WO2019242988A1 - Method and controller for determining a trailer orientation - Google Patents

Method and controller for determining a trailer orientation Download PDF

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WO2019242988A1
WO2019242988A1 PCT/EP2019/063475 EP2019063475W WO2019242988A1 WO 2019242988 A1 WO2019242988 A1 WO 2019242988A1 EP 2019063475 W EP2019063475 W EP 2019063475W WO 2019242988 A1 WO2019242988 A1 WO 2019242988A1
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WO
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trailer
towing vehicle
relative orientation
determining
determined
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PCT/EP2019/063475
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Fabian FLOHR
Ulrich Reith
Matthias Rüber
Original Assignee
Zf Friedrichshafen Ag
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    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60D—VEHICLE CONNECTIONS
    • B60D1/00—Traction couplings; Hitches; Draw-gear; Towing devices
    • B60D1/24—Traction couplings; Hitches; Draw-gear; Towing devices characterised by arrangements for particular functions
    • B60D1/30—Traction couplings; Hitches; Draw-gear; Towing devices characterised by arrangements for particular functions for sway control, e.g. stabilising or anti-fishtail devices; Sway alarm means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60D—VEHICLE CONNECTIONS
    • B60D1/00—Traction couplings; Hitches; Draw-gear; Towing devices
    • B60D1/58—Auxiliary devices
    • B60D1/62—Auxiliary devices involving supply lines, electric circuits, or the like
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B21/00—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant
    • G01B21/22—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes

Definitions

  • the present invention relates to a method and a control device for determining a relative orientation of a trailer to a towing vehicle. Furthermore, the present invention relates to a towing vehicle with such a control device.
  • the present invention relates to a method for determining a relative orientation of a trailer to a towing vehicle, the towing vehicle being connected to the trailer when traveling via a trailer coupling.
  • the towing vehicle can basically be any non-rail-bound vehicle that can pull a trailer.
  • the trailer can basically be any non-rail-bound vehicle for transporting goods that can be attached to such a towing vehicle.
  • the tractor vehicle can be a tractor unit and the trailer can be a semi-trailer.
  • the towing vehicle can be a passenger be motor vehicles
  • the trailer can be, for example, a flatbed trailer or a caravan.
  • Towing vehicle and trailer can form a team.
  • the team can be a semitrailer that can have the tractor unit and the semitrailer.
  • the trailer coupling can therefore be a fifth wheel coupling which can have a kingpin and a fifth wheel plate which, when coupled or locked, can establish a connection between the towing vehicle and the trailer.
  • Such a fifth wheel coupling can be designed to transmit a tractive force of the tractor unit to the semitrailer, the semitrailer being able to rotate or pivot relative to the tractor unit during the journey despite the power transmission.
  • the joint travel of the towing vehicle and the trailer can have at least in sections straight travel, cornering and / or a transition between straight travel and cornering. During the journey, the towing vehicle or the trailer can move on a corresponding trajectory.
  • the relative orientation of the trailer to the towing vehicle while traveling together can have an orientation of the trailer to the towing vehicle or as a relative position of the trailer with respect to the towing vehicle.
  • Such an orientation, orientation or position of the trailer with respect to the towing vehicle can correspond in the opposite way to an orientation, orientation or position of the towing vehicle with respect to the trailer.
  • the method comprises determining a force difference resulting from a lever between the trailer coupling and a wheel contact area of the towing vehicle.
  • the difference in force is formed from two forces which act on two chassis components of the towing vehicle which are spaced apart during travel.
  • the centrifugal forces can have centripetal force components or centrifugal force components. Such a rolling behavior can result in a rolling moment on the towing vehicle and the trailer.
  • a lever formed by the rolling moment and by rigid chassis components can thus be physically and locally arranged between the trailer coupling and the wheel contact area on the towing vehicle.
  • Such a lever can be formed by chassis components which are essentially perpendicular to a longitudinal axis of the towing vehicle.
  • a lever can have rigidly connected components of the chassis.
  • the lever between the trailer coupling and the wheel contact surface can have a pivot point and a lever arm.
  • the fulcrum of the lever can be formed on the trailer coupling or at a point along the longitudinal axis of the towing vehicle.
  • the lever arm of the lever can be a power arm or a load arm.
  • the lever arm can extend laterally next to the trailer coupling or essentially perpendicular to the longitudinal axis of the vehicle up to the wheel contact area.
  • the lever arm can thus be rotatable or pivotable about the trailer coupling or about a point along the longitudinal axis of the vehicle.
  • a corresponding torque in relation to the pivot point can be based on the rolling moment described.
  • two lever arms can also extend in a rocker-like manner, both lever arms being based on the same torque or rolling moment in the trailer coupling.
  • a lever with two lever arms can be formed by a wheel axle as a rigid chassis component, for example the rear wheel axle of the towing vehicle, when cornering.
  • the force difference which is formed from the two forces acting on spaced chassis components, can thus also be the difference between two lever forces are described, which act on the undercarriage of the towing vehicle on the inside and outside of the curve by a rolling moment when cornering.
  • the two forces can act on both sides of the trailer coupling or the vehicle's longitudinal axis on chassis components, the forces to the right and left of the trailer coupling or the vehicle's longitudinal axis acting in different directions of force action.
  • the force action directions can have essentially opposite directions.
  • the chassis of the towing vehicle on which the forces can act, can comprise all vehicle components which can serve to connect a chassis of the towing vehicle to the roadway via the wheels.
  • the wheels can touch the road surface on the wheel contact patch. Since the tires touch the road, the wheel contact patch can also be described as a tire contact patch.
  • Chassis components can thus be, for example, wheels, wheel carriers, wheel bearings, brakes, wheel suspensions, subframes, springs, stabilizers, dampers and components of the steering.
  • the method has a derivation of the relative orientation of the trailer from the determined force difference.
  • the derivation of the relative orientation can have a modeling of a mathematical relationship between the described effects of force on the towing vehicle and the trailer orientation.
  • Properties of the trailer and / or the towing vehicle can be determined and used for calibrating the computing model while driving or even before driving. Such properties can include respective driving dynamics parameters, dimensions, distances and / or weights of the towing vehicle and / or the trailer.
  • a relative orientation of the trailer to the towing vehicle can essentially only be determined on the basis of measurements on the towing vehicle or with sensors on the towing vehicle. This can be advantageous, since neither direct measurements from the towing vehicle to the trailer with additional sensors nor further measurements on the trailer itself are necessary to determine the relative orientations of the trailer to the towing vehicle. to determine stuff.
  • sensors for non-contact measurements from the towing vehicle to the trailer do not necessarily have to be provided in order to measure the relative orientations of the trailer to the towing vehicle. Rather, measurements for determining the relative orientation of the trailer can be based on pressure measurements and / or force measurements by means of sensors already present for this on the towing vehicle.
  • This approach can be based on the fact that the relative orientation of the trailer can also be dependent on a curve radius currently being driven during cornering.
  • the radius of the curve can in turn at least indirectly trigger the relative orientation of the trailer.
  • the invention therefore provides a more effective and at the same time cost-saving concept for indirectly deriving a trailer orientation in a team.
  • the method step of deriving the relative orientation of the trailer has a direct measurement of the two forces acting on the spaced-apart chassis components of the towing vehicle.
  • dynamometers or force transducers can be arranged on the chassis components.
  • Force measurement can include measuring tensile forces and / or compressive forces acting on the chassis components.
  • stretching and compressing deformations on the leaf springs can be determined by means of strain gauges and the forces acting on them can be determined therefrom. Leverage forces triggered by the roll moment can thus advantageously be determined directly on chassis components.
  • the method step of deriving the relative orientation of the trailer comprises determining a pressure difference resulting from the force difference and deriving the relative orientation of the trailer from the determined pressure difference. From the forces acting on the spaced-apart chassis components of the towing vehicle, pressures present on respective surfaces of the chassis components can be determined. The surfaces can be arranged on or in the two spaced-apart chassis components his. The pressure difference can then be calculated from a difference between the two pressures thus determined. The pressure difference can also be based on a change in pressure.
  • the method step of deriving the relative orientation of the trailer has a direct measurement of two pressures present in the chassis components of the towing vehicle which are spaced apart from one another.
  • pressure gauges can be arranged in or on the chassis components.
  • One advantage of such pressure measurements is that pressure gauges already present in chassis components can be used to determine lever forces.
  • the two spaced-apart chassis components are dampers of the towing vehicle.
  • the dampers can have mechanical dampers or springs. Alternatively or additionally, the dampers can have hydro-pneumatic suspensions.
  • the dampers can be shock absorbers of the towing vehicle.
  • the dampers can have oil-sprung dampers, which can be passive oil-sprung dampers or actively or electronically oil-sprung dampers. With such dampers, oil pressures can be measured, from which corresponding forces which cause the oil pressures in the dampers can be derived. Using oil pressures in this way has the advantage that continuous measurement of oil pressures in electronically controlled damper systems of towing vehicles can be used to derive the relative orientation of the trailer.
  • the dampers can have compressed air dampers, air spring dampers or hydropneumatic dampers for damping vibrations of the vehicle chassis.
  • Such dampers can be provided for regulating a vehicle level, with which the vehicle level of the towing vehicle can be raised and lowered.
  • the vehicle level of the towing vehicle can thus be adapted to the level of the trailer.
  • Compressed air dampers or hydropneumatic dampers can be components of an air suspension of the towing vehicle, which can also ensure driving stability and driving comfort while driving. With such dampers, air pressures and / or oil pressures can be measured, from which corresponding forces which cause fluid pressures in the dampers can be derived.
  • the dampers can also be magnetorheological dampers.
  • a control current which can flow through coils of the dampers can be applied to such dampers.
  • the control current can change the viscosity of a magnetorheological damper medium.
  • the control current can therefore also be used to determine pressures or to derive damper forces.
  • determining the pressure difference resulting from the determined force difference comprises detecting two fluid pressures in the two spaced-apart dampers.
  • the fluid pressures can be respective air pressures and / or oil pressures in the dampers.
  • the rolling moment or torque that arises during cornering can affect the pressures described.
  • Pressures can decrease or increase due to the lever and the lever forces acting in the dampers.
  • Vertical forces generated on dampers in this way can have a direct physical connection with the roll moment or torque present at the trailer coupling and / or a force acting there. The relative trailer orientation can therefore essentially be derived directly from the forces described.
  • a damper which is arranged on a side of the chassis facing the inside of the curve, can be additionally relieved due to a vertically upward lever force component, as a result of which the pressure in such an inner damper can be reduced.
  • a damper which is arranged on a side of the chassis facing the outside of the bend, on the other hand, can be additionally loaded due to a vertically downward lever force component, which can increase the pressure in such an inner damper.
  • the pressure in the dampers which is reduced or increased in this way can change to a reference pressure in the dampers which prevails during straight travel or a vehicle standstill. far away, which can be essentially the same in the dampers on both sides of the chassis.
  • a tractive force orthogonal to the chassis can also act on the trailer coupling.
  • the derivation of the relative orientation of the trailer can thus be based on a comparison of pressures in dampers opposite one another with respect to a longitudinal axis of the towing vehicle, that is to say in at least one right and left damper.
  • a pressure difference resulting from such a comparison can thus be a measure of a current relative orientation of the trailer during cornering.
  • the measure can have a proportional relationship.
  • the two spaced-apart chassis components are wheels of the towing vehicle.
  • the wheels can be arranged on a wheel axle of the towing vehicle, which can be a right and a left wheel.
  • the wheels can be used as chassis components, and forces or pressures acting on them can also be monitored.
  • the determination of the pressure difference resulting from the determined force difference has a detection of two air pressures in the two spaced-apart wheels.
  • the air pressures can be tire pressures in the tires of the wheels.
  • the rolling moment or torque that arises during cornering can have an analogous effect on the pressures in dampers on air pressures in wheels.
  • a wheel or tire, which is arranged on a side of the chassis facing the inside of the curve, can be relieved due to the vertically upward lever force component, as a result of which the tire pressure in such an inner tire can be reduced.
  • a wheel or tire, which is arranged on a side of the undercarriage facing the outside of the curve, on the other hand can be loaded due to the vertically downward lever force component, as a result of which the tire pressure in such an inner tire can be increased.
  • the Lever force components triggered by the lever and the rolling moment can represent force components acting vertically on the tire contact patches.
  • the tire pressure in the tires reduced or increased in this way can relate to a reference pressure in the tires which prevails during straight travel or a vehicle standstill, which reference pressure can be substantially the same on both sides of the chassis or can be measured before driving.
  • the leverage components can also be described as vertical tensile or compressive force components on the chassis or on the tires and their contact surfaces.
  • the derivation of the relative orientation of the trailer can thus, alternatively or in addition to the comparison of pressures in opposing dampers, be based on a comparison of tire pressures.
  • a tire pressure difference resulting from such a comparison can thus also be a measure of a current relative orientation of the trailer during cornering.
  • An additional comparison can advantageously result in an increase in reliability and accuracy in deriving the relative orientation of the trailer.
  • the two spaced-apart chassis components of the towing vehicle are arranged on a rear axle of the towing vehicle.
  • Compressed air dampers for regulating the vehicle level can be arranged on the rear axle of the towing vehicle.
  • the vertical force components generated on the dampers of the rear axle of the towing vehicle by the rolling moment when cornering can advantageously have a direct physical connection with the torque or a force in a point of attachment formed by the trailer coupling.
