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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung von Soll-Lenkwinkel
eines mehrgliedrigen Fahrzeuggespanns gemäß Anspruch
1 und die Erfindung betrifft ein Steuergerät zur Durchführung
des Verfahrens gemäß Anspruch 13.
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Die
DE 198 06 655 A1 beschreibt
eine elektronische Rangierhilfe eines Fahrzeuggespanns bestehend aus
den Gliedern Lastwagen, Deichsel und Anhänger mittels welcher
ein Soll-Lenkwinkel ermittelbar ist, welcher an eine Lenkung des
Fahrzeuggespanns angelegt, den Anhänger entlang einem vorgegebenen
Kreisradius lenkt. Der Soll-Lenkwinkel wird dabei über
einen Stellmotor an einem Lenkrad eines Lastwagens des Fahrzeuggespanns
angelegt, wodurch der Anhänger des Fahrzeuggespann bei
einer Rückwärtsfahrt automatisch entlang des vorgegebenen
Kreisradius gelenkt wird.
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Die
DE 103 22 828 B4 beschreibt
eine Rückfahreinrichtung für ein Fahrzeuggespann,
bestehend aus den gelenkig hintereinander gekoppelten Gliedern Zugfahrzeug,
Drehschemel und Anhänger. Die Rückfahreinrichtung
ist derart ausgebildet, dass sie aus einem vorgegebenen Soll-Anhängerlenkwinkel
und einem gemessenen Ist-Anhängerlenkwinkel einen Soll-Zugfahrzeuglenkwinkel
für eine Lenkung des Zugfahrzeugs ermitteln kann, durch
welchen der Anhänger um den Soll-Anhängerlenkwinkel
lenkbar ist. Die Rückfahreinrichtung ermittelt dabei die
Soll-Lenkwinkel für die Glieder des Fahrzeuggespanns beginnend
bei einem hintersten Glied des Fahrzeuggespanns, dem Anhänger,
bis zu einem vordersten Glied des Fahrzeuggespanns, dem Zugfahrzeug.
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Aufgabe
der Erfindung ist es ein Verfahren und ein Steuergerät
bereitzustellen, mittels dessen die Soll-Lenkwinkel der Glieder
eines mehrgliedrigen Fahrzeuggespanns, über welche ein
Vorgabeglied des Fahrzeuggespanns entlang einer vorgegebenen Bahnkurve
lenkbar ist, genauer ermittelbar sind.
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Diese
Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß dem Patentanspruch
1 und durch ein Steuergerät gemäß dem
Patentanspruch 13 gelöst. Die Erfindung geht dabei von
einem Fahrzeuggespann mit zumindest einem Steuergerät aus,
das die Soll-Lenkwinkel über eine vorgegebene Bahnkurve
und über momentan an den Gliedern anliegende Ist-Lenkwinkel
ermittelt.
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Erfindungsgemäß bezieht
das Steuergerät hierbei eine momentane Fahrgeschwindigkeit
des Fahrzeuggespanns und effektive Längen der Glieder des
Fahrzeuggespanns in die Ermittlung der Soll-Lenkwinkel ein, wodurch
die Soll-Lenkwinkel wesentlich genauer bestimmbar sind und somit
weniger Aufwand zur Nachregelung ungenau bestimmter Soll-Lenkwinkel
betrieben werden muss.
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Als
Ist-Lenkwinkel sind hierbei diejenigen Lenkwinkel bezeichnet, die
zum Zeitpunkt der Bestimmung der Soll-Lenkwinkel an den Gliedern
des Fahrzeuggespanns anliegen. Die Ist-Lenkwinke können
dabei beliebig ermittelt werden, bevorzugt jedoch über
Winkelsensoren, welche beispielsweise an Kupplungen zwischen den
Gliedern angeordnet sind, oder über zwischen den Gliedern
angeordnete Kamerasysteme, welche den Ist-Lenkwinkel über
eine Bildauswertung bestimmen. Als Soll-Lenkwinkel sind hingegen
diejenigen Lenkwinkel bezeichnet, die zum Zeitpunkt der Ermittlung
der Soll-Lenkwinkel an den Gliedern des Fahrzeuggespanns anliegen
müssen, damit eines der Glie der, das so genannte Vorgabeglied,
entlang der vorgegebenen Bahnkurve gelenkt wird.
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Jedes
Glied des Fahrzeuggespanns umfasst hierbei zumindest ein Rad, über
welches es in Kontakt mit dem Untergrund steht und durch welches
es auf dem Untergrund bewegbar ist. Jedes Glied verfügt
des Weiteren zumindest über eine Kupplung, mittels welcher
es mit weiteren Gliedern des Fahrzeuggespanns gelenkig verbindbar
ist. Ein Glied eines Fahrzeuggespanns kann daher ein Zugfahrzeug,
ein Drehschemel, ein Dolly, ein Anhänger oder dergleichen
sein. Vorzugsweise ist das Fahrzeuggespann als ein Gliederzug oder
ein Sattelzug ausgebildet. Bei einem Gliederzug mit einem als Vorgabeglied
dienendem Anhänger, einem gelenkig mit diesem gekoppelten
Drehschemel und einem gelenkig mit diesem gekoppelten Zugfahrzeug
muss dabei der Soll-Lenkwinkel des Anhängers zwischen der
Längsachse des Anhänger und der Längsachse
des Drehschemels vorliegen und der Soll-Lenkwinkel des Drehschemels
muss zwischen der Längsachse des Drehschemels und der Längsachse
des Zugfahrzeugs vorliegen, um den Anhänger entlang der
für ihn vorgegebenen Bahnkurve zu lenken. Bei einem zweigliedrigen
Sattelzug mit einem Zugfahrzeug und einem gelenkig mit diesem gekoppelten
und als Vorgabeglied dienenden Anhänger, muss der Soll-Lenkwinkel
des Anhängers zwischen der Anhängerlängsachse
und der Zugfahrzeuglängsachse vorliegen, um den Anhänger
entlang der für ihn vorgegebenen Bahnkurve zu lenken.
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Zumindest
ein Glied des Fahrzeuggespanns, das so genannte lenkbare Glied,
weist eine Lenkung auf, mittels welcher es direkt lenkbar ist, um
die Fahrtrichtung des Fahrzeuggespanns vorzugeben und um dabei die
Soll-Lenkwinkel an den verbleibenden Gliedern des Fahrzeuggespanns
einzustellen. Die Lenkung umfasst zumindest ein gelenktes Rad, das
zur Erzeugung einer Lenkbewegung um einen Radeinschlagswinkel gegenüber
der Längsachse des gelenkten Gliedes drehbar ist. Der mittels
des erfindungsgemäßen Verfahrens ermittelte Soll-Lenkwinkel
für das lenkbare Glied gilt dabei für ein Ein spurmodell
des lenkbaren Gliedes und beschreibt den Winkel, um welchen ein
gelenkte Rad des Einspurmodells eingeschlagen werden muss, damit sich
die Soll-Lenkwinkel bei einer Bewegung des Fahrzeuggespanns an den
Gliedern einstellen. Sofern die Lenkung mehrspurig ist und ein Lenkungstyp
ist, bei welchem die Räder unterschiedliche Radeinschlagswinkel einnehmen
müssen, damit eine verschleißarme Lenkbewegung
möglich ist, beispielsweise eine Achsschenkellenkung, muss
der Soll-Lenkwinkel von dem Einspurmodell in bekannter Weise über
die Kinematik der Lenkung auf die unterschiedlichen Radeinschlagswinkel
der real gelenkten Räder des lenkbaren Gliedes umgerechnet
werden. Bei einer als Drehschemel- oder Knicklenkung ausgeführten
mehrspurigen Lenkung entspricht der ermittelte Soll-Lenkwinkel hingegen
in der Regel direkt dem Radeinschlagwinkel der gelenkten Räder
beziehungsweise einem Einschlagswinkel der Drehschemel- oder Knicklenkung.
