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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln eines Kopplungs-Zustandes einer Anhängerkupplung, eine Zustands-Ermittlungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens sowie ein Fahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug, mit einer derartigen Zustands-Ermittlungsanordnung.
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Soll ein Anhänger über eine Anhängerkupplung an ein Zugfahrzeug angekuppelt werden, d.h. schwenkbar damit verbunden werden, ist die korrekte Verriegelung der Anhängerkupplung zu prüfen, d.h. ob ein verriegelter Zustand der Anhängerkupplung auch tatsächlich vorliegt. Bereits bestehende Systeme machen dies mit einer Kamera, indem anhand des aufgenommenen Bildes direkt festgestellt wird, ob eine bestehende Verbindung vorliegt. Im Nutzfahrzeug ist die Anhängerkupplung jedoch unter dem Fahrzeug bzw. unter dem Anhänger angebracht, sodass eine zusätzliche Kamera zum vollständigen Einsehen der Anhängerkupplung angebracht werden müsste.
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Weiterhin sind Stellungs-Sensoren bzw. Verriegelungssensoren bekannt, mit denen geprüft wird, ob der jeweilige Verriegelungsmechanismus geschlossen ist. Dies reicht jedoch nicht aus, um sicher festzustellen, ob eine schwenkbare Verbindung tatsächlich vorliegt, da z.B. bei einer Bolzenkupplung die Zugöse bspw. aus dem Zugmaul springen kann, oder das Zugmaul verriegelt bevor die Zugöse richtig sitzt. Bei einem manuell betriebenen Fahrzeug kann das tatsächliche Vorliegen der schwenkbaren Verbindung vom Fahrer manuell geprüft werden. In einem vollautomatisierten Fahrzeug ist dies jedoch nicht möglich und auch im manuell betriebenen Fahrzeug kann einen solcher Prüfschritt vom Fahrer ausgelassen werden.
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Aus dem Stand der Technik ist dazu gemäß
US 20200361397 A1 bekannt, mittels einer Kamera, eines LIDAR-Sensors, eines Radar-Sensors oder eines Ultraschall-Sensors das korrekte Ankoppeln eines Anhängers bei für einen PKW zu ermitteln. Bei einem PKW kann die jeweilige Sensorik dabei wie beschrieben die Kupplungselemente der Anhängerkupplung erfassen. Bei einem LKW ist dies jedoch nicht immer möglich, so dass lediglich durch den Rückgriff auf die jeweilige Sensorik nicht wie in
US 20200361397 A1 ermittelt werden kann, ob eine korrekte schwenkbare Verbindung vorliegt.
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In
DE 10 2020 103 099 A1 und
DE 10 2020 102 667 A1 wird jeweils ein Ankoppel-Unterstützungssystem beschrieben, bei dem eine Kamera auf die Kupplungskugel ausgerichtet ist, um den Annäherungsvorgang zwischen dem Zugfahrzeug und dem Anhänger zu steuern. Dabei wird ein Fahrzeugkurs bestimmt und dieser anschließend abgefahren. Eine Validierung anhand ein oder mehrerer Sensor-Signale, ob der Ankoppelvorgang tatsächlich geklappt hat bzw. eine verriegelte Stellung der Anhängerkupplung tatsächlich vorliegt, ist dabei nicht vorgesehen. Auch in der
DE 10 2014 003 953 A1 wird ein Assistenzsystem zur Kopplung eines Anhängers an ein Zugfahrzeug beschrieben, wobei dazu eine Kamera verwendet wird, die beim Rückwärtsfahren die Lage der Öse an der Deichsel des Anhängers ermittelt. Daraus wird dann eine Trajektorie ermittelt, entlang derer sich das Zugfahrzeug an den Anhänger annähert, wobei keine Überprüfung erfolgt, ob sich die Anhängerkopplung im verriegelten Zustand befindet.