  • the method step of deriving the relative orientation of the trailer comprises determining an angle between a longitudinal axis of the towing vehicle and a longitudinal axis of the trailer.
  • the orientation of the towing vehicle to the trailer can be expressed by an angle in the trailer coupling between the longitudinal axes of the towing vehicle and the trailer.
  • the angle can be zero degrees and with a theoretical, right-angled deflection of the trailer to the towing vehicle, the angle can be 90 degrees.
  • the angle between them can have any angle between zero and 90 degrees.
  • the relative orientation or the angle can also be defined as an articulation angle, which can describe a kinking of the longitudinal axis of the trailer to the longitudinal axis of the towing vehicle on the trailer coupling.
  • the method step of deriving the relative orientation of the trailer comprises establishing and / or applying a mathematical relationship between the determined force difference and the relative orientation of the trailer to be derived.
  • the mathematical relationship can also have a relationship between the determined pressure difference and the relative orientation of the trailer to be derived.
  • Establishing and / or applying the mathematical relationship can include taking joint account of differential pressures in dampers and / or in wheels of the towing vehicle.
  • methods of data fusion, parameter estimation and / or compensation calculation can be used to derive the relative orientation of the trailer in an overdetermined system of equations.
  • a filtering approach for example a Kalman filter, can also be used to support or to establish the mathematical connection.
  • Such a redundant determination of pressure differences and their joint consideration can also be described as a fusion of pressures or pressure differences to derive the relative orientation of the trailer.
  • Each of these redundancy concepts has the advantage that the relative orientation of the trailer can be determined more precisely and reliably.
  • the method has, as a method step, determining spatial position information of the towing vehicle and / or the trailer.
  • the relative orientation of the trailer is derived from the determined force difference and the determined spatial position information.
  • the spatial position of the towing vehicle and / or of the trailer can be determined during a journey of a team comprising the towing vehicle and the trailer. be true.
  • the spatial location of one or both vehicles can assist in deriving the relative orientation of the trailer to the towing vehicle.
  • a trajectory or a drag curve of the towing vehicle and / or the trailer can be determined from a course of the spatial position of the towing vehicle and / or the trailer that is continuously recorded during a journey.
  • the inclusion of spatial position information thus has the advantage that the driving dynamics and the movement behavior of the towing vehicle and the trailer can be determined separately and as a connected team in order to derive a kink angle in the team.
  • the method step of determining spatial position information of the towing vehicle and / or the trailer comprises determining yaw rates of the towing vehicle and / or of the trailer with yaw rate sensors of a vehicle dynamics control system.
  • the yaw rates which can have yaw speeds or yaw angles, can be described as the angular speed of a rotation of the towing vehicle and / or the trailer about their respective essentially vertical vertical axis.
  • Any yaw rate sensors or inertial sensors for measuring yaw rates can therefore be arranged as yaw rate sensors on the towing vehicle and / or the trailer as yaw rate sensors.
  • micromechanical rotation rate sensors or MEMS chips can be used for this.
  • Yaw rate sensors can be present on the towing vehicle and / or on the trailer in a vehicle dynamics control system, which can also be described as a vehicle stability system or vehicle dynamics stabilization system.
  • the driving dynamics control system can be an electronic stability control (ESP) or a navigation system.
  • ESP electronic stability control
  • yaw rates can be measured with micromechanical rotation rate sensors.
  • yaw rate sensors can advantageously be arranged in the center of gravity of the towing vehicle and / or the trailer. Systematic error influences on the determination of the yaw rates can be minimized in this way.
  • a further advantage of an additional determination of yaw rates of the towing vehicle and / or of the trailer is that force components of the centripetal force or centrifugal force acting on the towing vehicle and its undercarriage, which force the on the two spaced-apart undercarriage components of the Towing vehicle can distort or systematically change forces, can be compensated.
  • Compensating force components acting on the towing vehicle due to the driving dynamics effect can include eliminating or calculating these force components.
  • the driving speed can also be taken into account as a driving dynamics parameter in order to compensate for corresponding force components or measuring errors acting on the towing vehicle and its chassis.
  • Absolute orientations or changes in absolute orientations can also be determined from the determined yaw rates of the towing vehicle and / or the trailer.
  • the relative orientation of the trailer to the towing vehicle can also be derived from a comparison or a difference between the absolute orientation of the towing vehicle and the absolute orientation of the trailer.
  • the method step of determining spatial position information of the towing vehicle and / or the trailer comprises determining positions of the towing vehicle and / or the trailer using a navigation system.
  • the respective position of the towing vehicle and the trailer can have their respective absolute orientation and / or their respective position.
  • the positions which locations of the towing vehicle and / or the trailer can define can be described as location vectors in a spatial coordinate system.
  • at least one component of a satellite-based positioning system can be arranged on the towing vehicle and / or the trailer.
  • at least one GNSS antenna for example a GPS antenna, can be arranged on the towing vehicle and / or the trailer for this purpose.
  • positions of the team can be determined in near real time, for example using differential GPS, taking reference data into account.
  • Such components of a satellite-based positioning system can be at least partially included in the navigation system.
  • information about a route can be provided with a navigation system, the team being able to follow the route or a track on it.
  • absolute orientations or changes in absolute orientations can also be determined by means of a trajectory determined therefrom. From a comparison or a difference between the absolute orientation of the towing vehicle and the absolute orientation of the trailer, the relative orientation of the trailer to the towing vehicle can be derived as an alternative or in addition to the described consideration of the absolute orientations from the yaw rates.
  • a further embodiment of the method has, as a method step, determining wheel speed differences on wheels of the towing vehicle and / or of the trailer using speed sensors.
  • spatial position information is determined as a function of the determined wheel speed differences.
  • the method step of deriving the relative orientation of the trailer comprises establishing and / or applying a mathematical relationship between the determined force difference, the determined spatial position information and the relative orientation of the trailer to be derived.
  • the mathematical relationship can also include determined pressure differences analogous to the relationship between the determined force difference and the relative orientation of the trailer to be derived.
  • the mathematical relationship can therefore take into account a force difference and / or a pressure difference on the towing vehicle and also take into account yaw rates, positions and / or wheel speeds of the towing vehicle and / or the trailer.
  • the individual calculation variables can flow individually, redundantly or in any combination into a common calculation model to derive the relative orientation of the trailer.
  • Methods of data fusion, parameter estimation and / or adjustment calculation can be used in the calculation model to determine the relative orientation derition of the trailer in an overdetermined system of equations.
  • a calculation model has the advantage that systematic error influences on the relative orientation can be taken into account more precisely and reliably.
  • the mathematical relationship can therefore also include an estimation of the relative orientation of the trailer. Such an estimate can advantageously increase the accuracy of an estimated relative orientation.
  • the estimated orientation can include an estimate of the articulation angle between the towing vehicle and the trailer.
  • the mathematical relationship between a force difference, a pressure difference, yaw rates, positions and / or wheel speeds and the relative orientation of the trailer can be a linear or proportional relationship, for example based on the physical lever law.
  • a constant or a factor can be defined in order to establish a corresponding relationship between one or more of the above-mentioned calculation variables.
  • the setting of such a constant or such a factor can also be understood as a calibration of the mathematical relationship.
  • the spatial position information of the towing vehicle can be determined on a rear axle of the towing vehicle. This can be advantageous in order to take into account, for example, the influences of a cornering while driving the trailer when deriving the relative orientation of the trailer.
  • the trailer and the towing vehicle form an autonomously drivable team.
  • the towing vehicle is connected to the trailer during an autonomous journey via the trailer coupling.
  • the derived relative orientation can be used for autonomous driving of the vehicle to automatically guide the same.
  • the method for determining the relative orientation of the trailer to the towing vehicle can thus be used for controlling or regulating autonomous driving functions.
  • An automatic maneuvering or parking of the trailer can be carried out based on the derived relative trailer orientation.
  • an autonomous entry or exit of a team in or out of a predetermined route can be carried out. be performed.
  • the present invention further relates to a control device for determining a relative orientation of a trailer to a towing vehicle, which is set up to carry out the method steps according to one of the previously described embodiments.
  • the control device has a signal input for receiving a signal for determining a force difference resulting from a lever between the trailer coupling and a wheel contact surface of the towing vehicle, and a signal output for outputting a signal for deriving the relative orientation of the trailer from the determined force difference.
  • the control device can be arranged on the towing vehicle.
  • the present invention further relates to a towing vehicle to which a trailer can be attached via a trailer coupling.
  • the towing vehicle has the control device described.
  • the towing vehicle can be designed as an autonomous towing vehicle which can be operated without a driver.
  • Figure 1 shows a towing vehicle with a control device according to an embodiment of the invention and a trailer attached to the towing vehicle.
  • FIG. 2 shows the towing vehicle according to FIG. 1 without the trailer shown in FIG. 1.
  • FIG. 3 shows a flow diagram of method steps for executing the
  • FIG. 1 shows a top view of a tractor-trailer 5 when driving along a street 6.
  • the moving semitrailer 5 comprises a tractor unit 2 as a tractor vehicle and a semi-trailer 4 as a trailer.
  • the semitrailer 5 is shown without the semitrailer 4 for reasons of clarity.
  • the tractor unit 2 is coupled to the semitrailer 4 by means of a fifth wheel 3 such that the semitrailer 4 can be rotated relative to the tractor unit 2 about the fifth wheel 3, that is to say about a kingpin 7 of the fifth wheel 3.
  • the fifth wheel coupling 3 has the king pin 7 arranged on the semi-trailer 4 and a fifth wheel plate 8 shown in FIG. 2 and arranged on the tractor unit 2.
  • the king pin 7 engages in a coupled state of the fifth wheel coupling 3 in the fifth wheel plate 8 and is locked in it.
  • the semitrailer 5 While the semitrailer 5 is traveling along the road 6, the semitrailer 5 traverses a curve 9. In this curve, the semitrailer 4 rotates relative to the tractor unit 2 about the fifth wheel coupling 3. The relative orientation of the semitrailer 4 to the tractor unit 2 is at an angle 43 shown, which is formed in the fifth wheel 3 between a longitudinal axis 42 of the tractor 2 and a longitudinal axis 44 of the semi-trailer 4.
  • two wheels 22, 24 and two compressed air dampers 12, 14 are arranged on both sides of the longitudinal axis 42 of the tractor unit 2 on the tractor unit 2 on a rear axle 32 of the tractor unit 2, as shown in FIG. While the semitrailer 5 is traveling along the curve 9, the wheels 22, 24 and the compressed air dampers 12, 14 act due to a lever (not shown) formed between the fifth wheel 8 of the fifth wheel 3 and the wheel contact surfaces (not shown) of the wheels 22, 24 ) leverage. The lever has the rear axle 32, wherein this experiences a rolling moment. The lever forces acting in opposite directions on both sides of the left compressed air damper 12 and the right compressed air damper 14 result in a first force difference on the compressed air dampers 12, 14.
  • a second force difference on the wheels results from the lever forces acting in opposite directions on both sides of the left wheel 22 and the right wheel 24 22, 24.
  • Corresponding pressure differences result from the two force differences, a first pressure difference in the compressed air dampers 12, 14 and a second pressure difference in the wheels 22, 24.
  • Pressure sensors (not shown) arranged on or in these are provided for detecting the pressures in the compressed air dampers 12, 14 and in the wheels 22, 24.
  • the angle 43 is calculated from the two pressure differences by means of a fixed mathematical relationship between the pressure differences and the angle 43, the travel of the semitrailer 5 through the curve 9 the forces and pressures on the compressed air dampers 12, 14 and on the wheels 22, 24 caused by the lever described and taking into account the effective lever law, the curve geometry and cornering triggering lever forces on the compressed air dampers 12, 14 and on the wheels 22, 24 at least indirectly.
  • FIG. 3 shows method steps S1, S2, S3, S4, S5 for calculating the angle 43 shown in FIG. 1 in a chronological sequence.
  • the method steps are carried out by a control device 50 arranged on the tractor unit 2 and shown in FIGS. 1 and 2.
  • the first method step S1 carried out by the control device 50 includes determining a force difference effect on the compressed air dampers 12, 14 and on the wheels 22, 24, forces acting there being determined.
  • the second method step S2 carried out by the control device 50 comprises pressure detection in the compressed air dampers 12, 14 and in tires (not shown in the figures) of the wheels 22, 24 based on the forces acting and determined in step S1 on the rear axle 32.
  • a first sub-step S2a fluid pressures in the compressed air dampers 12, 14 are recorded and in a second sub-step S2b, air pressures in the tires of the wheels 22, 24 are recorded.
  • the third method step S3 carried out by the control device 50 comprises determining pressure differences with respect to the pressures recorded in step S2 in the compressed air damper 12, 14 and in the tires of the wheels 22, 24.
  • the fourth method step S4 carried out by the control device 50 comprises establishing the mathematical relationship described between the pressure differences determined in step S3 and the angle 43 shown in FIG. 1.
  • the fifth method step S5 carried out by the control device 50 comprises applying the described mathematical relationship between the pressure differences determined in step S3 and the angle 43 shown in FIG. 1 for calculating the angle 43.
  • the angle 43 thus calculated describes that while the semitrailer train 5 is traveling current relative orientation of the semi-trailer 4 to the tractor unit 2 by the curve 9.