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Als
effektive Länge eines Gliedes ist in dem erfindungsgemäßen
Verfahren eine beliebige geometrische Länge des Gliedes
bezeichnet, beispielsweise die Gesamtlänge oder ein Abstand
zwischen zwei Achsen des Gliedes. Bevorzugt ist die effektive Länge
der Abstand zwischen einem ersten und einem zweiten Punkt auf einer
Längsachse des Gliedes, wobei an dem ersten Punkt eine
Kraft angreift, welche das Glied bei einer Bewegung des Fahrzeuggespanns
in Richtung des Ist-Lenkwinkels lenkt und in den zweiten Punkt ein
Drehpunkt des Gliedes senkrecht auf die Längsachse des
Gliedes projiziert ist. Der Drehpunkt ist dabei derjenige Punkt,
um welchen das Glied bei einer Bewegung des Fahrzeuggespanns unter
dem anliegenden Ist-Lenkwinkel gedreht wird. Der erste Punkt, an
welchem die Kraft zur Lenkung des Gliedes angreift, liegt hierbei
entweder in einer Kupplung, mit welcher das Glied mit einem vorderen
Glied gelenkig gekoppelt ist, falls das Glied nicht das lenkbare
Glied ist, oder der erste Punkt liegt in einem Schnittpunkt einer
Lenkachse mit der Längsachse des Gliedes, falls das Glied
das lenkbare Glied ist und über eine Lenkung vom Typ einer
Achsschenkellenkung verfügt. Wenn das lenkbare Glied über
eine Knick- oder Drehschemellenkung verfügt, liegt der
zweite Punkt im Knickpunkt der Knicklenkung beziehungsweise in dem
Auflagepunkt des Drehschemels. Falls das lenkbare Glied mehrere
Lenkachsen aufweist, liegt der erste Punkt im Schnittpunkt derjenigen
Lenkachse, für welche der Soll-Lenkwinkel ermittelt werden
soll. Mit diesem Soll-Lenkwinkel können dann über
die Abstände der Lenkachsen und der Lenkungskinematik auf
bekannte Weise sämtliche benötigten Radeinschlagswinkel der
gelenkten Räder des lenkbaren Gliedes bestimmt werden.
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Als
Vorgabeglied kann ein beliebiges Glied des Fahrzeuggespanns gewählt
werden, für welches dann die zu befahrende Bahnkurve vorgegeben
wird. Es ist jedoch zweckmäßig, das in dem Fahrzeuggespann
am weitesten von dem lenkbaren Glied entfernt angeordnete Glied
zu wählen, da dieses beim Folgen des Fahrzeuggespanns der
Bahnkurve den engsten Kurvenradius durchfährt und somit
am ehesten mit Hindernissen in Kontakt gerät. Ein Antrieb
zur Bewegung des Fahrzeuggespanns ist nicht zwangsläufig,
jedoch zweckmäßig in das lenkbare Glied integriert.
Insbesonders wenn das Fahrzeuggespann eine Vielzahl von Gliedern
oder besonders schwere Glieder aufweist können auch mehrere
Glieder über einen eigenen Antrieb verfügen.
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In
einer besonders bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen
Verfahrens weist das Fahrzeuggespann ein vorderes Glied und ein
unmittelbar mit dem vorderen Glied gekoppeltes hinteres Glied auf, wobei
das Steuergerät den Soll-Lenkwinkel des vorderen Gliedes
in Abhängigkeit einer Differenz zwischen einer Funktion
des Soll-Lenkwinkels des hinteren Gliedes und einer Funktion der
Abweichung des Ist-Lenkwinkels des hinteren Gliedes von dessen Soll-Lenkwinkel
ermittelt. Hierdurch wird die Genauigkeit des Verfahrens zusätzlich
erhöht. Dabei ist eine Funktion im mathematischen Sinne
zu verstehen, was bedeutet, dass zur Berechnung des Soll-Lenkwinkels
des vorderen Gliedes die Differenz zwischen zwei Werten miteinbezogen
wird, wobei der eine Wert von dem Soll-Lenkwinkel des hinteren Gliedes
abhängig ist und der andere Wert von einer Abweichung des
Ist-Lenkwinkels von dem Soll-Lenkwinkels des hinteren Gliedes abhängig
ist.
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Als
vorderes Glied ist hierbei ein beliebiges Glied des Fahrzeuggespanns
bezeichnet, welches in dem Fahrzeuggespann näher an dem
lenkbaren Glied angeordnet ist, als ein unmittelbar mit dem vorderen
Glied gekoppelten weiteres Glied, welches in dem erfindungsgemäßen
Verfahren als hinteres Glied bezeichnet wird. Das hintere Glied
ist somit hingegen näher an dem Vorgabeglied in dem Fahrzeuggespann
angeordnet als das vordere Glied. Das vordere Glied kann dabei auch
direkt als lenkbares Glied dienen und das hintere Glied kann direkt
als Vorgabeglied dienen. Beispielsweise ist in einem Sattelzug mit
einem Zugfahrzeug und einem Anhänger das vordere Glied
das Zugfahrzeug und das hintere Glied der Anhänger, falls
der Anhänger als Vorgabeglied und das Zugfahrzeug als lenkbares
Glied dient. In einem Gliederzug mit einem Zugfahrzeug, einem Drehschemel
und einem Anhänger ist, falls der Anhänger als
Vorgabeglied und das Zugfahrzeug als lenkbares Glied dient, zur
Bestimmung des Soll-Lenkwinkels des Drehschemels das vordere Glied
der Drehschemel und das hintere Glied der Anhänger. Zur
Bestimmung des Soll-Lenkwinkels des Zugfahrzeugs ist hingegen das
vordere Glied das Zugfahrzeug und das hintere Glied der Drehschemel.
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Bevorzugt
wird die Bahnkurve über einen Soll-Lenkwinkel vorgegeben,
welcher an dem Vorgabeglied anliegen muss, damit dieses entlang
der Bahnkurve gelenkt wird. Falls das hintere Glied das Vorgabeglied
ist, wird daher über dessen Soll-Lenkwinkel die Bahnkurve
vorgegeben, entlang welcher es gelenkt werden soll. Ein Soll-Lenkwinkel
eines unmittelbar mit dem Vorgabeglied gekoppelten weiteren Gliedes,
das zwischen dem Vorgabeglied und dem gelenkten Glied angeordnet
ist und somit das vordere Glied gegenüber dem Vorgabeglied
bildet, kann somit direkt ermittelt werden.
