JP2017528357A

JP2017528357A - 車両と被牽引装備の間の旋回角検出装置および旋回角検出方法

Info

Publication number: JP2017528357A
Application number: JP2016575818A
Authority: JP
Inventors: バークハートマイケル; レッシュトマス; ハールスドーフジョルジュ
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2014-07-02
Filing date: 2015-06-02
Publication date: 2017-09-28
Anticipated expiration: 2035-06-02
Also published as: BR112016028825A2; CN106536234A; JP6603677B2; US20170136839A1; CN106536234B; WO2016000893A1; EP3164276A1; DE102014212821A1; US10414221B2

Abstract

本発明は、車両（１）と、車両（１）に連結された被牽引装備（２）の間の旋回角（α）を検出する旋回角検出装置に関する。この場合、電磁場（F）を発生するよう構成された送信器（5, 5’）、および電磁場（F）の場の強度を探知するよう構成された受信器（4, 4’）を備える。送信器（5, 5’）および受信器（4, 4’）は、旋回角（α）の変化が、旋回角に依存し、受信器（4, 4’）に探知される場の強度の変化へと作用するよう、車両（１）および被牽引装備（２）上で互いに対して配置されている。更に旋回角検出装置は、探知された場の強度により旋回角（α）を検出する、評価ユニット（６）を備える。本発明は、上記目的のために構成された送信器（5, 5’）、受信器（4, 4’）および評価ユニット（６）にも関する。【選択図】図１

Description

本発明は、車両と、車両に連結された被牽引装備の間の旋回角を検出する、旋回角検出装置に関する。本発明は、そうした旋回角の旋回角検出方法にも関し、ならびにそうした旋回角検出装置用の送信器、受信器および評価ユニットに関する。

この種の装置は、ドイツ特許明細書第10122562号から既知である。この場合旋回角は、一対の超音波発受信器により検出される。

作業車両のインプルメントを連結する装置は、欧州特許出願公開第1238577号明細書から既知である。装置はセンサユニットを備える。センサユニットは、インプルメント側連結素子の、車両側連結素子に対する相対位置を検出可能である。センサユニットは、特に磁気センサ、超音波センサ、レーザセンサ、レーダセンサおよび／またはGPSセンサである。

ドイツ特許出願公開第102006040879号明細書からは、運転手アシストシステムが既知である。この場合、RFID素子を被牽引装備連結部に、ならびに更なるRFID素子を被牽引装備に備えることが可能である。これにより、目標通りに極めて正確に、被牽引装備の連結が開始される。

ドイツ特許明細書第10122562号欧州特許出願公開第1238577号明細書ドイツ特許出願公開第102006040879号明細書

本発明の課題は、車両と、車両に連結された被牽引装備の間の旋回角を、より良好に検出可能とすることである。

この課題は、主請求項に記載された特徴により解決される。この場合の好適な実施形態は、各従属請求項より明らかとなる。従って、車両と、車両に連結された被牽引装備の間の旋回角を検出する、旋回角検出装置を提供する。この旋回角検出装置は少なくとも、電磁場を発生するよう構成された１つの送信器、および電磁場の場の強度を探知するよう構成された１つの受信器を備える。この場合、送信器および受信器は、旋回角の変化が、旋回角に依存し、受信器に探知される場の強度の変化へと作用するよう、車両および被牽引装備上で互いに対して配置されている。更に旋回角検出装置は、受信器に探知された場の強度により旋回角を検出する、評価ユニットを備える。