Abstract

The invention relates to a method for determining the orientation of a trailer (4) relative to a towing vehicle (2), wherein the towing vehicle (2) is connected to the trailer (4) via a trailer coupling (3) during a drive. The method has the steps of determining (S1) a differential force resulting due to a lever between the trailer coupling (3) and a wheel contact area of the towing vehicle (2), said differential force being formed from two forces which act on two mutually spaced chassis components of the towing vehicle during the drive, and deriving (S5) the relative orientation of the trailer (4) from the determined differential force. The invention additionally relates a controller for carrying out the method.

Description

Verfahren und Steuereinrichtung zum Bestimmen einer Anhängerorientierung  Method and control device for determining trailer orientation
Technisches Gebiet Technical field
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Steuereinrichtung zum Bestimmen einer relativen Orientierung eines Anhängers zu einem Zugfahrzeug. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Zugfahrzeug mit einer derartigen Steuereinrichtung. The present invention relates to a method and a control device for determining a relative orientation of a trailer to a towing vehicle. Furthermore, the present invention relates to a towing vehicle with such a control device.
Stand der Technik State of the art
Für einen sicheren Fährbetrieb eines Gespanns, welches ein Zugfahrzeug und einen Anhänger aufweisen kann, ist es erforderlich, kritische Ausrichtungen des Anhängers zu dem Zugfahrzeug zu vermeiden. Aus der DE 10 2014 214 141 A1 ist es bekannt, die Ausrichtung von derartigen Fahrzeugsegmenten eines Gespanns auf Grundlage eines einfachen Einspurmodells zu berechnen. Mit einem derartigen Einspurmodell kann hinsichtlich der hiermit modellierten Fahrdynamik ein Wankverhalten des Gespanns nicht berücksichtigt werden. For safe operation of a trailer, which can have a towing vehicle and a trailer, it is necessary to avoid critical alignments of the trailer to the towing vehicle. From DE 10 2014 214 141 A1 it is known to calculate the alignment of such vehicle segments of a team on the basis of a simple single-track model. With such a single-track model, a rolling behavior of the team cannot be taken into account with regard to the driving dynamics modeled thereby.
Darstellung der Erfindung Presentation of the invention
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Bestimmen einer relativen Orientierung eines Anhängers zu einem Zugfahrzeug, wobei das Zugfahrzeug bei einer Fahrt über eine Anhängerkupplung mit dem Anhänger verbunden ist. The present invention relates to a method for determining a relative orientation of a trailer to a towing vehicle, the towing vehicle being connected to the trailer when traveling via a trailer coupling.
Bei dem Zugfahrzeug kann es sich grundsätzlich um jedes nicht schienengebundene Fahrzeug handeln, welches einen Anhänger ziehen kann. Bei dem Anhänger kann es sich grundsätzlich um jedes nicht schienengebundene Fahrzeug zum Transportieren von Gütern handeln, welches an ein solches Zugfahrzeug angehängt werden kann. The towing vehicle can basically be any non-rail-bound vehicle that can pull a trailer. The trailer can basically be any non-rail-bound vehicle for transporting goods that can be attached to such a towing vehicle.
Das Zugfahrzeug kann in einem Beispiel eine Sattelzugmaschine und der Anhänger ein Sattelauflieger sein. Das Zugfahrzeug kann in einem anderen Beispiel ein Personen- kraftwagen sein, wobei der Anhänger beispielsweise ein Tieflader oder ein Wohnwagen sein kann. In one example, the tractor vehicle can be a tractor unit and the trailer can be a semi-trailer. In another example, the towing vehicle can be a passenger be motor vehicles, the trailer can be, for example, a flatbed trailer or a caravan.
Zugfahrzeug und Anhänger können gemeinsam ein Gespann bilden. Bei dem Gespann kann es sich um einen Sattelzug handeln, welcher die Sattelzugmaschine und den Sattelauflieger aufweisen kann. Bei der Anhängerkupplung kann es sich somit um eine Sattelkupplung handeln, welche einen Königszapfen und eine Sattelplatte aufweisen kann, welche in gekuppeltem beziehungsweise verriegeltem Zustand eine Verbindung zwischen Zugfahrzeug und Anhänger hersteilen können. Eine solche Sattelkupplung kann zur Übertragung einer Zugkraft der Sattelzugmaschine auf den Sattelauflieger ausgebildet sein, wobei sich der Sattelauflieger trotz der Kraftübertragung relativ zur Sattelzugmaschine während der Fahrt verdrehen beziehungsweise verschwenken kann. Towing vehicle and trailer can form a team. The team can be a semitrailer that can have the tractor unit and the semitrailer. The trailer coupling can therefore be a fifth wheel coupling which can have a kingpin and a fifth wheel plate which, when coupled or locked, can establish a connection between the towing vehicle and the trailer. Such a fifth wheel coupling can be designed to transmit a tractive force of the tractor unit to the semitrailer, the semitrailer being able to rotate or pivot relative to the tractor unit during the journey despite the power transmission.
Die gemeinsame Fahrt des Zugfahrzeugs und des Anhängers kann zumindest abschnittsweise eine Geradeausfahrt, eine Kurvenfahrt und/oder eine Übergangsfahrt zwischen einer Geradeausfahrt und einer Kurvenfahrt aufweisen. Während der Fahrt kann sich das Zugfahrzeug beziehungsweise der Anhänger auf einer entsprechenden Trajektorie bewegen. The joint travel of the towing vehicle and the trailer can have at least in sections straight travel, cornering and / or a transition between straight travel and cornering. During the journey, the towing vehicle or the trailer can move on a corresponding trajectory.
Die relative Orientierung des Anhängers zum Zugfahrzeug während deren gemeinsamen Fahrt kann eine Ausrichtung des Anhängers zum Zugfahrzeug oder als eine Relativlage des Anhängers bezüglich des Zugfahrzeugs aufweisen. Eine derartige Orientierung, Ausrichtung oder Lage des Anhängers bezüglich des Zugfahrzeugs kann in umgekehrter Weise einer Orientierung, Ausrichtung oder Lage des Zugfahrzeugs zum Anhänger entsprechen. The relative orientation of the trailer to the towing vehicle while traveling together can have an orientation of the trailer to the towing vehicle or as a relative position of the trailer with respect to the towing vehicle. Such an orientation, orientation or position of the trailer with respect to the towing vehicle can correspond in the opposite way to an orientation, orientation or position of the towing vehicle with respect to the trailer.
Das Verfahren weist als Verfahrensschritt ein Bestimmen einer durch einen Hebel zwischen der Anhängerkupplung und einer Radaufstandsfläche des Zugfahrzeugs resultierenden Kraftdifferenz auf. Die Kraftdifferenz wird dabei aus zwei Kräften gebildet, welche bei der Fahrt an zwei voneinander beabstandeten Fahrwerkskomponenten des Zugfahrzeugs einwirken. Bei einer Kurvenfahrt können sich das Zugfahrzeug und der Anhänger aufgrund von auf diese einwirkender Fliehkräfte zur Kurvenaußenseite neigen und ein entsprechendes Wanken des Zugfahrzeugs und des Anhängers auslösen. Die Fliehkräfte können Zentripetalkraftkomponenten beziehungsweise Zentrifugalkraftkomponenten aufweisen. Aus einem derartigen Wankverhalten kann ein Wankmoment auf dem Zugfahrzeug und dem Anhänger resultieren. As a method step, the method comprises determining a force difference resulting from a lever between the trailer coupling and a wheel contact area of the towing vehicle. The difference in force is formed from two forces which act on two chassis components of the towing vehicle which are spaced apart during travel. When cornering, the towing vehicle and the trailer can tilt towards the outside of the curve due to centrifugal forces acting on them and trigger a corresponding swaying of the towing vehicle and the trailer. The centrifugal forces can have centripetal force components or centrifugal force components. Such a rolling behavior can result in a rolling moment on the towing vehicle and the trailer.
Ein durch das Wankmoment und durch starre Fahrwerkskomponenten gebildeter Hebel kann so physikalisch und örtlich zwischen der Anhängerkupplung und der Radaufstandsfläche auf dem Zugfahrzeug angeordnet sein. Ein derartiger Hebel kann dabei durch im Wesentlichen senkrecht zu einer Längsachse des Zugfahrzeugs ausgebildeter Fahrwerkskomponenten ausgebildet sein. Mit anderen Worten kann ein Hebel starr miteinander verbundene Komponenten des Fahrwerks aufweisen. A lever formed by the rolling moment and by rigid chassis components can thus be physically and locally arranged between the trailer coupling and the wheel contact area on the towing vehicle. Such a lever can be formed by chassis components which are essentially perpendicular to a longitudinal axis of the towing vehicle. In other words, a lever can have rigidly connected components of the chassis.
Der Hebel zwischen der Anhängerkupplung und der Radaufstandsfläche kann einen Drehpunkt und einen Hebelarm aufweisen. Der Drehpunkt des Hebels kann an der Anhängerkupplung beziehungsweise an einem Punkt entlang der Längsachse des Zugfahrzeugs ausgebildet sein. Der Hebelarm des Hebels kann ein Kraftarm oder ein Lastarm sein. Der Hebelarm kann sich seitlich neben der Anhängerkupplung beziehungsweise im Wesentlichen senkrecht zur Fahrzeuglängsachse bis hin zur Radaufstandsfläche erstrecken. Somit kann der Hebelarm um die Anhängerkupplung beziehungsweise um einen Punkt entlang der Fahrzeuglängsachse drehbar beziehungsweise schwenkbar sein. Ein entsprechendes Drehmoment in Bezug auf den Drehpunkt kann auf dem beschriebenen Wankmoment basieren. Seitlich neben der Anhängerkupplung beziehungsweise der Fahrzeuglängsachse können sich in entsprechender Weise auch zwei Hebelarme wippenartig erstrecken, wobei beide Hebelarme auf demselben Drehmoment beziehungsweise Wankmoment in der Anhängerkupplung beruhen. Ein derartiger Hebel mit zwei Hebelarmen kann von einer Radachse als starre Fahrwerkskomponente, beispielsweise der Hinterradachse des Zugfahrzeugs, während einer Kurvenfahrt gebildet werden. The lever between the trailer coupling and the wheel contact surface can have a pivot point and a lever arm. The fulcrum of the lever can be formed on the trailer coupling or at a point along the longitudinal axis of the towing vehicle. The lever arm of the lever can be a power arm or a load arm. The lever arm can extend laterally next to the trailer coupling or essentially perpendicular to the longitudinal axis of the vehicle up to the wheel contact area. The lever arm can thus be rotatable or pivotable about the trailer coupling or about a point along the longitudinal axis of the vehicle. A corresponding torque in relation to the pivot point can be based on the rolling moment described. Laterally next to the trailer coupling or the vehicle longitudinal axis, two lever arms can also extend in a rocker-like manner, both lever arms being based on the same torque or rolling moment in the trailer coupling. Such a lever with two lever arms can be formed by a wheel axle as a rigid chassis component, for example the rear wheel axle of the towing vehicle, when cornering.
Die Kraftdifferenz, welche aus den zwei an beabstandeten Fahrwerkskomponenten einwirkenden Kräften gebildet wird, kann somit auch als Differenz zweier Hebelkräfte beschrieben werden, welche durch ein Wankmoment in einer Kurvenfahrt auf das Fahrwerk des Zugfahrzeugs an dessen kurveninneren und kurvenäußeren Seite einwirken. Die beiden Kräfte können dabei beidseitig der Anhängerkupplung beziehungsweise der Fahrzeuglängsachse auf Fahrwerkskomponenten einwirken, wobei die Kräfte rechts und links der Anhängerkupplung beziehungsweise der Fahrzeuglängsachse in unterschiedlichen Kraftwirkungsrichtungen angreifen können. Die Kraftwirkungsrichtungen können dabei im Wesentlichen entgegengesetzte Richtungen aufweisen. The force difference, which is formed from the two forces acting on spaced chassis components, can thus also be the difference between two lever forces are described, which act on the undercarriage of the towing vehicle on the inside and outside of the curve by a rolling moment when cornering. The two forces can act on both sides of the trailer coupling or the vehicle's longitudinal axis on chassis components, the forces to the right and left of the trailer coupling or the vehicle's longitudinal axis acting in different directions of force action. The force action directions can have essentially opposite directions.
Das Fahrwerk des Zugfahrzeugs, auf welches die Kräfte einwirken können, kann alle Fahrzeugkomponenten umfassen, welche einer Verbindung eines Fahrgestells des Zugfahrzeugs über die Räder zur Fahrbahn dienen können. Die Räder können hierbei die Fahrbahn an der Radaufstandsfläche berühren. Da die Reifen die Fahrbahn berühren kann die Radaufstandsfläche auch als Reifenaufstandsfläche beschrieben werden. Fahrwerkskomponenten können somit beispielsweise Räder, Radträger, Radlager, Bremsen, Radaufhängungen, Fahrschemel, Federn, Stabilisatoren, Dämpfer und Komponenten der Lenkung sein. The chassis of the towing vehicle, on which the forces can act, can comprise all vehicle components which can serve to connect a chassis of the towing vehicle to the roadway via the wheels. The wheels can touch the road surface on the wheel contact patch. Since the tires touch the road, the wheel contact patch can also be described as a tire contact patch. Chassis components can thus be, for example, wheels, wheel carriers, wheel bearings, brakes, wheel suspensions, subframes, springs, stabilizers, dampers and components of the steering.