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In
einer weiteren besonders bevorzugten Weiterbildung ermittelt das
Steuergerät die Soll-Lenkwinkel der Glieder des Fahrzeuggespanns
mittels der Gleichung
wobei
α
soll_n+1 in dem Verfahren für den
Soll-Lenkwinkel steht, welcher an dem vorderen Glied des Fahrzeuggespanns anliegen
muss, damit das Vorgabeglied entlang der Bahnkurve gelenkt wird
und
α
soll_n für den
Soll-Lenkwinkel steht, welcher an dem unmittelbar mit dem vorderen
Glied gelenkig gekoppelten hinteren Glied des Fahrzeuggespanns anliegen
muss, damit das Vorgabeglied entlang der Bahnkurve gelenkt wird
und
α
ist_n in dem Verfahren
für den Ist-Lenkwinkel des hinteren Gliedes zum Zeitpunkt
der Bestimmung des Soll-Lenkwinkels des vorderen Gliedes steht,
l
n+1 für die effektive Länge
des vorderen Gliedes und l
n für
die effektive Länge des hinteren Gliedes steht, sowie
ν in
dem Verfahren für die Fahrgeschwindigkeit steht, welche
das Fahrzeuggespann zum Zeitpunkt der Ermittlung der Soll-Lenkwinkel
aufweist. Diese kann in bekannter Weise über geeignete
Vorrichtungen ermittelt werden.
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k1, k2, k3 stehen
für beliebige Korrekturfaktoren, welche zur Bestimmung
der Soll-Lenkwinkel genutzt werden. Diese können einen
regelungstechnischen Hintergrund haben und beispielsweise einen
integrierenden oder differenzierenden Einfluss haben. Die Korrekturfaktoren
werden vorgegeben oder aus beliebigen Parametern ermittelt. Beispielsweise
können die Korrekturfakto ren von den Soll- oder Ist-Lenkwinkel
abhängig sein, oder von den effektiven Längen
der Glieder oder von der Geschwindigkeit des Fahrzeuggespanns abhängig
sein.
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Beispielsweise
dient bei einem zweigliedrigen Fahrzeuggespannen das bei einer Vorwärtsfahrt
in Fahrtrichtung hinten liegende Glied als Vorgabeglied, für
welches die zu befahrende Bahnkurve vorgegeben wird und das vordere
Glied dient als lenkbare Glied. Das vordere Glied weist dementsprechend
die Lenkung auf, mittels derer das Vorgabeglied entlang der Bahnkurve
lenkbar ist. Für das hintere Glied wird dann der Soll-Lenkwinkel
durch die Bahnkurve vorgegeben und der an dem hintere Glied anliegende
Ist-Lenkwinkel wird über zumindest einen Winkelsensor ermittelt,
der bevorzugt in einer Kupplung zwischen den beiden Gliedern angeordnet
ist. Die momentane Geschwindigkeit des Fahrzeuggespanns wird von
einem Geschwindigkeitssensor gemessen. Die effektiven Längen
des vorderen und hinteren Gliedes sind durch die Geometrie der Glieder
vorgegeben und bevorzugt in dem Steuergerät des Fahrzeuggespanns
hinterlegt. Somit sind alle Größen zur Bestimmung
des Soll-Lenkwinkels des vorderen Gliedes bekannt, woraus gegebenenfalls über
eine bekannte Lenkungskinematik die Radeinschlagswinkel der der
gelenkten Räder des lenkbaren Gliedes berechnet werden
können.
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Bei
Fahrzeuggespannen mit mehr als zwei gelenkig hintereinander gekoppelten
Gliedern, beispielsweise einem Gliederzug mit einem Zugfahrzeug
einem mit dem Zugfahrzeug gekoppelten Drehschemel und einem mit
dem Drehschemel gekoppelten Anhänger, werden die Soll-Lenkwinkel
der Glieder ausgehend von dem Vorgabeglied bis hin zu dem lenkbaren
Glied ermittelt. Hierzu wird zuerst der Soll-Lenkwinkel desjenigen Gliedes
ermittelt, das in Richtung des lenkbaren Gliedes unmittelbar mit
dem Vorgabeglied gekoppelt ist. Der ermittelte Soll-Lenkwinkel dient
anschließend als Grundlage für die Berechnung
desjenigen Gliedes das in Richtung des lenkbaren Gliedes unmittelbar
mit diesem Glied gekoppelt ist. Dies wird auch mit den folgenden Glie dern
durchgeführt, bis der Soll-Lenkwinkel des lenkbaren Gliedes
bestimmt ist, woraus, falls notwenig, die Radeinschlagwinkel der
gelenkten Räder ermittelbar sind.
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Zur
Lenkung des Vorgabegliedes entlang der Bahnkurve während
einer Bewegung des Fahrzeuggespanns erfolgt die Bestimmung der Soll-Lenkwinkel
bevorzugt fortlaufend, um Störeinflüsse wie beispielsweise eine
Neigung einer Fahrbahnoberfläche zu korrigieren. Der ermittelte
Soll-Lenkwinkel des lenkbaren Gliedes, beziehungsweise die daraus
ermittelten Radeinschlagswinkel werden entweder automatisch an die
Lenkung beziehungsweise die gelenkten Räder des lenkbaren
Gliedes angelegt, um das Fahrzeuggespann unabhängig von
einem menschlichen Fahrer des Fahrzeuggespanns lenken zu können,
beispielsweise in einem automatischen innerbetrieblichen Güterverkehr,
oder der ermittelte Soll-Lenkwinkel des lenkbaren Gliedes, beziehungsweise
die daraus ermittelten Radeinschlagswinkel werden an den Fahrer
des Fahrzeuggespanns übermittelt, um diesen von einer anspruchsvollen
kognitiven Bestimmung der Soll-Lenkwinkel zu entlasten. Dies kann
beispielsweise über einen Bildschirm erfolgen oder über
eine Unterstützung oder Hemmung des Fahrers bei einer Betätigung
der Lenkung oder über eine sonstige haptische Rückmeldung
an den Fahrer. Das Verfahren kann hierbei bei einer Vorwärtsfahrt
oder einer Rückwärtsfahrt des Fahrzeuggespanns
angewendet werden, wodurch das Fahrzeuggespann in beliebiger Fahrtrichtung
entlang der Bahnkurve lenkbar ist.
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In
einer bevorzugten weiteren Ausgestaltung der Erfindung ermittelt
das Steuergerät den dritten Korrekturfaktor k
3 über
die Gleichung
wobei l
K eine
effektive Kupplungslänge des vorderen Gliedes ist. Die
effektive Kupplungslänge ist hierbei eine beliebige, die
Kupplung geometrisch bestim mende Länge, beispielsweise
ein Abstand zwischen einer hinteren Achse des vorderen Gliedes und
einem Verriegelungsbolzen der Kupplung oder der Abstand zwischen
einem Rahmenelement des vorderen Gliedes und einem anderen Bauteil
der Kupplung. Bevorzugt entspricht die effektive Kupplungslänge
jedoch einem Abstand zwischen dem genannten zweiten Punkt des Gliedes,
in welchen der Drehpunkt des vorderen Gliedes senkrecht auf die
Längsachse des vorderen Gliedes projiziert ist und einem
dritten Punkt auf der Längsachse des vorderen Gliedes,
in welchem das vordere Glied mit dem hinteren Glied gelenkig gekoppelt
ist. Durch die derartige Ermittlung des dritten Korrekturfaktors
kann die Länge einer Kupplung des vorderen Gliedes, miteinbezogen
werden, wodurch die Soll-Lenkwinkel feiner ermittelbar sind und
das Vorgabeglied des Fahrzeuggespanns genauer auf der Bahnkurve
lenkbar ist.