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In
DE 10 2019 007 662 A1 wird ferner beschrieben, wie ein Zugfahrzeug und ein Anhänger auf die richtige Höhe eingestellt werden, wobei dazu auf Sensor-Signale einer Kamera, eines LIDAR-Sensors, eines Radar-Sensors oder eines Ultraschall-Sensors zurückgegriffen wird. In
DE 10 2018 122 224 A1 ist eine Überwachungseinheit zur Kopplung von Zugfahrzeug und Anhänger beschrieben, wobei dazu die Fahrzeugbewegung überwacht wird. Dazu werden von einer Sensor-Einrichtung Bewegungsinformationen des Zugfahrzeugs oder des Anhängers ausgewertet. Ob eine korrekte Kopplung erfolgt ist, wird jedoch nicht geprüft
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In
EP 1 580 043 B1 wird ferner beschrieben, dass das Zugmaul beim Anhängen eines Deichselanhängers an das Zugfahrzeug mittels einer einzelnen Sensor-Einrichtung überwacht wird, durch die ein den mechanischen Kopplungs-Zustand des Anhängers signalisierendes Signal generierbar ist. Falls keine korrekte Kopplung vorliegt, wird die Bremse von Zugfahrzeug und/oder Anhänger eingelegt. In
EP 0 794 110 B1 wird ferner eine Verriegelungsanzeige über einen Sensor beschrieben, der misst, wann sich der Verriegelungsmechanismus in einer geschlossenen Stellung befindet. In
DE 10 2020 115 065 A1 erfolgt eine Ermittlung einer Position eines Sensorstifts an der Anhängerkupplung, um den Kupplungs-Zustand zu ermitteln.
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In
DE 10 2004 029 129 A1 wird ferner ein Bildsensor einer Kamera beschrieben, der das Bewegen eines der Anhängerkupplung zugeordneten Verschlusselements überwacht. Weist das Verschlusselement darauf hin, dass die Anhängerkupplung verriegelt ist, wird das Zugfahrzeug eingebremst. Wird eine Anhängerkupplung mit einem Sensor zur Detektion des Öffnungszustandes der Anhängerkupplung verwendet, kann das Zugfahrzeug auch dann eingebremst werden, wenn anhand dieses Sensors ein verriegelter Zustand ermittelt wird. Dabei werden jedoch nicht beide Sensoren in Kombination miteinander verwendet, um den tatsächlichen Kupplungs-Zustand zu ermitteln.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Zustands-Ermittlungsanordnung bereitzustellen, mit denen eine zuverlässige Ermittlung und Überwachung eines Kupplungs-Zustandes einer Anhängerkupplung erfolgen kann. Aufgabe ist weiterhin, ein Fahrzeug bereitzustellen.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren, eine Zustands-Ermittlungsanordnung sowie ein Fahrzeug gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Die Unteransprüche geben bevorzugte Weiterbildungen an.
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Erfindungsgemäß ist demnach ein Verfahren zum Überwachen oder Ermitteln eines Kopplungs-Zustandes einer Anhängerkupplung zwischen einem Zugfahrzeug und einem Anhänger vorgesehen, wobei in einem verriegelten Zustand der Anhängerkupplung eine schwenkbare Verbindung zwischen einem zugfahrzeugseitigen Kupplungselement an dem Zugfahrzeug und einem anhängerseitigen Kupplungselement an dem Anhänger ausgebildet ist, vorzugsweise ohne, dass eine abstandsverändernde Relativbewegung zwischen dem Zugfahrzeug und dem Anhänger stattfinden kann, wobei mindestens die folgenden Schritte vorgesehen sind:
- - Ermitteln einer Kopplungs-Information, wobei die Kopplungs-Information in Abhängigkeit einer Stellung eines Verriegelungsmechanismus der Anhängerkupplung und/oder eines Zugfahrzeug-Rucks und/oder eines Anhänger-Rucks angibt, ob sich die Anhängerkupplung in dem verriegelten Zustand befinden könnte oder nicht, wobei der Verriegelungsmechanismus ausgebildet ist, in seiner geschlossenen Stellung bei korrekter Positionierung der Kupplungselemente zueinander, eine schwenkbare Verbindung zwischen den Kupplungselemente herzustellen bzw. beizubehalten;
- - Ermitteln einer Positionierungs-Information, wobei die Positionierungs-Information in Abhängigkeit von Sensor-Signalen einer wellenbasierten Sensoreinrichtung angibt, ob sich die Anhängerkupplung in dem verriegelten Zustand befinden könnte oder nicht, wobei anhand der Sensor-Signale der wellenbasierten Sensoreinrichtung Lageinformationen bezüglich eines damit erfassten Objektes, das insbesondere an dem Ausbilden der schwenkbaren Verbindung beteiligt ist, ermittelt und daraus abgeleitet wird, ob sich die Anhängerkupplung in dem verriegelten Zustand befinden könnte oder nicht; und
- - Ermitteln eines Kopplungs-Ergebnisses sowohl in Abhängigkeit der Kopplungs-Information als auch in Abhängigkeit der Positionierungs-Information, wobei das Kopplungs-Ergebnis angibt, ob eine schwenkbare Verbindung zwischen dem Zugfahrzeug und dem Anhänger über die Anhängerkupplung ausgebildet wird oder nicht ausgebildet wird bzw. ob tatsächlich eine verriegelte Stellung der Anhängerkupplung vorliegt.