これにより、簡単かつ効果的な方法で、旋回角を検出可能である。受信器および送信器は、送信器の場の強度が、受信器の検出領域において、旋回角が変化した際に、例えば矩形または線形に変化するよう、特に配置されている。これは特に、旋回角に応じて送信器または受信器を遮断すること、および／または旋回角に応じて受信器と送信器の間隔を変化させることにより可能である。旋回角は、評価ユニットにおいて、特に三角法算出により、記憶されたマッピングまたは記憶されたテスト系列結果に基づいて検出される。従って旋回角は、場の強度により、分析的または経験的に検出される。旋回角検出装置は特に、車両の車両縦軸と、車両に連結された被牽引装備の被牽引装備縦軸の間の旋回角を検出するために構成されている。送信器および受信器は、特に各双方を、これら縦軸の一方の縦軸上に配置可能である。または代替的に、受信器および送信器の一方を一方の縦軸上に配置可能であり、および受信器および送信器の各他方を、各他方の縦軸から離して配置可能である。従って、受信器および送信器の一方が車両上に配置されるのに対して、送信器および受信器の他方は被牽引装備上に配置されている。

旋回角検出装置は、特に旋回軸を有する連結器を備えることが可能である。被牽引装備は、旋回軸を中心として、車両に対して旋回角だけ旋回可能である。従って連結器は、例えば第５輪またはロッキンガー連結器またはボールジョイントとすることが可能である。車両縦軸および被牽引装備縦軸が互いに平行する場合、旋回軸は特にゼロである。これは特に、車両および被牽引装備が直進走行する場合が該当可能である。従って旋回角は、車両がカーブ走行する際に発生可能な、車両または車両縦軸と被牽引装備または被牽引装備縦軸の間の、カーブ旋回角とすることが可能である。しかしながら旋回角は、車両が、例えばオフロード走行または登降坂走行する際に発生可能な、車両または車両縦軸と被牽引装備または被牽引装備縦軸の間の、傾斜角とすることが可能である。

被牽引装備は、特にセンターアクスル式トレーラ、ドーリー式トレーラ、またはセミトレーラとする。しかしながら、被牽引装備を連結する連結器は、例えば農業用または林業用インプルメントのためのインプルメントインターフェイスとすることが可能であり、例えば牽引ヒッチまたは３点リンク式パワーリフタなどがある。従って被牽引装備は、特に農業用または林業用インプルメントである、インプルメントとすることが可能である。従って被牽引装備は、例えばプラウまたは刈取機または石材収集機またはブレード等とすることが可能である。車両は特に牽引車両であり、例えば乗用車、トラック、トラクタ等である。しかしながら車両自体をも、牽引車両に牽引されるよう構成可能である。従ってこのような車両は、例えばドーリーとすることが可能である。

好適には、旋回角検出装置は少なくとも２つの送信器を備える。この場合第１送信器は、車両または被牽引装備の第１側面の直立した領域に、例えば運転手側で配置されている。および次に第２送信器は、車両または被牽引装備の、第１側面に対向する第２側面の直立した領域に、例えば助手席側で配置されている。これにより、旋回角の検出を向上可能である。この場合受信器は、今度は車両縦軸または被牽引装備縦軸上で、特に送信器が装備されていない車両または被牽引装備の上に備えることが可能である。これによっても、旋回角の検出を、更に向上可能である。

同様に、少なくとも２つの受信器を備えることが可能である。第１受信器は、車両または被牽引装備の第１側面の直立した領域に、例えば運転手側で配置されている。および第２受信器は、車両または被牽引装備の、第１側面に対向する側面の直立した領域に、例えば助手席側で配置されている。この場合好適には、送信器を、車両縦軸または被牽引装備縦軸上で、特に受信器が装備されていない車両または被牽引装備の上に備えることが可能である。これによっても、旋回角の検出を向上可能である。

代替的に、送信器を車両縦軸と被牽引装備縦軸の一方の縦軸上に配置し、および受信器を車両縦軸と被牽引装備縦軸の各他方の縦軸上に配置可能である。これによっても、旋回角の検出に、特に良好に作用可能である。