Das Verfahren weist als weiteren Verfahrensschritt ein Ableiten der relativen Orientierung des Anhängers aus der bestimmten Kraftdifferenz auf. Das Ableiten der relativen Orientierung kann ein Modellieren eines mathematischen Zusammenhangs zwischen den beschriebenen Krafteinwirkungen auf das Zugfahrzeug und der Anhängerorientierung aufweisen. Hierbei können Eigenschaften des Anhängers und/oder des Zugfahrzeugs zum Kalibrieren des Rechenmodells während der Fahrt oder bereits vor der Fahrt bestimmt und verwendet werden. Derartige Eigenschaften können jeweilige Fahrdynamikparameter, Abmessungen, Abstände und/oder Gewichte des Zugfahrzeugs und/oder des Anhängers umfassen. As a further method step, the method has a derivation of the relative orientation of the trailer from the determined force difference. The derivation of the relative orientation can have a modeling of a mathematical relationship between the described effects of force on the towing vehicle and the trailer orientation. Properties of the trailer and / or the towing vehicle can be determined and used for calibrating the computing model while driving or even before driving. Such properties can include respective driving dynamics parameters, dimensions, distances and / or weights of the towing vehicle and / or the trailer.
Im Rahmen der Erfindung kann jedoch eine relative Orientierung des Anhängers zum Zugfahrzeug im Wesentlichen nur auf Grundlage von Messungen auf dem Zugfahrzeug beziehungsweise mit auf dem Zugfahrzeug vorhandener Sensorik bestimmt werden. Dies kann vorteilhaft sein, da somit weder direkte Messungen vom Zugfahrzeug zum Anhänger mit zusätzlicher Sensorik noch weitere Messungen auf dem Anhänger selbst notwendig sein müssen, um die relative Orientierungen des Anhängers zum Zugfahr- zeug zu bestimmen. Vor allem müssen Sensoren für berührungslose Messungen von dem Zugfahrzeug zum Anhänger nicht notwendigerweise vorgesehen werden, um die relative Orientierungen des Anhängers zum Zugfahrzeug messtechnisch zu erfassen. Messungen zum Bestimmen der relativen Orientierung des Anhängers können vielmehr auf Druckmessungen und/oder Kraftmessungen mittels hierfür bereits vorhandenen Sensoren auf dem Zugfahrzeugs basieren. Diesem Ansatz kann zugrunde gelegt werden, dass die relative Orientierung des Anhängers auch in einer Abhängigkeit zu einem aktuell gefahrenen Kurvenradius während einer Kurvenfahrt stehen kann. Der Kurvenradius kann wiederum die relative Orientierung des Anhängers zumindest mittelbar mit- auslösen. Mit der Erfindung wird daher ein effektiveres und zugleich kostensparendes Konzept zum mittelbaren Ableiten einer Anhängerorientierung in einem Gespann bereitgestellt. Within the scope of the invention, however, a relative orientation of the trailer to the towing vehicle can essentially only be determined on the basis of measurements on the towing vehicle or with sensors on the towing vehicle. This can be advantageous, since neither direct measurements from the towing vehicle to the trailer with additional sensors nor further measurements on the trailer itself are necessary to determine the relative orientations of the trailer to the towing vehicle. to determine stuff. Above all, sensors for non-contact measurements from the towing vehicle to the trailer do not necessarily have to be provided in order to measure the relative orientations of the trailer to the towing vehicle. Rather, measurements for determining the relative orientation of the trailer can be based on pressure measurements and / or force measurements by means of sensors already present for this on the towing vehicle. This approach can be based on the fact that the relative orientation of the trailer can also be dependent on a curve radius currently being driven during cornering. The radius of the curve can in turn at least indirectly trigger the relative orientation of the trailer. The invention therefore provides a more effective and at the same time cost-saving concept for indirectly deriving a trailer orientation in a team.
In einer Ausführungsform weist der Verfahrensschritt des Ableitens der relativen Orientierung des Anhängers ein direktes Messen der zwei an den voneinander beabstande- ten Fahrwerkskomponenten des Zugfahrzeugs einwirkenden Kräften auf. Hierfür können Kraftmesser beziehungsweise Kraftaufnehmer an den Fahrwerkskomponenten angeordnet sein. Ein Kraftmessen kann ein Messen von auf die Fahrwerkskomponenten einwirkender Zugkräfte und/oder Druckkräfte aufweisen. Beispielsweise kann an im Fahrwerk des Zugfahrzeugs angeordneten Blattfedern mittels Dehnungsmessstreifen (DMS) dehnende und stauchende Verformungen an den Blattfedern bestimmt werden und daraus die auf diese einwirkenden Kräfte bestimmt werden. Durch das Wankmo- ment ausgelöste Hebelkräfte können so in vorteilhafter Weise an Fahrwerkskomponenten direkt bestimmt werden. In one embodiment, the method step of deriving the relative orientation of the trailer has a direct measurement of the two forces acting on the spaced-apart chassis components of the towing vehicle. For this purpose, dynamometers or force transducers can be arranged on the chassis components. Force measurement can include measuring tensile forces and / or compressive forces acting on the chassis components. For example, on leaf springs arranged in the chassis of the towing vehicle, stretching and compressing deformations on the leaf springs can be determined by means of strain gauges and the forces acting on them can be determined therefrom. Leverage forces triggered by the roll moment can thus advantageously be determined directly on chassis components.
In einer weiteren Ausführungsform weist der Verfahrensschritt des Ableitens der relativen Orientierung des Anhängers ein Ermitteln einer aus der Kraftdifferenz resultierenden Druckdifferenz und ein Ableiten der relativen Orientierung des Anhängers aus der ermittelten Druckdifferenz auf. Aus den an den voneinander beabstandeten Fahrwerkskomponenten des Zugfahrzeugs einwirkenden Kräften können an jeweiligen Flächen der Fahrwerkskomponenten vorhandene Drücke ermittelt werden. Die Flächen können an oder in den zwei voneinander beabstandeten Fahrwerkskomponenten angeordnet sein. Die Druckdifferenz kann dann aus einer Differenz der beiden so ermittelten Drücke berechnet werden. Die Druckdifferenz kann ferner auf einer Druckänderung basieren. In a further embodiment, the method step of deriving the relative orientation of the trailer comprises determining a pressure difference resulting from the force difference and deriving the relative orientation of the trailer from the determined pressure difference. From the forces acting on the spaced-apart chassis components of the towing vehicle, pressures present on respective surfaces of the chassis components can be determined. The surfaces can be arranged on or in the two spaced-apart chassis components his. The pressure difference can then be calculated from a difference between the two pressures thus determined. The pressure difference can also be based on a change in pressure.
In einer weiteren Ausführungsform weist der Verfahrensschritt des Ableitens der relativen Orientierung des Anhängers ein direktes Messen von zwei in den voneinander be- abstandeten Fahrwerkskomponenten des Zugfahrzeugs vorhandenen Drücke auf. Hierfür können Druckmesser in oder an den Fahrwerkskomponenten angeordnet sein. Ein Vorteil von derartigen Druckmessungen besteht darin, dass hierfür bereits in Fahrwerkskomponenten vorhandene Druckmesser zum Bestimmen von Hebelkräften verwendet werden können. In a further embodiment, the method step of deriving the relative orientation of the trailer has a direct measurement of two pressures present in the chassis components of the towing vehicle which are spaced apart from one another. For this purpose, pressure gauges can be arranged in or on the chassis components. One advantage of such pressure measurements is that pressure gauges already present in chassis components can be used to determine lever forces.
In einer weiteren Ausführungsformen sind die zwei voneinander beabstandeten Fahrwerkskomponenten Dämpfer des Zugfahrzeugs. Die Dämpfer können mechanische Dämpfer oder Federn aufweisen. Alternativ oder zusätzlich können die Dämpfer hydro- pneumatische Federungen aufweisen. Bei den Dämpfern kann es sich um Stoßdämpfer des Zugfahrzeugs handeln. In a further embodiment, the two spaced-apart chassis components are dampers of the towing vehicle. The dampers can have mechanical dampers or springs. Alternatively or additionally, the dampers can have hydro-pneumatic suspensions. The dampers can be shock absorbers of the towing vehicle.
Die Dämpfer können ölgefederter Dämpfer aufweisen, bei welchen es sich um passiv ölgefederte Dämpfer oder um aktiv beziehungsweise elektronisch ölgefederte Dämpfer handeln kann. Bei derartigen Dämpfern können Öldrücke gemessen werden, woraus entsprechende Kräfte, welche die Öldrücke in den Dämpfern bewirken, abgeleitet werden können. Ein derartiges Heranziehen von Öldrücken hat den Vorteil, dass ein fortlaufendes Messen von Öldrücken in elektronisch geregelten Dämpfersystemen von Zugfahrzeugen zum Ableiten der relativen Orientierung des Anhängers verwendet werden kann. The dampers can have oil-sprung dampers, which can be passive oil-sprung dampers or actively or electronically oil-sprung dampers. With such dampers, oil pressures can be measured, from which corresponding forces which cause the oil pressures in the dampers can be derived. Using oil pressures in this way has the advantage that continuous measurement of oil pressures in electronically controlled damper systems of towing vehicles can be used to derive the relative orientation of the trailer.
Alternativ oder zusätzliche können die Dämpfer Druckluftdämpfer, Luftfederdämpfer oder hydropneumatische Dämpfer zum Dämpfen von Schwingungen des Fahrzeugfahrwerks aufweisen. Derartige Dämpfer können zum Regulieren eines Fahrzeugniveaus vorgesehen sein, womit das Fahrzeugniveau des Zugfahrzeugs angehoben und abgesenkt werden kann. Das Fahrzeugniveau des Zugfahrzeugs kann so an das Niveau des Anhängers angepasst werden. Druckluftdämpfer oder hydropneumatische Dämpfer können Komponenten eines Luftfahrwerks des Zugfahrzeugs sein, welches auch für Fahrstabilität und Fahrkomfort während der Fahrt sorgen kann. Bei derartigen Dämpfern können Luftdrücke und/oder Öldrücke gemessen werden, woraus entsprechende Kräfte, welche Fluiddrücke in den Dämpfern bewirken, abgeleitet werden können. Alternatively or additionally, the dampers can have compressed air dampers, air spring dampers or hydropneumatic dampers for damping vibrations of the vehicle chassis. Such dampers can be provided for regulating a vehicle level, with which the vehicle level of the towing vehicle can be raised and lowered. The vehicle level of the towing vehicle can thus be adapted to the level of the trailer. Compressed air dampers or hydropneumatic dampers can be components of an air suspension of the towing vehicle, which can also ensure driving stability and driving comfort while driving. With such dampers, air pressures and / or oil pressures can be measured, from which corresponding forces which cause fluid pressures in the dampers can be derived.
Bei den Dämpfern kann es sich ferner um magnetorheologische Dämpfer handeln. An derartigen Dämpfern kann ein Steuerstrom anliegen, welcher durch Spulen der Dämpfer fließen kann. Der Steuerstrom kann die Viskosität eines magnetorheologischen Dämpfermediums ändern. Der Steuerstrom kann daher zusätzlich zum Bestimmen von Drücken beziehungsweise zum Ableiten von Dämpferkräften verwendet werden. The dampers can also be magnetorheological dampers. A control current which can flow through coils of the dampers can be applied to such dampers. The control current can change the viscosity of a magnetorheological damper medium. The control current can therefore also be used to determine pressures or to derive damper forces.
In den Ausführungsformen, in welcher die Fahrwerkskomponenten Dämpfer sind, weist das Ermitteln der aus der bestimmten Kraftdifferenz resultierenden Druckdifferenz ein Erfassen von zwei Fluiddrücken in den zwei voneinander beabstandeten Dämpfern auf. Bei den Fluiddrücken kann es sich um jeweilige Luftrücke und/oder um Öldrücke in den Dämpfern handeln. Das während einer Kurvenfahrt entstehende Wankmoment beziehungsweise Drehmoment kann sich auf die beschriebenen Drücke auswirken. Dabei können sich Drücke aufgrund des Hebels und den in den Dämpfern wirkenden Hebelkräften verringern oder vergrößern. An Dämpfern derart erzeugte vertikale Kräfte können in einem direkten physikalischen Zusammenhang mit dem an der Anhängerkupplung vorhandenen Wankmoment beziehungsweise Drehmoment und/oder einer dort einwirkenden Kraft stehen. Die relative Anhängerorientierung kann daher im Wesentlichen unmittelbar aus den beschriebenen Kräften abgeleitet werden. In the embodiments in which the chassis components are dampers, determining the pressure difference resulting from the determined force difference comprises detecting two fluid pressures in the two spaced-apart dampers. The fluid pressures can be respective air pressures and / or oil pressures in the dampers. The rolling moment or torque that arises during cornering can affect the pressures described. Pressures can decrease or increase due to the lever and the lever forces acting in the dampers. Vertical forces generated on dampers in this way can have a direct physical connection with the roll moment or torque present at the trailer coupling and / or a force acting there. The relative trailer orientation can therefore essentially be derived directly from the forces described.
