigevorrichtung 132 sind die ersten und zweiten Bilddaten 133, 134 miteinander verknüpft und auf der Anzeigevorrichtung als gemeinsames Bildschirmmotiv 135 abgebildet.
In einem Teilausschnitt der Anzeigevorrichtung 132 sind die ersten Bilddaten 133 angezeigt und es ist der sicherheitsrelevante Bereich unmittelbar hinter dem Zugfahrzeug 100 zu erkennen. Eine etwaig hinter dem Zugfahrzeug krabbelnde Person P, beispielsweise ein auf der Suche nach einem Ball krabbelndes Kind, ist von den ersten Bilddaten 133 erfasst und befindet sich nicht im toten Winkel der höher installierten zweiten Kamera 131 . Die zweite Kamera 131 stellt in einem weiteren Teilausschnitt der Anzeigevorrichtung 132 zweite Bilddaten 134 zur Verfügung, die auf die Darstellung des Anhängerfahrzeugs 200 und dessen Kupplungselement 201 , beispielsweise in Form eines Königszapfens, optimiert sind. Der Teilausschnitt mit den ersten Bilddaten 133 und der Teilausschnitt mit den zweiten Bilddaten 134 können aber brauchen nicht dieselbe Größe auf der Anzeigevorrichtung 132 einzunehmen.
Die ersten und zweiten Bilddaten 133, 134 gehen dabei nahtlos ineinander über, so dass sich der Fahrer lediglich auf das einzige Bildschirmmotiv 135 zu konzentrieren braucht. Dabei sind die ersten Bilddaten 133 auf der Anzeigevorrichtung 132 bevorzugt unten und die zweiten Bilddaten 134 oben angeordnet.
BEZUGSZEICHENLISTE
Zugfahrzeug
Fahrzeugrahmen
Fahrerhaus
Kupplungsmittel
Räder
Sattelzugmaschine Hecktraverse
Lastkraftwagen Unterfahrschutz erste Kamera zweite Kamera Anzeigevorrichtung erste Bilddaten zweite Bilddaten Bildschirmmotiv
Sattelkupplung Kupplungsplatte Lagerböcke Montageplatte Stütztraverse
Maulkupplung Einfahrmaul Anschraubflansch
Gehäuse Verschlussmechanik 154 Kupplungskörper mit Zugstange
200 Anhängerfahrzeug
201 Kupplungselement
A Querschnittsprofil Zugfahrzeug
E vertikale Ebene sicherheitsrelevanter Bereich
F Fahrbahnoberfläche
P Person
R rückwärtige Fahrtrichtung
SD sicherheitsrelevanter Bereich
SR kupplungsrelevanter Bereich x Fahrzeuglängsachse
XE Abstand Ebene sicherheitsrelevanter Bereich y Fahrzeugquerachse z Fahrzeughochachse

Claims

PATENTANSPRÜCHE Kamerasystem für ein treffsicheres Ankuppeln eines Anhängerfahrzeugs (200) an ein Zugfahrzeug (100), aufweisend eine an dem Zugfahrzeug (100) anbringbare erste Kamera (130), welche erste Bilddaten (133) bereitstellt, und eine zweite Kamera (131), welche zweite Bilddaten (134) bereitstellt und in einer der Fahrzeugachsen (x, y, z) des Zugfahrzeugs (100) versetzt zu der ersten Kamera (130) angebracht ist, wobei die ersten und zweiten Bilddaten (133, 134) auf einer im Fahrerhaus installierten Anzeigevorrichtung (132) als gemeinsames Bildschirmmotiv (135) dargestellt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und zweite Kamera (130, 131) derart ausgerichtet sind, dass mittels der ersten Kamera (130) ein sicherheitsrelevanter Bereich (SD) hinter dem Zugfahrzeug (100) und mittels der zweiten Kamera (131) ein kupplungsrelevanter Bereich (SR) erfasst ist, in welchem ein anzusteuerndes Kupplungselement (201) des Anhängerfahrzeugs (200) erkennbar ist. Kamerasystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der sicherheitsrelevante Bereich (SD) durch eine vertikale Ebene (E) in einem Abstand (XE) von 0,10 m bis 5,00 m, besonders bevorzugt 0,15 m bis 3,50 m, ganz besonders bevorzugt 0,30 m bis 3,00 m, höchst bevorzugt 0,50 m bis 1 ,00 m hinter dem Zugfahrzeug (100) definiert ist. Kamerasystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die vertikale Ebene (E) von der ersten Kamera (130) erfasst ist. Kamerasystem nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Raum erfasst ist, welcher von der Ebene (E) entlang der voraussichtlichen Trajektorie aufgespannt ist. Kamerasystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Bildschirmmotiv (135) aus den ersten und zweiten Bilddaten (133, 134) gebildet ist, die aus unterschiedlichen Positionen in Richtung der Fahrzeuglängsachse (x) stammen. Kamerasystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass von den ersten Bilddaten (133) stets ein unmittelbar hinter dem Zugfahrzeug (100) befindlicher Ausschnitt einer Fahrbahnoberfläche (F) erfasst ist. Kamerasystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und zweite Kamera (130, 131) in rückwärtiger Fahrtrichtung (R) des Zugfahrzeugs (100) ausgerichtet sind. Zugfahrzeug (100) mit einem Kamerasystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Kamera (131) an einer Komponente eines Kupplungsmittels (103) des Zugfahrzeugs (100) befestigt ist. Zugfahrzeug (100) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Zugfahrzeug (100) eine Sattelzugmaschine (110) und das Kupplungsmittel (103) eine Sattelkupplung (140) mit einer Kupplungsplatte (141) ist. Zugfahrzeug (100) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponente der Sattelkupplung (140) die Kupplungsplatte (141), einer der die Kupplungsplatte (141) tragenden Lagerböcke (142), eine die Lagerböcke (142) tragende Montageplatte (143) und/oder eine zwischen den Lagerböcken (142) angeordnete und beidseitig daran befestigte Stütztraverse (144) ist. Zugfahrzeug (100) nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kamera (130) an einer Hecktraverse (111) der Sattelzugmaschine (110) befestigt ist. Zugfahrzeug (100) nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Sattelzugmaschine (110) einen Fahrzeugrahmen (101) aufweist, der heckseitig von der Hecktraverse (111) begrenzt und/oder seitlich überragt ist. Zugfahrzeug (100) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Zugfahrzeug (100) ein Lastkraftwagen (120) und das Kupplungsmittel (103) eine Maulkupplung (150) ist. Zugfahrzeug (100) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponente der Maulkupplung (150) ein Einfahrmaul (151), ein Anschraubflansch (152), ein Gehäuse der Verschlussmechanik (153) und/oder ein Kupplungskörper mit Zugstange (154) ist. Zugfahrzeug nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kamera (130) an einem Unterfahrschutz (121) des Lastkraftwagens (120) befestigt ist.
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