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Vorteilhafterweise wird also auf mindestes zwei unabhängig voneinander und auch unterschiedlich wirkende Messprinzipien zurückgegriffen, um den Kopplungs-Zustand der Anhängerkupplung zu validieren. Dadurch wird sichergestellt, dass aus einer falsch ermittelten Kopplungs-Information kein falscher Kopplungs-Zustand ausgegeben wird, da erst dann, wenn auch die Positionierungs-Information auf denselben Kopplungs-Zustand hinweist mit hoher Sicherheit von einem korrekten Kopplungs-Ergebnis ausgegangen werden kann. Demnach können die Informationen, Kopplungs-Information und Positionierungs-Information, gegenseitig plausibilisiert werden und erst dann ein endgültiges Kopplungs-Ergebnis ausgegeben werden. Vorzugsweise ist also vorgesehen, dass das Kopplungs-Ergebnis angibt, dass eine schwenkbare Verbindung zwischen dem Zugfahrzeug und dem Anhänger mit hoher Wahrscheinlichkeit ausgebildet wird, wenn sowohl die Kopplungs-Information als auch die Positionierungs-Information angeben, dass sich die Anhängerkupplung in dem verriegelten Zustand befindet und sonst nicht.
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Vorzugsweise wird dazu auf eine wellenbasierte Sensor-Einrichtung zurückgegriffen, d.h. eine Sensoreinrichtung, die Wellen bzw. Strahlung im sichtbaren und unsichtbaren Wellenlängenbereich auswertet, beispielsweise sichtbares Licht durch eine Kamera, Laserstrahlung bei einem LIDAR-Sensor, Radar-Strahlung bei einem Radar-Sensor und Ultraschall-Strahlung bei einem Ultraschall-Sensor. All diese wellenbasierten Sensor-Einrichtungen erlauben es, eine Lageinformation bezüglich eines Objektes in der Umgebung, das an der schwenkbaren Verbindung beteiligt ist, zu ermitteln.
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Vorzugsweise ist dazu vorgesehen, dass das Ermitteln der Positionierungs-Information die Schritte aufweist:
- - Erfassen mindestens eines Objekts in einer Umgebung durch die wellenbasierte Sensor-Einrichtung und Ausgeben von Sensor-Signalen, wobei die wellenbasierte Sensor-Einrichtung an dem Zugfahrzeug oder dem Anhänger angeordnet ist, d.h. es wird ein Abbild des Objektes geschaffen und in den Sensor-Signalen zur weiteren Verarbeitung ausgegeben;
- - Ermitteln einer Lageinformation des erfassten Objekts, insbesondere einer Ist-Position und/oder einer Ist-Ausrichtung des erfassten Objekts relativ zu der wellenbasierten Sensor-Einrichtung oder relativ zu dem Zugfahrzeug oder dem Anhänger, an dem die wellenbasierte Sensor-Einrichtung angeordnet ist,
wobei das mindestens eine erfasste Objekt das Zugfahrzeug und/oder der Anhänger ist oder ein damit verbundenes Objekt in der Umgebung, das an dem Ausbilden der schwenkbaren Verbindung beteiligt ist, beispielsweise das zugfahrzeugseitige Kupplungselement und/oder das anhängerseitige Kupplungselement.