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In
einer besonders bevorzugten weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen
Verfahrens wird die Bahnkurve über eine Trajektion vorgegeben,
welche sich aus zumindest einer Bahnkurve zusammensetzt und anhand
derer das Steuergerät den Soll-Lenkwinkel des Vorgabegliedes
ermittelt, wodurch das Vorgabeglied entlang komplexer Fahrstrecken
lenkbar ist. Zur Ermittlung der Soll-Lenkwinkel des Fahrzeuggespanns
dient hierbei das Vorgabeglied dann als hinteres Glied, wodurch
der Soll-Lenkwinkel eines unmittelbar mit dem Vorgabeglied gekoppelten
und zwischen dem Vorgabeglied und dem gelenkten Glied angeordneten
vorderen Gliedes ermittelbar ist. Die Ermittlung des Soll-Lenkwinkels
des als hinteres Glied dienenden Vorgabegliedes erfolgt hierbei
vorzugsweise über die Gleichung αsoll_vorg = D·k4 +
K·k5 + W·k6 +
k7,wobei
αsoll_vorg der
Soll-Lenkwinkel des Vorgabegliedes beziehungsweise des hinteren
Gliedes ist,
D eine lotrechte Abweichung des Vorgabeglieds
beziehungsweise des hinteren Gliedes zu der Trajektion ist,
K
eine Krümmung der Trajektion in einem Lotdurchstoßpunkt
ist,
W ein Winkel zwischen der Längsachse des Vorgabegliedes
beziehungsweise hinteren Gliedes und einer Tangente der Trajektion
in einem Vorhaltepunkt ist. Der Lotdurchstoßpunkt ist dabei
derjenige Punkt auf der Trajektion, an dem eine Orthogonale der
Trajektion durch denn zweiten Punkt des Vorgabegliedes verläuft,
und der Vorhaltepunkt ist ein auf der Trajektion um einen vorgegebenen
Abstand von dem Lotdurchstoßpunkt entfernter Punkt.
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Die
Korrekturfaktoren k4, k5,
k6, k7 dienen bevorzugt
zur Anpassung der unterschiedlichen Größen D, K
und W aneinander und können beliebig faktorisiert werden.
Durch k7 sind weitere Einflussgrößen
miteinbeziehbar. Somit wird das Vorgabeglied entlang der Trajektion
bewegt und der Soll-Lenkwinkel Vorgabegliedes durch die Bahnkurven
der Trajektion vorgegeben.
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In
einer anderen Weiterbildung der Erfindung ermittelt das Steuergerät
mittels Sensoren eine momentane Ist-Position des Vorgabegliedes
gegenüber der Trajektion woraus anschließend der
Soll-Lenkwinkel des Vorgabegliedes ermittelt wird. Hieraus ermittelt
das Steuergerät sämtliche Soll-Lenkwinkel, welche
an den weiteren Gliedern des Fahrzeuggespannes anliegen müssen,
damit das Vorgabeglied entlang der durch die Trajektion vorgegebenen
Bahnkurve gelenkt wird. Die ermittelten Soll-Lenkwinkel werden geprüft,
ob sie sich innerhalb von Grenzwerten befinden. Diese Grenzwerte
können derart gewählt sein, dass beispielsweise
eine Kollision oder ein Verkeilen der Glieder des Fahrzeuggespannes
bei einer Vorwärts- oder Rückwärtsfahrt
nicht möglich ist. Falls ein ermittelter Soll-Lenkwinkel
einen Grenzwert überschreitet, wird für die Ermittlung
der weiteren Soll-Lenkwinkel für diesen Soll-Lenkwinkel
bevorzugt der überschrittene Grenzwert angenommen.
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Anhand
der so ermittelten Soll-Lenkwinkel und anhand von geometrischen
Abmessungen des Fahrzeuggespanns bestimmt das Steuergerät
einen Fahrraum innerhalb dessen sich das Fahrzeuggespann während
einer Vorwärts- oder Rückwärtsfahrt befindet,
wobei geprüft wird, ob sich Hindernisse innerhalb des Fahrraums
befinden. Die hierzu benötigten geometrischen Abmessungen,
wie Breiten, Höhen und Längen der Glieder des
Fahrzeuggespanns sind bevorzugt in dem Steuergerät hinterlegt.
Es kann auch in jedem Glied des Fahrzeuggespanns ein Steuer- oder
Speichergerät angeordnet sein, in welchem die spezifischen
geometrischen Abmessungen dieses Gliedes hinterlegt sind, wobei
beim Koppeln der Glieder die Steuer- oder Speichergeräte
miteinander verbunden werden, wodurch ein bevorzugt zentrales Steuergerät
auf alle Steuer- oder Speichergeräte der Glieder zugreifen
kann und die Ermittlungen der Soll-Lenkwinkel und des Fahrraums durchführen
kann. Die Prüfung auf Hindernisse erfolgt bevorzugt mit
Hilfe von geeigneter Sensoren, beispielsweise Radar- oder Ultraschallsensoren,
oder mit Hilfe von in dem Steuergerät hinterlegten geografischen
Daten und Sensoren zur Bestimmung der Position und der Ausrichtung
des Fahrzeuggespanns bezüglich der hinterlegten geografischen
Daten. Beispielsweise kann die Ermittlung des Fahrraums und die Überprüfung
auf Hindernisse durch die in der Schrift
DE 101 28 792 B4 , in den
Absätzen [0019] bis [0031] genannte Vorrichtung und das
darin genannte Verfahren erfolgen.
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In
einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ermittelt das Steuergerät
bei Erkennung eines Hindernisses in dem Fahrraum eine Ausweichtrajektion,
innerhalb deren Fahrraum sich keine Hindernisse befinden. Das Fahrzeuggespann
wird somit statt entlang der Trajektion störungsfrei entlang
der Ausweichtrajektion gelenkt. Der Endpunkt der Trajektion ist
hierbei bevorzugt als fixer Punkt festgelegt, den das Vorgabeglied
erreichen muss, wodurch der Endpunkt der ursprünglichen
Trajektion auch der Endpunkt der Ausweichtrajektion ist. Es kann
auch ein Endzustand des Fahrzeuggespanns vorgegeben sein, in welchem
sich dieses bei Erreichen des Endpunktes befinden muss. Dieser Endzustand
ist bevorzugt über Soll-Lenkwinkel, die die Glieder des
Fahrzeuggespanns bei Erreichen des Endpunktes aufweisen sollen und über
eine Soll-Position, in welcher sich das Fahrzeuggespann gegenüber
geografischen Objekten bei erreichen des Endpunktes befinden soll
definiert. Hierdurch kann der Endzustand des Fahrzeuggespanns derart
definiert sein, dass dieses in der Nähe eines beliebiges
Objekt gelenkt wird, beispielsweise eine Laderampe, und gegenüber
diesem Objekt ausgerichtet wird, beispielsweise indem eine Ladeöffnung
des Fahrzeuggespanns parallel zu der Laderampe ausgerichtet wird.