Ein Dämpfer, welcher an einer dem Kurveninneren zugewandten Seite des Fahrwerks angeordnet ist, kann aufgrund einer vertikal nach oben gerichteten Hebelkraftkomponente zusätzlich entlastet werden, wodurch der Druck in einem solchen inneren Dämpfer verringert sein kann. Ein Dämpfer, welcher an einer dem Kurvenäußeren zugewandten Seite des Fahrwerks angeordnet ist, kann dagegen aufgrund einer vertikal nach unten gerichteten Hebelkraftkomponente zusätzlich belastet werden, wodurch der Druck in einem solchen inneren Dämpfer vergrößert sein kann. Der so verringerte beziehungsweise vergrößerte Druck in den Dämpfern kann sich auf einen während einer Geradeausfahrt oder einem Fahrzeugstillstand vorherrschenden Referenzdruck in den Dämp- fern beziehen, welcher in den Dämpfern auf beiden Seiten des Fahrwerks im Wesentlichen gleich sein kann. Bei einer Geradeausfahrt kann zudem eine orthogonal zum Fahrwerk ausgerichtete Zugkraft an der Anhängerkupplung einwirken. A damper, which is arranged on a side of the chassis facing the inside of the curve, can be additionally relieved due to a vertically upward lever force component, as a result of which the pressure in such an inner damper can be reduced. A damper, which is arranged on a side of the chassis facing the outside of the bend, on the other hand, can be additionally loaded due to a vertically downward lever force component, which can increase the pressure in such an inner damper. The pressure in the dampers which is reduced or increased in this way can change to a reference pressure in the dampers which prevails during straight travel or a vehicle standstill. far away, which can be essentially the same in the dampers on both sides of the chassis. When driving straight ahead, a tractive force orthogonal to the chassis can also act on the trailer coupling.
Das Ableiten der relativen Orientierung des Anhängers kann somit auf einem Vergleichen von Drücken in bezüglich einer Längsachse des Zugfahrzeugs gegenüberliegenden Dämpfern, das heißt in zumindest einem rechten und linken Dämpfer, beruhen. Eine aus einem derartigen Vergleich resultierende Druckdifferenz kann somit ein Maß für eine aktuelle relative Orientierung des Anhängers während einer Kurvenfahrt sein. Das Maß kann einen proportionalen Zusammenhang aufweisen. The derivation of the relative orientation of the trailer can thus be based on a comparison of pressures in dampers opposite one another with respect to a longitudinal axis of the towing vehicle, that is to say in at least one right and left damper. A pressure difference resulting from such a comparison can thus be a measure of a current relative orientation of the trailer during cornering. The measure can have a proportional relationship.
In einer weiteren Ausführungsform sind die zwei voneinander beabstandeten Fahrwerkskomponenten Räder des Zugfahrzeugs. Die Räder können an einer Radachse des Zugfahrzeugs angeordnet sein, wobei es sich um ein rechtes und ein linkes Rad handeln kann. Die Räder können zusätzlich oder alternativ zu den Dämpfern als Fahrwerkskomponenten herangezogen werden, wobei auch an ihnen einwirkende Kräfte beziehungsweise Drücke überwacht werden können. In a further embodiment, the two spaced-apart chassis components are wheels of the towing vehicle. The wheels can be arranged on a wheel axle of the towing vehicle, which can be a right and a left wheel. In addition or as an alternative to the dampers, the wheels can be used as chassis components, and forces or pressures acting on them can also be monitored.
In der Ausführungsform, in welcher die Fahrwerkskomponenten Räder sind, weist das Ermitteln der aus der bestimmten Kraftdifferenz resultierenden Druckdifferenz ein Erfassen von zwei Luftdrücken in den zwei voneinander beabstandeten Rädern auf. Bei den Luftdrücken kann es sich um Reifendrücke in Reifen der Räder handeln. Das während einer Kurvenfahrt entstehende Wankmoment beziehungsweise Drehmoment kann sich in analoger Weise zu den Drücken in Dämpfern auch auf Luftdrücke in Rädern auswirken. In the embodiment in which the chassis components are wheels, the determination of the pressure difference resulting from the determined force difference has a detection of two air pressures in the two spaced-apart wheels. The air pressures can be tire pressures in the tires of the wheels. The rolling moment or torque that arises during cornering can have an analogous effect on the pressures in dampers on air pressures in wheels.
Ein Rad beziehungsweise Reifen, welcher an einer dem Kurveninneren zugewandten Seite des Fahrwerks angeordnet ist, kann aufgrund der vertikal nach oben gerichteten Hebelkraftkomponente entlastet werden, wodurch der Reifendruck in einem solchen inneren Reifen verringert sein kann. Ein Rad beziehungsweise Reifen, welcher an einer dem Kurvenäußeren zugewandten Seite des Fahrwerks angeordnet ist, kann dagegen aufgrund der vertikal nach unten gerichteten Hebelkraftkomponente belastet werden, wodurch der Reifendruck in einem solchen inneren Reifen vergrößert sein kann. Die von dem Hebel und dem Wankmoment ausgelösten Hebelkraftkomponenten können vertikal auf die Reifenaufstandsflächen einwirkende Kraftkomponenten darstellen. Der so verringerte beziehungsweise vergrößerte Reifendruck in den Reifen kann sich auf einen während einer Geradeausfahrt oder einem Fahrzeugstillstand vorherrschenden Referenzdruck in den Reifen beziehen, welcher auf beiden Seiten des Fahrwerks im Wesentlichen gleich sein kann oder vor einer Fahr gemessen werden kann. Die Hebelkraftkomponenten können auch als vertikale Zug- oder Druckkraftkomponenten auf das Fahrwerk beziehungsweise auf die Reifen und deren Aufstandsflächen beschrieben werden. A wheel or tire, which is arranged on a side of the chassis facing the inside of the curve, can be relieved due to the vertically upward lever force component, as a result of which the tire pressure in such an inner tire can be reduced. A wheel or tire, which is arranged on a side of the undercarriage facing the outside of the curve, on the other hand can be loaded due to the vertically downward lever force component, as a result of which the tire pressure in such an inner tire can be increased. The Lever force components triggered by the lever and the rolling moment can represent force components acting vertically on the tire contact patches. The tire pressure in the tires reduced or increased in this way can relate to a reference pressure in the tires which prevails during straight travel or a vehicle standstill, which reference pressure can be substantially the same on both sides of the chassis or can be measured before driving. The leverage components can also be described as vertical tensile or compressive force components on the chassis or on the tires and their contact surfaces.
Das Ableiten der relativen Orientierung des Anhängers kann somit alternativ oder zusätzlich zu dem Vergleichen von Drücken in gegenüberliegenden Dämpfern auf einem Vergleichen von Reifendrücken beruhen. Eine aus einem derartigen Vergleich resultierende Reifendruckdifferenz kann somit auch ein Maß für eine aktuelle relative Orientierung des Anhängers während einer Kurvenfahrt sein. Ein zusätzliches Vergleichen kann in vorteilhafter Weise eine Steigerung der Zuverlässigkeit und Genauigkeit beim Ableiten der relativen Orientierung des Anhängers bewirken. The derivation of the relative orientation of the trailer can thus, alternatively or in addition to the comparison of pressures in opposing dampers, be based on a comparison of tire pressures. A tire pressure difference resulting from such a comparison can thus also be a measure of a current relative orientation of the trailer during cornering. An additional comparison can advantageously result in an increase in reliability and accuracy in deriving the relative orientation of the trailer.
In einer weiteren Ausführungsform sind die zwei voneinander beabstandeten Fahrwerkskomponenten des Zugfahrzeugs an einer Hinterachse des Zugfahrzeugs angeordnet. An der Hinterachse des Zugfahrzeugs können Druckluftdämpfer zum Regulieren des Fahrzeugniveaus angeordnet sein. Die an den Dämpfern der Hinterachse des Zugfahrzeugs durch das Wankmoment in einer Kurvenfahrt erzeugten vertikalen Kraftkomponenten können in vorteilhafter weise in einem direkten physikalischen Zusammenhang mit dem Drehmoment beziehungsweise einer Kraft in einem von der Anhängerkupplung gebildeten Anhängepunkt stehen. In a further embodiment, the two spaced-apart chassis components of the towing vehicle are arranged on a rear axle of the towing vehicle. Compressed air dampers for regulating the vehicle level can be arranged on the rear axle of the towing vehicle. The vertical force components generated on the dampers of the rear axle of the towing vehicle by the rolling moment when cornering can advantageously have a direct physical connection with the torque or a force in a point of attachment formed by the trailer coupling.
In einer weiteren Ausführungsform weist der Verfahrensschritt des Ableitens der relativen Orientierung des Anhängers ein Bestimmen eines Winkels zwischen einer Längsachse des Zugfahrzeugs und einer Längsachse des Anhängers auf. Die Orientierung des Zugfahrzeugs zum Anhänger kann durch einen Winkel in der Anhängerkupplung zwischen den Längsachsen des Zugfahrzeugs und des Anhängers ausgedrückt werden. Bei einer Geradeausfahrt und einer nicht ausgelenkten Stellung des Anhängers kann der Winkel Null Grad betragen und bei einer theoretischen, rechtwinkligen Auslenkung des Anhängers zum Zugfahrzeug kann der Winkel 90 Grad betragen. Der Winkel kann dazwischen jeden Winkel zwischen Null und 90 Grad aufweisen. Die relative Ausrichtung beziehungsweise der Winkel kann auch als Knickwinkel definiert werden, welcher ein Abknicken der Längsachse des Anhängers zur Längsachse des Zugfahrzeugs an der Anhängerkupplung beschreiben kann. In a further embodiment, the method step of deriving the relative orientation of the trailer comprises determining an angle between a longitudinal axis of the towing vehicle and a longitudinal axis of the trailer. The orientation of the towing vehicle to the trailer can be expressed by an angle in the trailer coupling between the longitudinal axes of the towing vehicle and the trailer. When driving straight ahead and the trailer is not deflected the angle can be zero degrees and with a theoretical, right-angled deflection of the trailer to the towing vehicle, the angle can be 90 degrees. The angle between them can have any angle between zero and 90 degrees. The relative orientation or the angle can also be defined as an articulation angle, which can describe a kinking of the longitudinal axis of the trailer to the longitudinal axis of the towing vehicle on the trailer coupling.
In einer weiteren Ausführungsform weist der Verfahrensschritt des Ableitens der relativen Orientierung des Anhängers ein Festlegen und/oder ein Anwenden eines mathematischen Zusammenhangs zwischen der bestimmten Kraftdifferenz und der abzuleitenden relativen Orientierung des Anhängers auf. Der mathematische Zusammenhang kann ferner einen Zusammenhang zwischen der ermittelten Druckdifferenz und der abzuleitenden relativen Orientierung des Anhängers aufweisen. Das Festlegen und/oder Anwenden des mathematischen Zusammenhangs kann ein gemeinsames Berücksichtigen von Differenzdrücken in Dämpfern und/oder in Rädern des Zugfahrzeugs aufweisen. Hierzu können Methoden der Messdatenfusionierung, Parameterschätzung und/oder Ausgleichungsrechnung angewendet werden, um die relative Orientierung des Anhängers in einem überbestimmten Gleichungssystem abzuleiten. Auch ein Filterungsansatz, beispielsweise ein Kalman-Filter, kann angewendet werden, um den mathematischen Zusammenhang zu unterstützen oder um diesen herzustellen. Ein derart redundantes Ermitteln von Druckdifferenzen und deren gemeinsames Berücksichtigen kann auch als ein Fusionieren von Drücken beziehungsweise Druckdifferenzen zum Ableiten der relativen Orientierung des Anhängers beschrieben werden. Jedes dieser Redundanzkonzepte hat den Vorteil, dass die relative Orientierung des Anhängers genauer und zuverlässiger bestimmt werden kann. In a further embodiment, the method step of deriving the relative orientation of the trailer comprises establishing and / or applying a mathematical relationship between the determined force difference and the relative orientation of the trailer to be derived. The mathematical relationship can also have a relationship between the determined pressure difference and the relative orientation of the trailer to be derived. Establishing and / or applying the mathematical relationship can include taking joint account of differential pressures in dampers and / or in wheels of the towing vehicle. For this purpose, methods of data fusion, parameter estimation and / or compensation calculation can be used to derive the relative orientation of the trailer in an overdetermined system of equations. A filtering approach, for example a Kalman filter, can also be used to support or to establish the mathematical connection. Such a redundant determination of pressure differences and their joint consideration can also be described as a fusion of pressures or pressure differences to derive the relative orientation of the trailer. Each of these redundancy concepts has the advantage that the relative orientation of the trailer can be determined more precisely and reliably.