好適には、上述した１つ、または複数の送信器は、Bluetooth（登録商標）送信器、RFID送信器、WLAN送信器またはNFC送信器等、IT産業において通常入手可能な送信器である。これに関連して、RFID（Radio-Frequency Identification）は無線周波数認識装置、WLAN（Wireless Local Area Network）は無線地域ネットワーク、およびNFC（Near Field Communication）は近距離無線通信を意味する。好適には、送信器はBLE送信器 (BLE = Bluetooth（登録商標） Low Energy)、特にBLEタグである。代替的に、電磁場を放射する他の適した送信器はもちろん使用可能である。受信器は特に、１つ以上の各送信器から放射された特有の電磁場を検出可能、または電磁場の場の強度を検出可能であるよう構成されている。上述した送信器の種類は、本発明の用途に特に適合することが証明されている。

本発明は、送信器、受信器、ならびに評価ユニットにも関することは自明であり、これらは、本明細書中で説明した旋回角検出装置用に、または旋回角検出装置内で使用されるために構成されている。

車両と、車両に連結された被牽引装備の間の旋回角検出方法を提供する。旋回角検出方法においては、送信器が電磁場を発生し、受信器がこの場の強度を探知する。送信器および受信器を、旋回角の変化が、旋回角に依存し、受信器が探知する場の強度の変化となるよう、車両および被牽引装備上で互いに対して配置する。その後、探知した場の強度から旋回角を検出する。

本明細書中で提供された方法により、車両と被牽引装備の間の旋回角を無線で検出する。従って、送信器と受信器の間に追加の配線は不要である。

以下に本発明を、本発明の有利な実施形態の図を参照して詳説する。本発明の有利な実施形態から、本発明の更なる有利な特徴が明らかとなる。

トレーラトラックの平面図である。ドーリー式トレーラが連結された牽引機械の平面図である。作業インプルメントが連結されたトラクタの平面図である。

図において、同一または機能的に同一の構成部品には、同じ符号を付している。

図１は、車両１と、車両１に連結された被牽引装備２の間の旋回角αを検出する旋回角検出装置を示す。詳細には、車両１はトラックであり、被牽引装備２はセミトレーラである。旋回角αは、車両１の車両縦軸L1と被牽引装備２の被牽引装備縦軸L2の間にある。被牽引装備２を車両１に連結するために、図示の実施形態においては第５輪である、連結器３が備えられる。連結器３は、図の面に対して垂直な旋回軸を備える。車両１および被牽引装備２は、旋回軸を中心に、互いに対して旋回角αだけ旋回可能である。旋回角αは、車両１および被牽引装備２が直進走行する際には、ゼロである。カーブを走行する際には、旋回角αは、カーブ半径に応じて増加する。

旋回角検出装置は少なくとも、車両１に固定して配置された１つの受信器４、ならびに、被牽引装備２に固定して配置された第１および第２送信器5, 5’を備える。各送信器5, 5’は、電磁場Fを放射するよう構成されている。受信器４は、受信器４の検出領域内の各電磁場Fの場の強度を、特に受信器４のアンテナで探知するよう構成されている。

送信器５および受信器４は、旋回角αの変化が、旋回角αに依存し、受信器４に探知される電磁場Fの場の強度の変化へと作用するよう、車両１および被牽引装備２上で互いに対して配置されている。詳細には、電磁場Fの場の強度は、各送信器５からの間隔が増加するにつれて減少する。受信器４が各送信器５から離れるほど、受信器４の領域における場の強度は小さくなる。図示の実施形態において、従って送信器５は、受信器４の位置に対する送信器５の位置が、車両１上で旋回角αに依存して変化するよう、被牽引装備２上に配置されている。図１のように車両１および被牽引装備２が旋回すると（左折）、これにより、受信器４の送信器5’に対する間隔A1が低減する。これに対して、受信器４と送信器５の間の間隔A2は拡大する。車両１および被牽引装備２が直進走行している際には、間隔A1およびA2は同一である。従って、受信器４に受信される場Fの場の強度も同一である。これに対して、図１に示す位置においては、送信器5’が放射する場Fに関して受信器４に探知される場の強度は、送信器５が放射する場Fの場の強度よりも強い。旋回角αが拡大すると、それに対応して、受信器４に受信される電磁場の場の強度が変化する。