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Die wellenbasierte Sensoreinrichtung kann dazu beispielsweise Bestandteil eines bestehenden Fahrerassistenzsystems im Fahrzeug sein, beispielsweise einer Rückfahrassistenz, so dass für diese plausibilisierende Überwachung der schwenkbaren Verbindung durch Ermittlung der Positionierungs-Information keine weitere Sensorik im Fahrzeug zu installieren ist. Insbesondere ist dabei vorgesehen, dass die Kopplungselemente am Zugfahrzeug und/oder am Anhänger nicht zwangsläufig im Erfassungsbereich der wellenbasierten Sensor-Einrichtung liegen, da die Ist-Position und/oder die Ist-Ausrichtung durch geometrische Betrachtungen aus z.B. der Ist-Position und/oder der Ist-Ausrichtung des Zugfahrzeuges bzw. des Anhängers rekonstruiert werden können. Allgemein kann daher vorgesehen sein, dass für den Fall, dass ein Objekt in der Umgebung, das an dem Ausbilden der schwenkbaren Verbindung beteiligt ist, nicht oder nicht vollständig von der wellenbasierten Sensor-Einrichtung erfasst werden kann, die Lageinformationen dieses Objektes aus den Lageinformationen bezüglich eines damit verbundenen erfassten Objektes in der Umgebung abgeleitet werden. Daher ist keine wellenbasierte Sensor-Einrichtung im Bereich der Anhängerkupplung explizit vorzusehen, die die Anhängerkupplung bzw. alle Kupplungselemente vollständig einsehen kann.
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Vorzugsweise ist weiterhin vorgesehen, dass das Ermitteln der Positionierungs-Information ferner die Schritte aufweist:
- - Einlesen einer dem erfassten Objekt zugeordneten Soll-Position und/oder einer dem erfassten Objekt zugeordneten Soll-Ausrichtung, wobei die Soll-Position und/oder die Soll-Ausrichtung angeben, wie das jeweils zugeordnete Objekt in dem verriegelten Zustand der Anhängerkupplung relativ zu der wellenbasierten Sensor-Einrichtung oder relativ zu dem Zugfahrzeug oder dem Anhänger, an dem die wellenbasierte Sensor-Einrichtung angeordnet ist, positioniert und/oder ausgerichtet ist;
- - Ermitteln der Positionierungs-Information in Abhängigkeit davon,
- -- ob die ermittelte Ist-Position für das jeweils erfasste Objekt mit der Soll-Position für das jeweils erfasste Objekt und/oder
- -- ob die ermittelte Ist-Ausrichtung für das jeweils erfasste Objekt mit der Soll-Ausrichtung für das jeweils erfasste Objekt übereinstimmen oder davon abweichen,
wobei die Positionierungs-Information vorzugsweise angibt, dass sich die Anhängerkupplung in dem verriegelten Zustand befinden könnte, wenn die ermittelte Ist-Position mit der Soll-Position und/oder die ermittelte Ist-Ausrichtung mit der Soll-Ausrichtung für das jeweils erfasste Objekt übereinstimmen. Vorteilhafterweise findet also ein einfach durchführbarer Ist-Soll-Abgleich statt, um den Kopplungs-Zustand aus den Sensor-Signalen der wellenbasierten Sensor-Einrichtung bzw. aus dem Abbild des Objektes zu ermitteln bzw. abzuleiten.