In einer weiteren Ausführungsform weist das Verfahren als Verfahrensschritt ein Bestimmen räumlicher Lageinformationen des Zugfahrzeugs und/oder des Anhängers auf. In dieser Ausführungsform wird die relative Orientierung des Anhängers aus der bestimmten Kraftdifferenz und den bestimmten räumlichen Lageinformationen abgeleitet. Zusätzlich zum Bestimmen von Kräften beziehungsweise Drücken auf dem Zugfahrzeug können während einer Fahrt eines Gespanns, welches das Zugfahrzeug und den Anhänger aufweist, die räumliche Lage des Zugfahrzeugs und/oder des Anhängers be- stimmt werden. Die räumliche Lage von einem oder beider Fahrzeuge kann das Ableiten der relativen Orientierung des Anhängers zum Zugfahrzeug unterstützen. Aus einem während einer Fahrt kontinuierlichen erfassten Verlaufs der räumlichen Lage des Zugfahrzeugs und/oder des Anhängers kann eine Trajektorie oder eine Schleppkurve des Zugfahrzeugs und/oder des Anhängers bestimmt werden. Das Hinzuziehen von räumlicher Lageinformationen hat somit den Vorteil, dass die Fahrdynamik und das Bewegungsverhalten des Zugfahrzeugs und des Anhängers separat und als verbundenes Gespann bestimmt werden können, um einen Knickwinkel im Gespann abzuleiten. In a further embodiment, the method has, as a method step, determining spatial position information of the towing vehicle and / or the trailer. In this embodiment, the relative orientation of the trailer is derived from the determined force difference and the determined spatial position information. In addition to determining forces or pressures on the towing vehicle, the spatial position of the towing vehicle and / or of the trailer can be determined during a journey of a team comprising the towing vehicle and the trailer. be true. The spatial location of one or both vehicles can assist in deriving the relative orientation of the trailer to the towing vehicle. A trajectory or a drag curve of the towing vehicle and / or the trailer can be determined from a course of the spatial position of the towing vehicle and / or the trailer that is continuously recorded during a journey. The inclusion of spatial position information thus has the advantage that the driving dynamics and the movement behavior of the towing vehicle and the trailer can be determined separately and as a connected team in order to derive a kink angle in the team.
In einer weiteren Ausführungsform weist der Verfahrensschritt des Bestimmens räumlicher Lageinformationen des Zugfahrzeugs und/oder des Anhängers ein Bestimmen von Gierraten des Zugfahrzeugs und/oder des Anhängers mit Gierratensensoren eines Fahrdynamikregelungssystems auf. Die Gierraten, welche Giergeschwindigkeiten beziehungsweise Gierwinkel aufweisen können, können als Winkelgeschwindigkeit einer Drehung des Zugfahrzeugs und/oder des Anhängers um deren jeweilige im Wesentlichen vertikale Hochachse beschrieben werden. Als Gierratensensoren können daher jede Drehratensensoren oder Inertialsensoren zum Messen von Drehraten als Gierraten auf dem Zugfahrzeug und/oder dem Anhänger angeordnet sein. Zum Beispiel können hierfür mikromechanische Drehratensensoren oder MEMS-Chips verwendet werden. Gierratensensoren können in einem Fahrdynamikregelungssystem, welches auch als ein Fahrstabilitätssystem oder Fahrdynamikstabilisierungssystem beschrieben werden kann, auf dem Zugfahrzeug und/oder auf dem Anhänger vorhanden sein. Beispielsweise kann es sich bei dem Fahrdynamikregelungssystem um eine elektronische Stabilitätskontrolle (ESP) oder um ein Navigationssystem handeln. Mit derartigen Fahrdynamikregelungssystemen können Gierraten mit mikromechanische Drehratensensoren gemessen werden. Gierratensensoren können hierfür in vorteilhafter weise in Schwerpunkten des Zugfahrzeugs und/oder des Anhängers angeordnet sein. Systematische Fehlereinflüsse auf das Bestimmen der Gierraten können so minimiert werden. In a further embodiment, the method step of determining spatial position information of the towing vehicle and / or the trailer comprises determining yaw rates of the towing vehicle and / or of the trailer with yaw rate sensors of a vehicle dynamics control system. The yaw rates, which can have yaw speeds or yaw angles, can be described as the angular speed of a rotation of the towing vehicle and / or the trailer about their respective essentially vertical vertical axis. Any yaw rate sensors or inertial sensors for measuring yaw rates can therefore be arranged as yaw rate sensors on the towing vehicle and / or the trailer as yaw rate sensors. For example, micromechanical rotation rate sensors or MEMS chips can be used for this. Yaw rate sensors can be present on the towing vehicle and / or on the trailer in a vehicle dynamics control system, which can also be described as a vehicle stability system or vehicle dynamics stabilization system. For example, the driving dynamics control system can be an electronic stability control (ESP) or a navigation system. With such driving dynamics control systems, yaw rates can be measured with micromechanical rotation rate sensors. For this purpose, yaw rate sensors can advantageously be arranged in the center of gravity of the towing vehicle and / or the trailer. Systematic error influences on the determination of the yaw rates can be minimized in this way.
Ein weiterer Vorteil eines zusätzlichen Bestimmens von Gierraten des Zugfahrzeugs und/oder des Anhängers besteht darin, dass so auf das Zugfahrzeug und dessen Fahrwerk einwirkende Kraftkomponenten der Zentripetalkraft beziehungsweise Zentrifugalkraft, welche die an den zwei voneinander beabstandeten Fahrwerkskomponenten des Zugfahrzeugs einwirken Kräfte verfälschen oder systematisch verändern können, kompensiert werden können. Ein Kompensieren derart auf das Zugfahrzeug aufgrund fahrdynamischer Effekt einwirkender Kraftkomponenten kann ein Beseitigen oder Herausrechnen dieser Kraftkomponenten aufweisen. Alternativ oder zusätzlich kann auch die Fahrgeschwindigkeit als Fahrdynamikparameter berücksichtigt werden um entsprechende auf das Zugfahrzeug und dessen Fahrwerk einwirkende Kraftkomponenten oder Messfehler zu kompensieren. A further advantage of an additional determination of yaw rates of the towing vehicle and / or of the trailer is that force components of the centripetal force or centrifugal force acting on the towing vehicle and its undercarriage, which force the on the two spaced-apart undercarriage components of the Towing vehicle can distort or systematically change forces, can be compensated. Compensating force components acting on the towing vehicle due to the driving dynamics effect can include eliminating or calculating these force components. As an alternative or in addition, the driving speed can also be taken into account as a driving dynamics parameter in order to compensate for corresponding force components or measuring errors acting on the towing vehicle and its chassis.
Aus den bestimmten Gierraten des Zugfahrzeugs und/oder des Anhängers können ferner absoluten Orientierungen beziehungsweise Änderungen absoluter Orientierungen bestimmt werden. Aus einem Vergleich beziehungsweise einer Differenz der absoluten Orientierung des Zugfahrzeugs und der absoluten Orientierung des Anhängers kann die relative Orientierung des Anhängers zum Zugfahrzeug zusätzlich abgeleitet werden. Absolute orientations or changes in absolute orientations can also be determined from the determined yaw rates of the towing vehicle and / or the trailer. The relative orientation of the trailer to the towing vehicle can also be derived from a comparison or a difference between the absolute orientation of the towing vehicle and the absolute orientation of the trailer.
In einer weiteren Ausführungsform weist der Verfahrensschritt des Bestimmens räumlicher Lageinformationen des Zugfahrzeugs und/oder des Anhängers ein Bestimmen von Positionen des Zugfahrzeugs und/oder des Anhängers mit einem Navigationssystem auf. Die jeweilige Lage des Zugfahrzeugs und des Anhängers kann deren jeweilige absolute Orientierung und/oder deren jeweilige Position aufweisen. Die Positionen, welche Aufenthaltsorte des Zugfahrzeugs und/oder des Anhängers definieren können, können als Ortvektoren in einem räumlichen Koordinatensystem beschrieben werden. Zum Bestimmen der Positionen können beispielsweise zumindest eine Komponente eines satellitengestützten Positionierungssystems auf dem Zugfahrzeug und/oder dem Anhänger angeordnet sein. Zum Beispiel können hierfür zumindest eine GNSS-Antenne, beispielsweise eine GPS-Antenne, auf dem Zugfahrzeug und/oder dem Anhänger angeordnet sein. Mittels eines GNSS (globales Navigationssatellitensystem) können so Positionen des Gespanns in naher Echtzeit beispielsweise mittel Differential-GPS unter Berücksichtigung von Referenzdaten bestimmt werden. Derartige Komponenten eines satellitengestützten Positionierungssystems können zumindest teilweise von dem Navigationssystem umfasst sein. Mit einem Navigationssystem können alternativ oder zusätzlich Informationen zu einem Streckenverlauf bereitgestellt werden, wobei das Gespann dem Streckenverlauf oder einer Spur auf diesem folgen kann. Aus einer Vielzahl von bestimmten Positionen des Zugfahrzeugs und/oder des Anhängers und/oder dem bereitgestellten Streckenverlauf können ferner absoluten Orientierungen beziehungsweise Änderungen absoluter Orientierungen mittels einer daraus ermittelten Trajektorie bestimmt werden. Aus einem Vergleich beziehungsweise einer Differenz der absoluten Orientierung des Zugfahrzeugs und der absoluten Orientierung des Anhängers kann alternativ oder zusätzlich zum beschrieben Berücksichtigen der absoluten Orientierungen aus den Gierraten die relative Orientierung des Anhängers zum Zugfahrzeug abgeleitet werden. In a further embodiment, the method step of determining spatial position information of the towing vehicle and / or the trailer comprises determining positions of the towing vehicle and / or the trailer using a navigation system. The respective position of the towing vehicle and the trailer can have their respective absolute orientation and / or their respective position. The positions which locations of the towing vehicle and / or the trailer can define can be described as location vectors in a spatial coordinate system. To determine the positions, for example, at least one component of a satellite-based positioning system can be arranged on the towing vehicle and / or the trailer. For example, at least one GNSS antenna, for example a GPS antenna, can be arranged on the towing vehicle and / or the trailer for this purpose. Using a GNSS (global navigation satellite system), positions of the team can be determined in near real time, for example using differential GPS, taking reference data into account. Such components of a satellite-based positioning system can be at least partially included in the navigation system. Alternatively or additionally, information about a route can be provided with a navigation system, the team being able to follow the route or a track on it. From a large number of specific positions of the towing vehicle and / or the trailer and / or the route provided, absolute orientations or changes in absolute orientations can also be determined by means of a trajectory determined therefrom. From a comparison or a difference between the absolute orientation of the towing vehicle and the absolute orientation of the trailer, the relative orientation of the trailer to the towing vehicle can be derived as an alternative or in addition to the described consideration of the absolute orientations from the yaw rates.
Eine weitere Ausführungsform des Verfahrens weist als Verfahrensschritt ein Bestimmen von Raddrehzahldifferenzen an Rädern des Zugfahrzeugs und/oder des Anhängers mit Drehzahlsensoren auf. In dieser Ausführungsform erfolgt das Bestimmen räumlicher Lageinformationen in Abhängigkeit der bestimmten Raddrehzahldifferenzen. Durch Verwenden der Raddrehzahlen des Zugfahrzeugs und/oder des Anhängers können anhand von Differenzdrehzahlen von Rädern einzelner Achsen des Zugfahrzeugs und/oder des Anhängers während einer Kurvenfahrt die relative Orientierung des Anhängers zusätzlich abgeleitet werden. Ferner kann ein sich Ändern der relativen Orientierung des Anhängers fortlaufend während der Fahrt abgeleitet werden. A further embodiment of the method has, as a method step, determining wheel speed differences on wheels of the towing vehicle and / or of the trailer using speed sensors. In this embodiment, spatial position information is determined as a function of the determined wheel speed differences. By using the wheel speeds of the towing vehicle and / or the trailer, the relative orientation of the trailer can additionally be derived on the basis of differential speeds of the wheels of individual axles of the towing vehicle and / or the trailer during cornering. Furthermore, a change in the relative orientation of the trailer can be continuously derived while driving.
In einer weiteren Ausführungsform weist der Verfahrensschritt des Ableitens der relativen Orientierung des Anhängers ein Festlegen und/oder Anwenden eines mathematischen Zusammenhangs zwischen der bestimmten Kraftdifferenz, der bestimmten räumlichen Lageinformation und der abzuleitenden relativen Orientierung des Anhängers auf. Der mathematische Zusammenhang kann ferner auch ermittelte Druckdifferenzen analog zum Zusammenhang zwischen der bestimmten Kraftdifferenz und der abzuleitenden relativen Orientierung des Anhängers miteinbeziehen. Der mathematische Zusammenhang kann somit eine Kraftdifferenz und/oder eine Druckdifferenz auf dem Zugfahrzeug berücksichtigen und ferner Gierraten, Positionen und/oder Raddrehzahlen des Zugfahrzeugs und/oder des Anhängers berücksichtigen. Die einzelnen Rechengrößen können hierbei einzeln, redundant oder in beliebiger Kombination in ein gemeinsames Rechenmodell zum Ableiten der relativen Orientierung des Anhängers einfließen. Bei dem Rechenmodell können Methoden der Messdatenfusionierung, Parameterschätzung und/oder Ausgleichungsrechnung angewendet werden, um die relative Orientie- rung des Anhängers in einem überbestimmten Gleichungssystem abzuleiten. Ein derartiges Rechenmodell hat den Vorteil, dass systematische Fehlereinflüsse auf die relative Orientierung genauer und zuverlässiger berücksichtigt werden können. Der mathematische Zusammenhang kann daher auch ein Schätzen der relativen Orientierung des Anhängers aufweisen. Eine derartige Schätzung kann in vorteilhafter Wiese die Genauigkeit einer geschätzten relativen Orientierung erhöhen. Die geschätzte Orientierung kann eine Schätzung des Knickwinkels zwischen Zugfahrzeug und Anhänger aufweisen. In a further embodiment, the method step of deriving the relative orientation of the trailer comprises establishing and / or applying a mathematical relationship between the determined force difference, the determined spatial position information and the relative orientation of the trailer to be derived. The mathematical relationship can also include determined pressure differences analogous to the relationship between the determined force difference and the relative orientation of the trailer to be derived. The mathematical relationship can therefore take into account a force difference and / or a pressure difference on the towing vehicle and also take into account yaw rates, positions and / or wheel speeds of the towing vehicle and / or the trailer. The individual calculation variables can flow individually, redundantly or in any combination into a common calculation model to derive the relative orientation of the trailer. Methods of data fusion, parameter estimation and / or adjustment calculation can be used in the calculation model to determine the relative orientation derition of the trailer in an overdetermined system of equations. Such a calculation model has the advantage that systematic error influences on the relative orientation can be taken into account more precisely and reliably. The mathematical relationship can therefore also include an estimation of the relative orientation of the trailer. Such an estimate can advantageously increase the accuracy of an estimated relative orientation. The estimated orientation can include an estimate of the articulation angle between the towing vehicle and the trailer.