受信器４に探知される場の強度は、評価ユニット６に伝達される。評価ユニット６は、伝達内容から旋回角αを検出する。これは、例えば三角法の公式から、マッピングまたはテスト系列結果により実行可能である。従って旋回角αは、好適には分析的または経験的に検出される。

図１に示す実施形態において、受信器４は、車両縦軸L1の領域に配置されている。これに対して送信器5, 5’は、被牽引装備縦軸L2の外側、詳細には被牽引装備の各側面の直立した領域に配置されている。受信器４は、特に運転室壁面の裏側に配置され、一方送信器5, 5’は、被牽引装備２の正面側の各直立した領域に配置されている。送信器5, 5’のうちの１つは省略可能である。受信器４は被牽引装備２上、特に送信器5, 5’が存在する直立した領域にも、または被牽引装備縦軸L2の領域にも配置可能である。および送信器5, 5’は車両１上、特に車両縦軸L1の領域、または車両１の運転室の直立した領域に配置可能である。２つの受信器４を備え、それらを図１の送信器5, 5’に替えて配置することも可能である。その場合、１つの送信器を備え、それを図１の受信器４に替えて配置可能である。図１において、受信器および／または送信器用の更なる位置を、箱型で例示する。しかしながら、他の位置も同様に可能である。更に、旋回角に応じて受信器４を電磁場Fから遮断することにより、旋回角に依存する場Fの場の強度の変化に作用可能である。これにより、受信器４に探知される場の強度が、同様に旋回角に依存して変化する。

図２は、被牽引装備２としてドーリー式トレーラが連結された車両１の平面図である。この場合旋回角検出装置は、旋回角α1, α2, α3を検出するために備えられる。α1は、車両１の車両縦軸L1と、被牽引装備２の旋回台縦軸Ldの間の旋回角である。旋回角α2は、旋回台縦軸Ldと被牽引装備２の被牽引装備縦軸L2の間の旋回角である。および旋回角α3は、車両縦軸L1と被牽引装備縦軸L2の間の旋回角である。これらの旋回角を検出するために、車両１および／または旋回台７および／または被牽引装備２は、図１の実施形態と類似して、少なくとも１つの受信器４、ならびに少なくとも１つの送信器5, 5’を備える。図１に対応し、１つ以上の受信器４に探知される各場の強度は、評価ユニット６へと更に伝達される。評価ユニット８は、各場の強度から、旋回角α1, α2, α3を検出する。

図３は、車両の車両縦軸L1と、作業インプルメントとして構成された被牽引装備2, 2’の作業インプルメント縦軸L3, L4の間の旋回角α4, α5が検出される場合の、本発明の構成を示す。車両１は、例えばトラクタまたは丸太運搬トラクタのような、特に農業用または林業用運搬車である。車両１は、２つの連結器3, 3’を備える。各連結器3, 3’は、被牽引装備2, 2’を車両１に連結する。図３の各連結器3, 3’は、例えば牽引ヒッチまたは３点リンク式パワーリフタである。言うまでもなく、例えばセンターアクスル式トレーラ、またはドーリー式トレーラのような、他の種類の被牽引装備を、連結器3, 3’により車両１に連結可能である。図３においては、前方の連結器3’により連結された被牽引装備2’は、例示的にブレードとして構成されている。図３においては、後方の連結器３により連結された被牽引装備２は、例示的にプラウとして構成されている。他の種類の被牽引装備2, 2’が、このように車両１に連結可能であるのは、明白なことである。

ブレード2’またはプラウ２は、それぞれ作業インプルメント縦軸L3, L4を備える。被牽引装備2, 2’の主要部分は、主要部分が各作業条件に適合するよう、車両１に対して旋回可能に構成されている。従って各旋回角α4, α5は、各被牽引装備2, 2’の旋回位置に応じて変化する。