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Die
Bestimmung der Ausweichtrajektion kann derart vonstatten gehen,
dass das Fahrzeuggespann virtuell in einem Rechnermodell entlang
der Trajektion bewegt wird, wobei in dem Rechnermodell jedes erkannte
Hindernis miteinbezogen ist. Falls der hierin ermittelte Fahrraum
des Fahrzeuggespanns in dem Rechnermodell in den Bereich eines erkannten
Hindernis gerät, wird die Trajektion verschoben und das
Fahrzeuggespann in dem Rechnermodell entlang der so verschobenen
Trajektion bewegt, wobei wiederum überprüft wird,
ob der Fahrraum in den Bereich der erkannten Hindernisse gerät.
Dies wird so lange wiederholt, bis der Fahrraum in dem Rechnermodell
nicht mehr in den Bereich des Hindernisses gerät, wobei
die zuletzt verschobene Trajektion der Ausweichtrajektion entspricht.
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Ein
weiteres geeignetes Verfahren und eine geeignete Vorrichtung zur
Ermittlung der Ausweichtrajektion werden beispielsweise in der Schrift
DE 10 2004 048 530
A1 beschrieben.
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In
einer weiteren Weiterbildung der Erfindung löst das Steuergerät
bei Bedarf eine Neuausrichtung des Fahrzeuges durch. Eine derartige
Neuausrich tung ist bevorzugt ein Geradeziehen des Fahrzeuggespanns,
bei welchem das Fahrzeuggespann unter einem sehr geringen oder gegen
null gehenden Soll-Lenkwinkel des gelenkten Gliedes des Fahrzeuggespanns
so lange in eine Fahrtrichtung bewegt wird, bis die Soll-Lenkwinkel der
weiteren Glieder des Zugfahrzeugs ausreichend gering sind. Die Glieder
in einem verkeilten Fahrzeuggespann werden hierdurch derart ausgerichtet,
dass sie wieder entlang der vorgegebenen Bahnkurve lenkbar sind.
Die Neuausrichtung wird bevorzugt dann ausgelöst, wenn
ein an einem Glied anliegender Ist-Lenkwinkel sehr groß ist,
oder wenn ein ermittelter Soll-Lenkwinkel einen Grenzwert um einen
bestimmten Differenzwert übersteigt.
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Die
Aufgabe wird auch durch ein Steuergerät gelöst,
mittels welchem das Verfahren gemäß Anspruch 1
durchführbar ist. Dieses kann ein einzelnes zentralen Steuergeräts
sein oder es kann aus mehreren einzelnen räumlich voneinander
getrennten und funktional zusammengefassten Steuergeräten
bestehen, welche kabelgebunden oder kabellos miteinander verbunden
sind, wobei diese einzelnen Steuergeräten dann auch über
die Glieder des Fahrzeuggespanns verteilt angeordnet sein können.
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Im
Folgenden wird die Erfindung anhand von Beispielen und Zeichnungen
näher erläutert, aus welchen weitere vorteilhafte
Ausgestaltungen entnommen werden können. Es zeigen jeweils
in schematischer Darstellung,
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1 einen
Sattelzug im Sinne eines Fahrzeuggespann mit zwei Gliedern;
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2 einen
Gliederzug im Sinne eines Fahrzeuggespanns mit drei Gliedern, wobei
das Zugfahrzeug vier Achsen aufweist, wovon drei Lenkachsen sind;
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3 ein
Fahrzeuggespann mit vier Gliedern, bestehend aus einem Zugfahrzeug
mit Knicklenkung und drei Anhängern;
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4 ein
zweigliedriges Fahrzeuggespann welches entlang von Bahnkurven bis
zu einem Endpunkt bewegt werden soll, welche zu einer Trajektion
zusammengefasst sind;
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5 ein
weiteres zweigliedriges Fahrzeuggespann, welches entlang einer Trajektion
bewegt wird.
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Das
zweigliedrige Fahrzeuggespann in 1 weist
ein Zugfahrzeug 1 mit einer Lenkung 2 im Sinne eines
gelenkten Gliedes und einen Anhänger 3 vom Typ
eines Aufliegers auf. Der Anhänger 3 dient als
Vorgabeglied, welches entlang der vorgegebenen Bahnkurve 4 geführt
werden soll. Hierzu weist das Fahrzeuggespann zumindest ein nicht
dargestelltes Steuergerät auf, welches die Soll-Lenkwinkel
ermittelt, die an den Gliedern 1, 3 anliegen müssen,
damit der Anhänger 3 entlang der Bahnkurve gelenkt
wird. Der Soll-Lenkwinkel des hinteren Gliedes, das heißt
des Anhängers 3, muss dabei zwischen der Längsachse 5 des
hinteren Gliedes und der Längsachse 5 des vorderen
Gliedes, das heißt des Zugfahrtzeugs 1, anliegen.
Der Soll-Lenkwinkel des Zugfahrzeugs 1 gilt für
ein gelenktes Rad eines Einspurmodells des Zugfahrzeugs 1,
welches durch die mit kursiven Linien ausgefüllten Räder
dargestellt ist. Da die Lenkung 2 jedoch vom Typ einer
Achsschenkellenkung ist, bei welcher die gelenkten Räder
der Lenkachse 10 zur Erzeugung einer reibungsarmen Lenkbewegung
unterschiedliche Radeinschlagswinkel einnehmen, wird aus dem Soll-Lenkwinkel
des Zugfahrzeugs 1 über die Kinematik der Lenkung 2 die
unterschiedlichen Radeinschlagswinkel der gelenkten Räder bestimmt.
Die ermittelten Soll-Lenkwinkel sind dabei für eine beliebige
Fahrtrichtung des Fahrzeuggespanns gültig, der Anhänger 2 kann
somit bei einer Vorwärts- oder Rückwärtsfahrt
entlang der Bahnkurve 4 geführt werden.
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Die
Ermittlung der Soll-Lenkwinkel der Glieder 1, 3 des
Fahrzeuggespanns beginnt somit bei dem Vorgabeglied, das heißt
bei dem Anhänger 3, dessen Soll-Lenkwinkel durch
die Bahnkurve 4 vorgegeben ist. Ausgehend von dem Soll-Lenkwinkel
des Vorgabegliedes wird der Soll-Lenkwinkel des gelenkten Glieds,
das heißt des Zugfahrzeugs 1 ermittelt.