Bei dem mathematischen Zusammenhang zwischen einer Kraftdifferenz, einer Druckdifferenz, Gierraten, Positionen und/oder Raddrehzahlen und der relativen Orientierung des Anhängers kann es sich um einen linearen oder proportionalen Zusammenhang beispielsweise basierend auf dem physikalischen Hebelgesetz handeln. Hierfür kann eine Konstante oder ein Faktor festgelegt werden um einen entsprechende Zusammenhang zwischen einzelnen oder mehreren der genannten Rechengrößen herzustellen. Das Festlegen einer solchen Konstante oder eines solchen Faktors kann auch als ein Kalibrieren des mathematischen Zusammenhangs verstanden werden. The mathematical relationship between a force difference, a pressure difference, yaw rates, positions and / or wheel speeds and the relative orientation of the trailer can be a linear or proportional relationship, for example based on the physical lever law. For this purpose, a constant or a factor can be defined in order to establish a corresponding relationship between one or more of the above-mentioned calculation variables. The setting of such a constant or such a factor can also be understood as a calibration of the mathematical relationship.
In einer weiteren Ausführungsform kann das Bestimmen räumlicher Lageinformation des Zugfahrzeugs an einer Hinterachse des Zugfahrzeugs vorgesehen sein. Dies kann vorteilhaft sein, um beispielsweise die Einflüsse einer Schleppkurvenfahrt während der Fahrt des Gespanns beim Ableiten der relativen Orientierung des Anhängers zu berücksichtigen. In a further embodiment, the spatial position information of the towing vehicle can be determined on a rear axle of the towing vehicle. This can be advantageous in order to take into account, for example, the influences of a cornering while driving the trailer when deriving the relative orientation of the trailer.
In einer weiteren Ausführungsform bilden der Anhänger und das Zugfahrzeug ein autonom fahrbares Gespann. In dieser Ausführungsform ist das Zugfahrzeug bei einer autonomen Fahrt über die Anhängerkupplung mit dem Anhänger verbunden. Die abgeleitete relative Orientierung kann für ein autonomes Fahren des Gespanns zum automatisieren Spurführen desselben verwendet werden. Das Verfahren zum Bestimmen der relativen Orientierung des Anhängers zum Zugfahrzeug kann somit für das Steuern beziehungsweise Regeln autonomer Fahrfunktionen angewandt werden. Ein automatisches Rangieren oder Parken des Gespanns kann so basierend auf der abgeleiteten relativen Anhängerorientierung durchgeführt werden. Ferner kann ein autonomes Einfahren oder Ausfahren eines Gespanns in oder aus einer vorgegebenen Route durch- geführt werden. Die Kenntnis des aktuellen Knickwinkels zwischen Zugfahrzeug und Anhänger kann für derart autonome Funktionen notwendig sein, um während der Fahrt zu überprüfen, ob und wenn ja wie sich ein aktuell eingestellter Knickwinkel auf das Fahrverhalten des Gespanns auswirken kann. Kritische Knickwinkel können so erkannt werden und aus diesen möglicherweise entstehende Schäden rechtzeitig durch ein Eingreifen in die autonome Fahrt vermieden werden. In a further embodiment, the trailer and the towing vehicle form an autonomously drivable team. In this embodiment, the towing vehicle is connected to the trailer during an autonomous journey via the trailer coupling. The derived relative orientation can be used for autonomous driving of the vehicle to automatically guide the same. The method for determining the relative orientation of the trailer to the towing vehicle can thus be used for controlling or regulating autonomous driving functions. An automatic maneuvering or parking of the trailer can be carried out based on the derived relative trailer orientation. Furthermore, an autonomous entry or exit of a team in or out of a predetermined route can be carried out. be performed. Knowledge of the current articulation angle between the towing vehicle and trailer may be necessary for such autonomous functions in order to check during the journey whether and if so how a currently set articulation angle can affect the driving behavior of the combination. Critical articulation angles can thus be identified and any damage that may result from this can be avoided in good time by intervening in autonomous driving.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich ferner auf eine Steuereinrichtung zum Bestimmen einer relativen Orientierung eines Anhängers zu einem Zugfahrzeug, welche dazu eingerichtet ist, die Verfahrensschritte gemäß einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen durchzuführen. Die Steuereinrichtung weist einen Signaleingang zum Empfangen eines Signals zum Bestimmen einer durch einen Hebel zwischen der Anhängerkupplung und einer Radaufstandsfläche des Zugfahrzeugs resultierenden Kraftdifferenz und einen Signalausgang zum Ausgeben eines Signals zum Ableiten der relativen Orientierung des Anhängers aus der bestimmten Kraftdifferenz auf. Die Steuereinrichtung kann auf dem Zugfahrzeug angeordnet sein. The present invention further relates to a control device for determining a relative orientation of a trailer to a towing vehicle, which is set up to carry out the method steps according to one of the previously described embodiments. The control device has a signal input for receiving a signal for determining a force difference resulting from a lever between the trailer coupling and a wheel contact surface of the towing vehicle, and a signal output for outputting a signal for deriving the relative orientation of the trailer from the determined force difference. The control device can be arranged on the towing vehicle.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich ferner auf ein Zugfahrzeug, an welches ein Anhänger über eine Anhängerkupplung anhängbar ist. Das Zugfahrzeug weist die beschriebene Steuereinrichtung auf. Das Zugfahrzeug kann als autonomes Zugfahrzeug ausgebildet sein, welches fahrerlos betrieben werden kann. The present invention further relates to a towing vehicle to which a trailer can be attached via a trailer coupling. The towing vehicle has the control device described. The towing vehicle can be designed as an autonomous towing vehicle which can be operated without a driver.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Brief description of the drawings
Figur 1 zeigt ein Zugfahrzeug mit einer Steuereinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung und einen am Zugfahrzeug angehängten Anhänger. Figure 1 shows a towing vehicle with a control device according to an embodiment of the invention and a trailer attached to the towing vehicle.
Figur 2 zeigt das Zugfahrzeug gemäß Figur 1 ohne den in Figur 1 gezeigten Anhänger. Figur 3 zeigt ein Ablaufdiagramm von Verfahrensschritten zum Ausführen desFIG. 2 shows the towing vehicle according to FIG. 1 without the trailer shown in FIG. 1. FIG. 3 shows a flow diagram of method steps for executing the
Verfahrens zum Bestimmen einer relativen Orientierung eines Anhängers zu einem Zugfahrzeug gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Method for determining a relative orientation of a trailer to a towing vehicle according to an embodiment of the invention.
Detaillierte Beschreibung von Ausführunqsformen Detailed description of execution forms
In Figur 1 ist in einer Draufsicht ein Sattelzug 5 bei einer Fahrt entlang einer Straße 6 gezeigt. Der fahrende Sattelzug 5 umfasst eine Sattelzugmaschine 2 als Zugfahrzeug und einen Sattelauflieger 4 als Anhänger. In Figur 2 ist der Sattelzug 5 aus Übersichtlichkeitsgründen ohne den Sattelauflieger 4 gezeigt. FIG. 1 shows a top view of a tractor-trailer 5 when driving along a street 6. The moving semitrailer 5 comprises a tractor unit 2 as a tractor vehicle and a semi-trailer 4 as a trailer. In FIG. 2, the semitrailer 5 is shown without the semitrailer 4 for reasons of clarity.
Die Sattelzugmaschine 2 ist mittels einer Sattelkupplung 3 mit dem Sattelauflieger 4 derart gekuppelt, dass der Sattelauflieger 4 relativ zur Sattelzugmaschine 2 um die Sattelkupplung 3, das heißt um einen Königszapfen 7 der Sattelkupplung 3, drehbar ist. Die Sattelkupplung 3 weist den am Sattelauflieger 4 angeordneten Königszapfen 7 und eine in Figur 2 gezeigte und an der Sattelzugmaschine 2 angeordnete Sattelplatte 8 auf. Der Königszapfen 7 greift in einem gekuppelten Zustand der Sattelkupplung 3 in die Sattelplatte 8 ein und wird in ihr verriegelt. The tractor unit 2 is coupled to the semitrailer 4 by means of a fifth wheel 3 such that the semitrailer 4 can be rotated relative to the tractor unit 2 about the fifth wheel 3, that is to say about a kingpin 7 of the fifth wheel 3. The fifth wheel coupling 3 has the king pin 7 arranged on the semi-trailer 4 and a fifth wheel plate 8 shown in FIG. 2 and arranged on the tractor unit 2. The king pin 7 engages in a coupled state of the fifth wheel coupling 3 in the fifth wheel plate 8 and is locked in it.
Während der Fahrt des Sattelzugs 5 entlang der Straße 6 durchfährt der Sattelzug 5 eine Kurve 9. In dieser Kurvenfahrt verdreht sich der Sattelauflieger 4 relativ zur Sattelzugmaschine 2 um die Sattelkupplung 3. Dabei ist die relative Orientierung des Sattelaufliegers 4 zur Sattelzugmaschine 2 durch einen Winkel 43 gezeigt, welcher in der Sattelkupplung 3 zwischen einer Längsachse 42 der Sattelzugmaschine 2 und einer Längsachse 44 des Sattelaufliegers 4 gebildet wird. While the semitrailer 5 is traveling along the road 6, the semitrailer 5 traverses a curve 9. In this curve, the semitrailer 4 rotates relative to the tractor unit 2 about the fifth wheel coupling 3. The relative orientation of the semitrailer 4 to the tractor unit 2 is at an angle 43 shown, which is formed in the fifth wheel 3 between a longitudinal axis 42 of the tractor 2 and a longitudinal axis 44 of the semi-trailer 4.
Auf der Sattelzugmaschine 2 sind ferner an einer Hinterachse 32 der Sattelzugmaschine 2 zwei Räder 22, 24 und zwei Druckluftdämpfer 12, 14 beidseitig der Längsachse 42 der Sattelzugmaschine 2 wie in Figur 2 gezeigt angeordnet. Während der Fahrt des Sattelzugs 5 entlang der Kurve 9 wirken auf die Räder 22, 24 und auf die Druckluftdämpfer 12, 14 aufgrund eines zwischen der Sattelplatte 8 der Sattelkupplung 3 und den Radaufstandsflächen (nicht gezeigt) der Räder 22, 24 gebildeten Hebels (nicht gezeigt) jeweilige Hebelkräfte ein. Der Hebel weist dabei die Hinterachse 32 auf, wobei diese ein Wankmoment erfährt. Aus den beidseitig an dem linken Druckluftdämpfer 12 und dem rechten Druckluftdämpfer 14 entgegengesetzt einwirkenden Hebelkräften resultiert eine erste Kraftdifferenz an den Druckluftdämpfern 12, 14. Aus den beidseitig an dem linken Rad 22 und dem rechten Rad 24 entgegengesetzt einwirkenden Hebelkräften resultiert eine zweite Kraftdifferenz an den Rädern 22, 24. Aus den beiden Kraftdifferenzen resultieren entsprechende Druckdifferenzen, wobei eine erste Druckdifferenz in den Druckluftdämpfern 12, 14 und eine zweite Druckdifferenz in den Rädern 22, 24 entsteht. Zum Erfassen der Drücke in den Druckluftdämpfern 12, 14 und in den Rädern 22, 24 sind an oder in diesen angeordnete Drucksensoren (nicht gezeigt) vorgesehen. Furthermore, two wheels 22, 24 and two compressed air dampers 12, 14 are arranged on both sides of the longitudinal axis 42 of the tractor unit 2 on the tractor unit 2 on a rear axle 32 of the tractor unit 2, as shown in FIG. While the semitrailer 5 is traveling along the curve 9, the wheels 22, 24 and the compressed air dampers 12, 14 act due to a lever (not shown) formed between the fifth wheel 8 of the fifth wheel 3 and the wheel contact surfaces (not shown) of the wheels 22, 24 ) leverage. The lever has the rear axle 32, wherein this experiences a rolling moment. The lever forces acting in opposite directions on both sides of the left compressed air damper 12 and the right compressed air damper 14 result in a first force difference on the compressed air dampers 12, 14. A second force difference on the wheels results from the lever forces acting in opposite directions on both sides of the left wheel 22 and the right wheel 24 22, 24. Corresponding pressure differences result from the two force differences, a first pressure difference in the compressed air dampers 12, 14 and a second pressure difference in the wheels 22, 24. Pressure sensors (not shown) arranged on or in these are provided for detecting the pressures in the compressed air dampers 12, 14 and in the wheels 22, 24.