図３に従い、旋回角検出装置が、旋回角α4, α5を検出するために備えられる。この旋回角検出装置は、図１または図２に類似して構成されている。例示的に、ブレード2’上の、ブレード2’の側方端部の領域に、各送信器5, 5’が備えられる。送信器5, 5’は、それぞれ１つの電磁場Fを放射する。各場Fの場の強度は、前方の連結器3’の領域において、そこで車両縦軸L1上に配置された受信器４により探知可能である。従って旋回角α4に応じて、受信器４により受信される場の強度が変化する。探知された場の強度は、評価ユニット６へと更に伝達される。評価ユニット６内部で、伝達内容から旋回角α4が検出される。

例示的には、旋回角α5を検出するために、１つのみの送信器５が備えられる。この送信器５も電磁場Fを放射する。送信器５は、プラウ２の作業インプルメント縦軸L4上に配置されている。連結器３の領域においては、車両縦軸L1に対して間隔を空けて、２つの受信器4, 4’が備えられる。旋回角α5に応じて、送信器５から放射され、受信器4, 4’により探知される、電磁場Fの場の強度が変化する。受信器4, 4’は、探知した各場の強度を、評価ユニット６へと伝達する。続いて評価ユニット６において、伝達内容から旋回角α5が検出される。図３においても、受信器4, 4’および送信器5, 5’の各位置を交換可能である。特に被牽引装備2, 2’には、送信器５に替えて、受信器４も装備可能である。その場合、車両１上、特に連結器3, 3’の領域に、受信器4, 4’に替えて各１つの送信器が備えられる。他の適した位置が送信器5, 5’および受信器4, 4’にあれば、同様に使用可能である。

図１乃至図３に示すように、送信器および受信器のうちの各一方が車両上に固定して配置され、送信器および受信器のうちの各他方が、今度は被牽引装備上に固定して配置されている。旋回角を検出する精度を高めるために、更なる送信器5, 5’または更なる受信器4, 4’を、車両１または被牽引装備２の適切な位置に随意に増設可能である。送信器5, 5’は、特にBluetooth（登録商標）送信器、RFID送信器、WLAN送信器またはNFC送信器である。好適には、送信器5, 5’はBLE送信器(BLE = Bluetooth（登録商標） Low Energy)、特にBLEタグである。

好適には送信器5, 5’が、各電磁場Fと共に、個別の識別情報を放射する。従って、各々の場を放射する送信器5, 5’は、各電磁場Fにより識別可能である。その後受信器4, 4’は、場の強度に加えて、付属する個別の識別情報を探知する。従って、各送信器5, 5’の電磁場Fが、受信器４の位置で、どの場の強度を有するかを検出可能である。その後、個別の場の強度に関する識別情報から、例えば既知の三角法算出等により、旋回角αを検出可能である。

送信器5, 5’および／または受信器4, 4’は、特にエネルギを供給されるために、車両１または被牽引装備２の各電気ネットワークに接続されている。代替的に各送信器5, 5’および／または受信器4, 4’は、バッテリ駆動とするか、または作動に必要な電気エネルギを独自に発生する発電機を備える（環境発電）ことが可能である。

特筆すべきは、提供される旋回角検出装置により、各車両１と被牽引装備2, 2’の間の旋回角のみならず、場合により、車両１と被牽引装備2, 2’の間の空間的位置をも検出可能である。これは、被牽引装備2, 2’を車両に連結可能とするために、車両１を各被牽引装備2, 2’に向けて巧みに操縦する際に、特に活用可能である。旋回角は、車両１と、被牽引装備2, 2’または各縦軸L1, L2, L3, L4, Ldの間の傾斜角とすることも可能である。これにより、例えば図３において、プラウ２またはブレード2’が、リフトされた静止位置にあるか、または下降された作動位置にあるかを検出可能である。