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Die
effektiven Längen 6 der Glieder 1, 3 des
Fahrzeuggespanns sind hierbei die Abstände zwischen den
ersten Punkten 7, an welchem eine Lenkkraft auf die Längsachse 5 des
jeweiligen Gliedes 1, 3 wirkt und den zweiten
Punkten 8, auf welchen der Drehpunkt 9 des jeweiligen
Gliedes 1, 3 senkrecht auf dessen Längsachse 5 projiziert
ist. Bei dem Zugfahrzeug 1 ist daher der erste Punkt 7 derjenige
Punkt, in dem sich die Lenkachse 10 mit der Längsachse 5 des
Zugfahrzeug 1 schneidet und der zweite Punkt 8 ist
derjenige Punkt in dem sich die nicht gelenkte Achse 11 mit
der Längsachse 5 schneidet, Bei dem Anhänger 2 liegt
der erste Punkt 7 in der Kupplung 12 mit dem Zugfahrzeug 1 und
der zweite Punkt 8 in dem Schnittpunkt der Längsachse 5 des Anhängers 3 mit
der nicht gelenkten Achse 11 des Anhängers 3.
Die Ermittlung des Ist-Lenkwinkel 13 des Anhängers 3 erfolgt
bevorzugt über einen nicht gezeigten Winkelsensor, der
an der Kupplung 12 angeordnet ist. Gegebenenfalls sind
die geometrischen Abmessungen der Glieder 1, 3,
also auch die effektiven Längen 6, in einem Steuergerät
des jeweiligen Gliedes 1, 3 hinterlegt, welche
beim Zusammenstellen des Fahrzeuggespanns miteinander verbunden
werden, was über Kabel oder Licht- oder Funkwellen erfolgen
kann und dauerhaft oder nur zur Übertragung der benötigten
Daten bestehen kann. Bevorzugt ist in dem Zugfahrzeug 1 ein Steuergerät
angeordnet, das die Ermittlung sämtlicher Soll-Lenkwinkel übernimmt.
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Das
Fahrzeuggespann in 2 verfügt gegenüber
dem Fahrzeuggespann aus 1 um ein weiteres Glied, dem
Drehschemel 14 und setzt sich somit aus einem Zugfahrzeug 1,
dem mit dem Zugfahrzeug drehbar gekoppelten Drehschemel 14 und
einem mit dem Drehschemel 14 drehbar gekoppelten Anhänger 3 zusammen.
Das Zugfahrzeug 1 verfügt über vier Achsen 10, 11,
von welchen drei Lenkachsen 10 sind und eine eine nicht
gelenkte Achse 11 ist. Die Räder des Einspurmodells
des Zugfahrzeugs 1 sind schraffiert dargestellt. Der Anhänger 3 verfügt über
zwei zu einer Doppelachse zusammengefasste nicht gelenkte Achsen 11.
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Die
effektive Länge 6 des Zugfahrzeugs 1 ist
hier der Abstand zwischen dem ersten Punkt 7 des Zugfahrzeugs 1,
in dem sich die vorderste Lenkachse 10 mit der Längsachse 5 des
Zugfahrzeugs 1 schneidet und dem zweiten Punkt 8,
in welchem der Drehpunkt 9 des Zugfahrzeugs 1 senkrecht
auf dessen Längsachse 5 projiziert ist. Die effektive
Länge 6 des Drehschemels 14 ist hier
der Abstand des ersten Punktes 7 des Drehschemels 14,
in welchem sich die Kupplung 12 des Drehschemels 14 mit
dem Zugfahrzeug 1 befindet und des zweiten Punktes des
Drehschemels 8, in welchem der Drehpunkt 9 des
Drehschemels senkrecht auf dessen Längsachse 5 projiziert
ist. Die effektive Länge 6 des Anhängers 3 ist
hier der Abstand zwischen dem ersten Punkt 7 des Anhängers 3,
welcher auf der Kupplung 12 des Anhängers 3 mit
dem Drehschemel 14 liegt und dem zweiten Punkt 8 des
Anhängers 3, in welchem der Drehpunkt 9 des
Anhängers 3 senkrecht auf dessen Längsachse 5 projiziert
ist. Somit entspricht der erste Punkt 7 des Anhängers 3 dem
zweiten Punkt 8 des Drehschemels 14. Die effektive
Kupplungslänge 15 des Zugfahrzeugs 1 ist
hier der Abstand zwischen dem zweiten Punkt 8 des Zugfahrzeugs 1 und
einem dritten Punkt 16, in welchem das Zugfahrzeugs 1 mit
dem Drehschemel 14 gekoppelt ist.
-
Das
Vorgabeglied ist in 2 der Anhänger 3,
für welchen der Soll-Lenkwinkel über die Bahnkurve 4 vorgegeben
wird. Die Geschwindigkeit des Fahrzeuggespanns wird über
einen nicht gezeigten Geschwindigkeitssensor ermittelt und die Ist-Lenkwinkel 13 der
Glieder werden über nicht gezeigte Winkelsensoren ermittelt.
Die effektiven Längen 6 des Anhängers,
des Zugfahrzeugs 1 und des Drehschemels 14, sowie
die effektive Kupplungslänge 15 des Zugfahrzeugs 1 sind
bevorzugt in dem ebenfalls nicht gezeigten Steuergerät
hinterlegt. Da der zweite Punkt 8 des Drehschemels 14 in
der Kupplung 12 mit dem Anhänger 3 liegt,
verfügt der Drehschemel 14 über keine
effektive Kupplungslänge. Somit sind alle Größen
zur Ermittlung des Soll-Lenkwinkel des Drehschemels 14 bekannt,
wobei der Drehschemel 14 das vordere Glied bildet, da dieser
näher an dem lenkbaren Glied, dem Zugfahrzeug 1,
in dem Fahrzeuggespann angeordnet ist als der Anhänger 3,
welcher folglich das hintere Glied bildet.
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Wenn
der Soll-Lenkwinkel des Drehschemels 14 bekannt ist, sind
auch alle Größen zur Bestimmung des Soll-Lenkwinkels
des Zugfahrzeugs 1 bekannt, welches hierbei nun das vordere
Glied bildet, da es das lenkbare Glied ist. Der Drehschemel 14 bildet
folglich das hintere Glied.
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Der
ermittelte Soll-Lenkwinkel gilt für das Rad des Einspurmodells
des Zugfahrzeugs 1, welches auf derjenigen Lenkachse 10 liegt,
die zur Festlegung der effektiven Länge des Zugfahrzeugs 1 herangezogen wird,
was hier auf die vorderste Lenkachse 10 zutrifft. Anhand
dieses Soll-Lenkwinkels, sind über die Kinematik der Lenkung 2 und über
die Abstände der Lenkachsen 10 die einzelnen Radeinschlagwinkel
der an den Lenkachsen 10 angeordneten gelenkten Räder
bestimmbar.
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3 zeigt
ein viergliedriges Fahrzeuggespann mit einem Zugfahrzeug 1 und
drei gelenkig hintereinander gekoppelten Anhängern 3,
wobei das Zugfahrzeug 1 angetrieben ist und als lenkbares
Glied über eine als Knicklenkung ausgeführte Lenkung 2 verfügt,
mittels welcher der als Vorgabeglied dienende dritte Anhänger 3 entlang
der Bahnkurve 4 lenkbar ist. Der erste Anhänger 3 ist
unmittelbar mit dem Zugfahrzeug 1 gelenkig gekoppelt, der
zweite Anhänger 3 ist unmittelbar mit dem ersten
Anhänger 3 gelenkig gekoppelt und der dritte Anhänger 3 ist
unmittelbar mit dem zweiten Anhänger 3 gekoppelt.