Aus den beiden Druckdifferenzen wird jeweils der Winkel 43 mittels eines festgelegten mathematischen Zusammenhangs zwischen den Druckdifferenzen und dem Winkel 43 berechnet, wobei die Fahrt des Sattelzugs 5 durch die Kurve 9 die Kräfte und Drücke an den Druckluftdämpfern 12, 14 und an den Rädern 22, 24 durch den beschriebenen Hebel und unter Berücksichtigung des wirkenden Hebelgesetzes bewirkt, wobei die Kurvengeometrie und die Kurvenfahrt Hebelkräfte an den Druckluftdämpfern 12, 14 und an den Rädern 22, 24 zumindest mittelbar auslösen. The angle 43 is calculated from the two pressure differences by means of a fixed mathematical relationship between the pressure differences and the angle 43, the travel of the semitrailer 5 through the curve 9 the forces and pressures on the compressed air dampers 12, 14 and on the wheels 22, 24 caused by the lever described and taking into account the effective lever law, the curve geometry and cornering triggering lever forces on the compressed air dampers 12, 14 and on the wheels 22, 24 at least indirectly.
In Figur 3 sind Verfahrensschritte S1 , S2, S3, S4, S5 zum Berechnen des in Figur 1 gezeigten Winkels 43 in einer zeitlichen Abfolge gezeigt. Die Verfahrensschritte werden von einer auf der Sattelzugmaschine 2 angeordneten und in den Figuren 1 und 2 gezeigten Steuereinrichtung 50 durchgeführt. FIG. 3 shows method steps S1, S2, S3, S4, S5 for calculating the angle 43 shown in FIG. 1 in a chronological sequence. The method steps are carried out by a control device 50 arranged on the tractor unit 2 and shown in FIGS. 1 and 2.
Der erste von der Steuereinrichtung 50 durchgeführte Verfahrensschritt S1 umfasst ein Bestimmen einer Kraftdifferenzeinwirkung auf die Druckluftdämpfer 12, 14 und auf die Räder 22, 24, wobei dort einwirkende Kräfte bestimmt werden. The first method step S1 carried out by the control device 50 includes determining a force difference effect on the compressed air dampers 12, 14 and on the wheels 22, 24, forces acting there being determined.
Der zweite von der Steuereinrichtung 50 durchgeführte Verfahrensschritt S2 umfasst eine Druckerfassung in den Druckluftdämpfern 12, 14 und in Reifen (nicht gezeigt in den Figuren) der Räder 22, 24 basierend auf den in Schritt S1 and der Hinterachse 32 einwirkenden und bestimmten Kräfte. In einem ersten Unterschritt S2a werden Fluiddrücke in den Druckluftdämpfern 12, 14 erfasst und in einem zweiten Unterschritt S2b werden Luftdrücke in den Reifen der Räder 22, 24 erfasst. Der dritte von der Steuereinrichtung 50 durchgeführte Verfahrensschritt S3 umfasst ein Ermitteln von Druckdifferenzen bezüglich der in Schritt S2 erfassten Drücke in den Druckluftdämpfer 12, 14 und in den Reifen der Räder 22, 24. The second method step S2 carried out by the control device 50 comprises pressure detection in the compressed air dampers 12, 14 and in tires (not shown in the figures) of the wheels 22, 24 based on the forces acting and determined in step S1 on the rear axle 32. In a first sub-step S2a, fluid pressures in the compressed air dampers 12, 14 are recorded and in a second sub-step S2b, air pressures in the tires of the wheels 22, 24 are recorded. The third method step S3 carried out by the control device 50 comprises determining pressure differences with respect to the pressures recorded in step S2 in the compressed air damper 12, 14 and in the tires of the wheels 22, 24.
Der vierte von der Steuereinrichtung 50 durchgeführte Verfahrensschritt S4 umfasst ein Festlegen des beschriebenen mathematischen Zusammenhangs zwischen den in Schritt S3 ermittelten Druckdifferenzen und dem in Figur 1 gezeigten Winkel 43. The fourth method step S4 carried out by the control device 50 comprises establishing the mathematical relationship described between the pressure differences determined in step S3 and the angle 43 shown in FIG. 1.
Der fünfte von der Steuereinrichtung 50 durchgeführte Verfahrensschritt S5 umfasst das Anwenden des beschriebenen mathematischen Zusammenhangs zwischen den in Schritt S3 ermittelten Druckdifferenzen und dem in Figur 1 gezeigten Winkel 43 zum Berechnen des Winkels 43. Der so berechnete Winkel 43 beschreibt die während der Fahrt des Sattelzugs 5 durch die Kurve 9 vorhandene aktuelle relative Orientierung des Sattelaufliegers 4 zur Sattelzugmaschine 2. The fifth method step S5 carried out by the control device 50 comprises applying the described mathematical relationship between the pressure differences determined in step S3 and the angle 43 shown in FIG. 1 for calculating the angle 43. The angle 43 thus calculated describes that while the semitrailer train 5 is traveling current relative orientation of the semi-trailer 4 to the tractor unit 2 by the curve 9.
Bezuqszeichen Sattelzugmaschine Regarding tractor unit
Sattelkupplung  fifth wheel
Sattelauflieger  semitrailer
Sattelzug  Tractor
6 Straße  6 street
7 Königszapfen  7 kingpins
8 Sattelplatte  8 saddle plate
9 Kurve  9 curve
12 linker Druckluftdämpfer  12 left air damper
14 rechter Druckluftdämpfer  14 right air damper
22 linkes Rad  22 left wheel
24 rechtes Rad  24 right wheel
32 Hinterachse  32 rear axle
42 Längsachse Sattelzugmaschine  42 Tractor longitudinal axis
43 Winkel  43 angles
44 Längsachse Sattelauflieger  44 Long axis semi-trailer
50 Steuereinrichtung  50 control device
51 Kraftdifferenzeinwirkung  51 Effect of force difference
52 Druckerfassung  52 Pressure detection
S2a Dämpferdruckerfassung  S2a damper pressure detection
S2b Raddruckerfassung  S2b wheel pressure detection
53 Druckdifferenzermittlung  53 Determination of pressure difference
54 Zusammenhangsfestlegung  54 Context determination
55 Orientierungsableitung  55 Orientation derivation

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zum Bestimmen einer relativen Orientierung eines Anhängers zu einem Zugfahrzeug, wobei das Zugfahrzeug bei einer Fahrt über eine Anhängerkupplung mit dem Anhänger verbunden ist, gekennzeichnet durch 1. A method for determining a relative orientation of a trailer to a towing vehicle, the towing vehicle being connected to the trailer when traveling via a trailer coupling, characterized by
Bestimmen (S1 ) einer durch einen Hebel zwischen der Anhängerkupplung und einer Radaufstandsfläche des Zugfahrzeugs resultierenden Kraftdifferenz,  Determining (S1) a force difference resulting from a lever between the trailer coupling and a wheel contact area of the towing vehicle,
wobei die Kraftdifferenz aus zwei Kräften gebildet wird, welche bei der Fahrt an zwei voneinander beabstandeten Fahrwerkskomponenten des Zugfahrzeugs einwirken, und Ableiten (S5) der relativen Orientierung des Anhängers aus der bestimmten Kraftdifferenz. the force difference being formed from two forces which act on two spaced-apart chassis components of the towing vehicle when driving, and deriving (S5) the relative orientation of the trailer from the determined force difference.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, 2. The method according to claim 1, characterized in that
dass das Ableiten (S5) der relativen Orientierung des Anhängers that deriving (S5) the relative orientation of the trailer
Ermitteln (S3) einer aus der Kraftdifferenz resultierenden Druckdifferenz und Determine (S3) a pressure difference and resulting from the force difference
Ableiten (S5) der relativen Orientierung des Anhängers aus der ermittelten Druckdifferenz aufweist. Deriving (S5) the relative orientation of the trailer from the determined pressure difference.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, 3. The method according to claim 2, characterized in
dass die zwei voneinander beabstandeten Fahrwerkskomponenten Dämpfer des Zugfahrzeugs sind und that the two spaced-apart chassis components are dampers of the towing vehicle and
das Ermitteln (S3) der Druckdifferenz Erfassen (S2a) von zwei Fluiddrücken in den zwei voneinander beabstandeten Dämpfern aufweist. the determination (S3) of the pressure difference detection (S2a) of two fluid pressures in the two spaced-apart dampers.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, 4. The method according to claim 2 or 3, characterized in that
dass zwei voneinander beabstandeten Fahrwerkskomponenten Räder des Zugfahrzeugs sind und that two spaced-apart chassis components are wheels of the towing vehicle and
das Ermitteln (S3) der Druckdifferenz Erfassen (S2b) von zwei Luftdrücken in den zwei voneinander beabstandeten Rädern aufweist. the determination (S3) of the pressure difference detection (S2b) of two air pressures in the two spaced apart wheels.
5. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei voneinander beabstandeten Fahrwerkskomponenten des Zugfahrzeugs an einer Hinterachse des Zugfahrzeugs angeordnet sind. 5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the two spaced-apart chassis components of the towing vehicle are arranged on a rear axle of the towing vehicle.
6. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ableiten (S5) der relativen Orientierung des Anhängers 6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that deriving (S5) the relative orientation of the trailer
Bestimmen eines Winkels zwischen einer Längsachse des Zugfahrzeugs und einer Längsachse des Anhängers aufweist.  Determining an angle between a longitudinal axis of the towing vehicle and a longitudinal axis of the trailer.
7. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ableiten (S5) der relativen Orientierung des Anhängers 7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that deriving (S5) the relative orientation of the trailer
Festlegen und Anwenden (S4) eines mathematischen Zusammenhangs zwischen der bestimmten Kraftdifferenz und der abzuleitenden relativen Orientierung des Anhängers aufweist.  Establishing and applying (S4) a mathematical relationship between the determined force difference and the relative orientation of the trailer to be derived.
8. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch 8. The method according to any one of the preceding claims, characterized by
Bestimmen räumlicher Lageinformationen des Zugfahrzeugs und des Anhängers und Ableiten (S5) der relativen Orientierung des Anhängers aus der bestimmten Kraftdifferenz und den bestimmten räumlichen Lageinformationen. Determining spatial position information of the towing vehicle and the trailer and deriving (S5) the relative orientation of the trailer from the determined force difference and the determined spatial position information.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, 9. The method according to claim 8, characterized in
dass das Bestimmen räumlicher Lageinformationen that determining spatial location information
Bestimmen von Gierraten des Zugfahrzeugs und/oder des Anhängers mit Gierratensensoren eines Fahrdynamikregelungssystems aufweist.  Determining yaw rates of the towing vehicle and / or the trailer with yaw rate sensors of a vehicle dynamics control system.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, 10. The method according to claim 8 or 9, characterized in
dass das Bestimmen räumlicher Lageinformationen that determining spatial location information
Bestimmen von Positionen des Zugfahrzeugs und/oder des Anhängers mit einem Navigationssystem aufweist. Determining positions of the towing vehicle and / or the trailer with a navigation system.
1 1. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, gekennzeichnet durch Bestimmen von Raddrehzahldifferenzen an Rädern des Zugfahrzeugs und/oder des Anhängers mit Drehzahlsensoren, 1 1. The method according to any one of claims 8 to 10, characterized by determining wheel speed differences on wheels of the towing vehicle and / or the trailer with speed sensors,
wobei das Bestimmen räumlicher Lageinformationen in Abhängigkeit der bestimmten Raddrehzahldifferenzen erfolgt. the spatial position information being determined as a function of the determined wheel speed differences.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, 12. The method according to any one of claims 8 to 1 1, characterized in
dass das Ableiten (S5) der relativen Orientierung des Anhängers that deriving (S5) the relative orientation of the trailer
Festlegen und Anwenden (S4) eines mathematischen Zusammenhangs zwischen der bestimmten Kraftdifferenz, der bestimmten räumlichen Lageinformation und der abzuleitenden relativen Orientierung des Anhängers aufweist.  Determining and applying (S4) a mathematical relationship between the determined force difference, the determined spatial position information and the relative orientation of the trailer to be derived.
13. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anhänger und das Zugfahrzeug ein autonom fahrbares Gespann bilden und das Zugfahrzeug bei einer autonomen Fahrt über die Anhängerkupplung mit dem Anhänger verbunden ist. 13. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the trailer and the towing vehicle form an autonomously drivable team and the towing vehicle is connected to the trailer during an autonomous journey via the trailer coupling.
14. Steuereinrichtung zum Bestimmen einer relativen Orientierung eines Anhängers zu einem Zugfahrzeug, welche dazu eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche durchzuführen, gekennzeichnet durch 14. Control device for determining a relative orientation of a trailer to a towing vehicle, which is set up to carry out a method according to one of the preceding claims, characterized by
einen Signaleingang zum Empfangen eines Signals zum Bestimmen einer durch einen Hebel zwischen der Anhängerkupplung und einer Radaufstandsfläche des Zugfahrzeugs resultierenden Kraftdifferenz und a signal input for receiving a signal for determining a force difference resulting from a lever between the trailer coupling and a wheel contact area of the towing vehicle and
einen Signalausgang zum Ausgeben eines Signals zum Ableiten der relativen Orientierung des Anhängers aus der bestimmten Kraftdifferenz. a signal output for outputting a signal for deriving the relative orientation of the trailer from the determined force difference.
15. Zugfahrzeug, an welches ein Anhänger über eine Anhängerkupplung anhängbar ist, gekennzeichnet durch eine Steuereinrichtung nach Anspruch 14. 15. towing vehicle, to which a trailer can be attached via a trailer coupling, characterized by a control device according to claim 14.
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