１車両
2, 2’ 被牽引装備、作業インプルメント
3, 3’ 連結器
4, 4’ 受信器
5, 5’ 送信器
６評価ユニット
７旋回台
A1, A2 間隔
F 電磁場
L1 車両縦軸
L2 被牽引装備縦軸
L3, L4 作業インプルメント縦軸
Ld 旋回台縦軸
α, α1, α2, α3, α4, α5 旋回角

Claims

車両（１）と、該車両（１）に連結された被牽引装備（2, 2’）の間の旋回角（α）を検出する、旋回角検出装置であって、
電磁場（F）を発生するよう構成された送信器（5, 5’）、および前記電磁場（F）の場の強度を探知するよう構成された受信器（4, 4’）を備え、
前記送信器（5, 5’）および前記受信器（4, 4’）は、前記旋回角（α）の変化が、旋回角に依存し、前記受信器（4, 4’）に探知される前記場の強度の変化へと作用するよう、前記車両（１）および前記被牽引装備（2, 2’）上で互いに対して配置され、
および探知された前記場の強度により前記旋回角（α）を検出する、評価ユニット（６）を備えることを特徴とする旋回角検出装置。
請求項１に記載の旋回角検出装置であって、少なくとも２つの送信器（5, 5’）を備え、第１送信器（５）は、前記車両（１）または前記被牽引装備（2, 2’）の第１側面の直立した領域に配置され、および第２送信器（5’）は、前記車両（１）または前記被牽引装備（2, 2’）の、前記第１側面に対向する第２側面の直立した領域に配置されている旋回角検出装置。
請求項２に記載の旋回角検出装置であって、前記受信器（4, 4’）は、車両縦軸（L1）または被牽引装備縦軸（L2）上に配置されている旋回角検出装置。
請求項１または２に記載の旋回角検出装置であって、少なくとも２つの受信器（4, 4’）を備え、第１受信器（４）は、前記車両（１）または前記被牽引装備（2, 2’）の第１側面の直立した領域に配置され、および第２受信器は、前記車両（１）または前記被牽引装備（2, 2’）の、前記第１側面に対向する第２側面の直立した領域に配置されている旋回角検出装置。
請求項４に記載の旋回角検出装置であって、前記送信器（5, 5’）は、車両縦軸（L1）または被牽引装備縦軸（L2）上に配置されている旋回角検出装置。
請求項１に記載の旋回角検出装置であって、前記送信器（5, 5’）は、車両縦軸（L1）と被牽引装備縦軸（L2）の一方の縦軸上に配置され、および前記受信器（4, 4’）は、前記車両縦軸（L1）と前記被牽引装備縦軸（L2）の各他方の縦軸上に配置されている旋回角検出装置。
請求項１〜６の何れか一項に記載の旋回角検出装置であって、送信器（5, 5’）は、Bluetooth（登録商標）送信器、RFID送信器、WLAN送信器またはNFC送信器である旋回角検出装置。
請求項１〜７の何れか一項に記載の旋回角検出装置用の送信器（5, 5’）。
請求項１〜７の何れか一項に記載の旋回角検出装置用の受信器（4, 4’）。
請求項１〜７の何れか一項に記載の旋回角検出装置用の評価ユニット（６）。
車両（１）と、該車両（１）に連結された被牽引装備（2, 2’）の間の旋回角検出方法であって、
送信器（5, 5’）が電磁場（F）を発生し、受信器（4, 4’）が該電磁場の場の強度を探知し、
前記送信器（5, 5’）および受信器（4, 4’）を、前記旋回角（α）の変化が、旋回角に依存し、前記受信器（4, 4’）が探知する前記場の強度の変化となるよう、前記車両（１）および前記被牽引装備（２）上で互いに対して配置し、
および探知した前記場の強度から前記旋回角（α）を検出することを特徴とする方法。