Das Zugfahrzeug 1 kann dabei beispielsweise ein Radlader
sein, und an die freie Kupp lung 12 des dritten Anhängers 3 sind
bei Bedarf weitere Anhänger ankoppelbar. Die effektive
Länge 6 des Zugfahrzeugs 1 ist der Abstand
zwischen dem ersten Punkt 7, welcher der Knickpunkt 17 der
Lenkung 2 ist und dem zweiten Punkt 8, in welchen
der Drehpunkt 9 des Zugfahrzeugs 1 auf dessen
Längsachse 5 senkrecht projiziert ist. Die effektive
Kupplungslänge 15 des Zugfahrzeugs 1 ist
der Abstand zwischen dem zweiten Punkt 8 und dem dritten
Punkt 16, in welchem das Zugfahrzeug 1 mit dem
ersten Anhänger 3 gekoppelt ist. Die effektive
Länge 6 des ersten Anhängers 3 ist
der Abstand der ersten Punktes 7 des Anhängers 3,
in welchem dieser mit dem Zugfahrzeug 1 gekoppelt ist und
des zweiten Punktes 8 des Anhängers 3,
in welchen der Drehpunkt 9 des Anhängers 3 auf
dessen Längsachse 5 projiziert ist. Die effektive
Kupplungslänge 15 des ersten Anhängers 3 ist
der Abstand des zweiten Punktes 8 und des dritten Punktes 16 dieses
Anhängers 3, in welchem er mit dem zweiten Anhänger 3 gekoppelt
ist. Da die Anhänger 3 über gleiche geometrische
Abmessungen verfügen, entsprechen die effektiven Längen 6 und effektive
Kupplungslängen 15 des zweiten und dritten Anhängers 3 denen
des ersten Anhängers 3.
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Der
dritte Anhänger 3 dient als das Vorgabeglied des
Fahrzeuggespanns, wodurch der Soll-Lenkwinkel des dritten Anhängers 3 über
die Bahnkurve 4 direkt vorgegeben wird. Dieser muss zwischen
den Längsachsen 5 des zweiten und dritten Anhängers 3 vorliegen,
damit der dritte Anhänger 3 entlang der Bahnkurve 4 während
einer Vorwärts- oder Rückwärtsbewegung
des Fahrzeuggespanns gelenkt wird. Mittels nicht gezeigter Winkelsensoren
werden die momentan zwischen Gliedern 1, 3 anliegenden
Ist-Lenkwinkel 13 bestimmt, und mittels eines nicht gezeigten
Geschwindigkeitssensors wird die Geschwindigkeit des Fahrzeuggespanns
bestimmt, wodurch alle Größen zur Bestimmung des
Soll-Lenkwinkel des zweiten Anhängers 3 bekannt
sind. Dabei bildet der zweite Anhänger 3 das vordere
Glied und der dritte Anhänger 3 das hintere Glied, da
letzterer als Vorgabeglied dient, beziehungsweise da der zweite
Anhänger 3 in dem Fahrzeuggespann näher
an dem lenkbaren Glied angeordnet ist.
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Wenn
der Soll-Lenkwinkel des zweiten Anhängers 3 bekannt
ist, sind mit den Ist-Lenkwinkel 13 und der Geschwindigkeit
des Fahrzeuggespanns alle Größen zur Bestimmung
des Soll-Lenkwinkel des ersten Anhängers 3 bekannt.
Dieser muss an dem ersten Anhänger 3 anliegen,
damit der Soll-Lenkwinkel des zweiten Anhängers 3 bei
einer Bewegung des Fahrzeuggespanns an den zweiten Anhänger 3 angelegt
wird und der vorgegebene Soll-Lenkwinkel des dritten Anhängers 3 an
den dritten Anhänger 3 angelegt wird. Bei der
Bestimmung des Soll-Lenkwinkels des ersten Anhängers 3 dient
nun der erste Anhänger 3 als vorderes Glied und
der zweiten Anhänger 3 als hinteres Glied, da
letzter in dem Fahrzeuggespann näher an dem Vorgabeglied
angeordnet ist.
-
Sobald
der Soll-Lenkwinkels des ersten Anhängers 3 bekannt
ist, kann mit den Ist-Lenkwinkel 13 und der Geschwindigkeit
des Fahrzeuggespanns der Soll-Lenkwinkel des Zugfahrzeugs 1 ermittelt
werden, wobei das Zugfahrzeug 1 als vorderes Glied und
der erste Anhänger 3 hintere Glied dient, da das
Zugfahrzeug 1 das lenkbare Glied bildet. Die Lenkung 2 des
Zugfahrzeugs 1 ist als Knicklenkung ausgeführt,
wodurch der Soll-Lenkwinkel des Zugfahrzeugs 1 direkt an
der Lenkung 2 angelegt werden kann, damit sich die Soll-Lenkwinkel
zur Lenkung des dritten Anhängers 3 entlang der
Bahnkurve 4 zwischen der Zugmaschine 1 und dem ersten
Anhänger 3 sowie zwischen den Anhängern 3 einstellen.
-
4 zeigt
ein zweigliedriges Fahrzeuggespann, bestehend aus einer als lenkbares
Glied dienenden Zugmaschine 1 und einem als Vorgabeglied
dienenden Anhänger 3 vom Typ eines Aufliegers,
welcher rückwärts entlang einer Anzahl vorgegebener
Bahnkurven zu einem Endpunkt 18 bewegt werden soll. Die
Bahnkurven sind hierbei zu einer Trajektion 19 zusammengefasst,
und die Position des Endpunktes 18 ist durch die fixe Laderampe 20 definiert.
Der Endzustand des Fahrzeuggespanns ist ebenfalls vorgegeben, was
durch den angedeuteten Umriss eines sich am Endpunkt 18 befindlichen
Fahrzeugge spanns verdeutlicht ist. Er beinhaltet dabei die Position
und Lage des Anhängers 3 gegenüber der
Laderampe 20 und die Lage des Zugfahrzeugs 1 gegenüber
dem Anhänger 3.
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Die
Ermittlung der Soll-Lenkwinkel der Glieder 1, 3 des
Fahrzeuggespanns aus 4 erfolgt entsprechend der Ermittlung
der Soll-Lenkwinkel der Glieder 1, 3 des Fahrzeuggespanns
aus 1. Dabei ermittelt das nicht gezeigte Steuergerät
des Fahrzeuggespanns anhand der Trajektion 19 und den geometrischen
Abmessungen des Fahrzeuggespanns einen Fahrraum 21, innerhalb
dessen sich das Fahrzeuggespann bei einer Fahrt entlang der Trajektion 20 befindet. Über
Hindernissensoren 22 tastet das Steuergerät die
Umgebung ab und prüft, ob sich innerhalb des Fahrraums 21 Hindernisse 23 befinden. Über
diese Hinderniserkennung ist auch die Laderampe 20 erfassbar,
wodurch die Position des Fahrzeuggespanns gegenüber der
Laderampe 20 und somit die Position des Endpunktes 18 bestimmbar
ist. Falls innerhalb des Fahrraums 21 Hindernisse 23 erkannt
werden, ermittelt das Steuergerät eine Ausweichtrajektion 24 für
welche anschließend ebenfalls die Soll-Lenkwinkel des Fahrzeuggespanns
und daraus ein nicht gezeigter neuer Fahrraum ermittelt wird und
geprüft wird, ob sich darin weiterhin Hindernisse 23 befinden.
Falls dies der Fall ist, können so lange weitere Ausweichtrajektionen 24 bestimmt
werden, bis keine Hindernisse 23 mehr in dem jeweiligen
neu bestimmten Fahrraum vorhanden sind.
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Bei
der Ermittlung der Soll-Lenkwinkel prüft das Steuergerät,
ob die ermittelten Soll-Lenkwinkel vorgegebene Grenzwerte überschreiten.
Falls dies der Fall ist, wird der Wert des betroffenen Soll-Lenkwinkels, durch
den Wert des Grenzwertes ersetzt und die Bestimmung der von diesem
Soll-Lenkwinkel abhängigen weiteren Soll-Lenkwinkel erfolgt
auf Basis des Grenzwertes. Falls dabei ein Differenzwert zwischen
dem Soll-Lenkwinkel und dem Grenzwert zu groß ist, leitet
das Steuergerät bevorzugt eine Neuausrichtung des Fahrzeuggespanns
ein, bei welcher das Fahrzeuggespann so lange unter sehr kleinen Radeinschlagswinkeln vorwärts
bewegt wird, bis entweder durch die Hindernissensoren 22 ein
Hindernis 23 vor dem Zugfahrzeug 1 erkannt wird
oder bis der Ist-Lenkwinkel 13 des Anhängers 3 einen
vorgegebenen weiteren Grenzwertes unterschreiten.
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5 zeigt
ein weiteres zweigliedriges Fahrzeuggespann mit einem angetriebenen
Zugfahrzeug 1 als ein lenkbares Glied und mit einem Anhänger 3 als
ein Vorgabeglied, welches entlang mehreren zu einer Trajektion 19 zusammengefassten
Bahnkurven gelenkt werden soll. Dabei wird der Soll-Lenkwinkel des
Anhängers 3 anhand eines lotrechten Abstandes
des Anhängers 3 von der Trajektion 19,
anhand einer Krümmung der Trajektion 19 mit einem
Krümmungsradius 28 in einem Lotdurchstoßpunkt 25 und
anhand eines Winkels 29 zwischen der Längsachse 5 des
Anhängers 3 und einer Tangente der Trajektion 19 in
einem Vorschaupunkt 26 bestimmt. Anschließend
kann die Ermittlung des Soll-Lenkwinkels des Zugfahrzeugs 1 analog
zu der Ermittlung des Soll-Lenkwinkel des Zugfahrzeugs 1 aus 1 erfolgen.
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Der
lotrechte Abstand des Vorgabegliedes zu der Trajektion, ist hierbei
der Abstand zwischen dem Lotdurchstoßpunkt 25 und
dem zweiten Punkt 8 auf der Längsachse des Vorgabegliedes,
in diesem Falle des Anhängers 3, in welchen der
Drehpunkt 9 des Anhängers 3 senkrecht
projiziert ist. Der Lotdurchstoßpunkt 25 ist derjenige
Punkt auf der Trajektion 19 durch welchen eine Orthogonale
der Trajektion 19 verläuft, die den zweiten Punkt 8 des
Vorgabegliedes schneidet. Der Vorschaupunkt 26 ist um eine
vorgegebenen Wegstrecke 27 auf der Trajektion von dem Lotdurchstoßpunkt 25 beabstandet.
-
Bevorzugt
ist in den 1 bis 5 das Steuergerät
in dem Zugfahrzeug 1 angeordnet, kann sich jedoch grundsätzlich
in einem beliebigen Glied 1, 3, 14 des
Fahrzeuggespanns befinden. Es können auch mehrere Steuergeräte
in einem Glied 1, 3, 14 oder in den Gliedern 1, 3, 14 des
Fahrzeuggespanns ver teilt angeordnet sein, welche die Soll-Lenkwinkel
des Fahrzeuggespanns gemeinsam, vorzugsweise arbeitsteilig bestimmen.
-
Generell
kann der Soll-Lenkwinkel des lenkbaren Gliedes, wie beschrieben,
durch Bestimmung der einzelnen Soll-Lenkwinkel der zwischen dem
lenkbaren Glied und dem Vorgabeglied angeordneten Glieder erfolgen,
wozu für jedes der Glieder die in Anspruch 3 vorgeschlagene
Gleichung mit den für dieses Glied spezifischen Werten,
wie beispielsweise der effektiven Länge oder der Ist-Lenkwinkel,
gelöst wird. Da die Soll-Lenkwinkel der Glieder dabei direkt
voneinander abhängig sind, können die sich in
den spezifischen Werten unterscheidenden Gleichungen mathematisch
auch zu einer einzigen Gleichung zusammengefasst werden, beispielsweise
indem die spezifische Gleichung zur Berechnung des Soll-Lenkwinkels
des hinteren Gliedes in die spezifische Gleichung zur Berechung
des Soll-Lenkwinkels des vorderen Gliedes eingesetzt wird. Mittels
dieser zusammengefassten Gleichung ist dann der Soll-Lenkwinkel
des gelenkten Gliedes direkt aus dem vorgegebenen Soll-Lenkwinkel
des Vorgabegliedes und aus den spezifischen Werten der Glieder bestimmbar.
Da dies jedoch lediglich eine mathematische Zusammenfassung der
in dem vorgeschlagenen Verfahren angegebenen Gleichungen darstellt,
ist dies ausdrücklich auch im Sinne der Erfindung.
-
- 1
- Zugfahrzeug
- 2
- Lenkung
- 3
- Anhänger
- 4
- Bahnkurve
- 5
- Längsachse
- 6
- effektive
Länge
- 7
- erster
Punkt
- 8
- zweiter
Punkt
- 9
- Drehpunkt
- 10
- Lenkachse
- 11
- nicht
gelenkte Achse
- 12
- Kupplung
- 13
- Ist-Lenkwinkel
- 14
- Drehschemel
- 15
- effektive
Kupplungslänge
- 16
- dritter
Punkt
- 17
- Knickpunkt
- 18
- Endpunkt
- 19
- Trajektion
- 20
- Laderampe
- 21
- Fahrraum
- 22
- Hindernissensor
- 23
- Hindernis
- 24
- Ausweichtrajektion
- 25
- Lotdurchstoßpunkt
- 26
- Vorschaupunkt
- 27
- Wegstrecke
- 28
- Krümmungsradius
- 29
- Winkel
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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-
Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 19806655
A1 [0002]
- - DE 10322828 B4 [0003]
- - DE 102005043470 A1 [0004]
- - DE 102006035021 A1 [0004]
- - DE 10128792 B4 [0025]
- - DE 102004048530 A1 [0028]