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Weiterhin kann vorgesehen sein, dass das Ermitteln der Positionierungs-Information ferner den Schritt aufweist:
- - Ermitteln der Positionierungs-Information in Abhängigkeit davon,
- -- ob und inwieweit sich die ermittelte Ist-Position und/oder die ermittelte Ist-Ausrichtung und/oder die ermittelte Lageinformation des erfassten Objektes verändern, wenn sich das Zugfahrzeug (oder der Anhänger) bewegt, und/oder gleichwirkend damit
- -- ob aus der ermittelten Ist-Position und/oder der ermittelten Ist-Ausrichtung und/oder der ermittelten Lageinformation eine Relativ-Bewegung zwischen dem Zugfahrzeug und dem Anhänger resultiert,
wobei die Positionierungs-Information vorzugsweise angibt, dass sich die Anhängerkupplung in dem verriegelten Zustand befinden könnte, wenn sich die ermittelte Ist-Position und/oder die ermittelte Ist-Ausrichtung und/oder die ermittelte Lageinformation des erfassten Objektes nicht verändern, wenn sich das Zugfahrzeug bewegt, und/oder keine Relativ-Bewegung zwischen dem Zugfahrzeug und dem Anhänger vorliegt. Vorteilhafterweise kann aus den Sensor-Signalen der wellenbasierten Sensor-Einrichtung also auch darauf geschlossen werden, ob sich das Zugfahrzeug relativ zum Anhänger noch bewegen kann, was zur Validierung der Kopplungs-Information herangezogen werden kann, d.h. um diese zu bestätigen oder nicht zu bestätigen.
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Vorzugsweise ist weiterhin vorgesehen, dass aus der Ist-Position und/oder der Ist-Orientierung und/oder aus der Lageinformation eines erfassten Objektes ein Ist-Abstand und/oder ein Ist-Winkel ermittelt werden, wobei der Ist-Abstand charakterisiert, wie weit das zugfahrzeugseitige Kupplungselement von dem anhängerseitigen Kupplungselement entfernt ist, und der Ist-Winkel charakterisiert, wie das zugfahrzeugseitige Kupplungselement zu dem anhängerseitigen Kupplungselement ausgerichtet ist. Auch darüber kann geometrisch festgestellt werden, ob eine verriegelte Stellung vorliegt bzw. vorliegen könnte oder nicht, wobei dazu beispielsweise ergänzend vorgesehen ist, dass die Positionierungs-Information angibt, dass sich die Anhängerkupplung in dem verriegelten Zustand befinden könnte, wenn der Ist-Abstand einen Soll-Abstand erreicht hat oder diesen unterschreitet. Anhand des Abstandes kann also bereits ermittelt werden, ob der Kopplungszustand vorliegen könnte, wobei das jeweilige Kupplungselement dazu, wie bereits angeführt, nicht zwangsläufig im Erfassungsbereich der Sensor-Einrichtung zu liegen hat, da aus geometrischen Betrachtungen beispielsweise auch ein Ist-Abstand zwischen der Rückseite des Zugfahrzeuges und der Vorderseite des Anhängers darauf hinweist, welcher Abstand zwischen den beiden Kupplungselementen vorliegt. Es ist also auch immer eine Rekonstruktion des relevanten Ist-Abstandes möglich, um den Kopplungs-Zustand abzuschätzen.
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Vorzugsweise kann ergänzend vorgesehen sein, dass für den Fall, dass der Ist-Winkel einen Grenz-Winkel überschreitet, die Positionierungs-Information angibt, dass sich die Anhängerkupplung nicht in dem verriegelten Zustand befindet, wobei der Grenz-Winkel derartig gewählt ist, dass bei einem Überschreiten des Grenz-Winkels ein Ankoppeln des anhängerseitigen Kupplungselementes an das zugfahrzeugseitige Kupplungselement nicht mehr möglich ist. Vorteilhafterweise kann also auch geprüft werden, ob eine Kopplung überhaupt möglich ist unter den gegebenen Lageinformationen.
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Vorzugsweise ist weiterhin vorgesehen, dass die Kopplungs-Information angibt, dass sich die Anhängerkupplung in dem verriegelten Zustand befinden könnte, wenn aus einer Bewegung des Verriegelungsmechanismus der Anhängerkupplung und/oder aus einem Steuersignal eines elektrischen Betätigungsmechanismus zum Betätigen des Verriegelungsmechanismus folgt, dass sich der Verriegelungsmechanismus in einer geschlossenen Stellung befindet. Eine Information über den Kupplungs-Zustand kann also in einfacher Weise aus einem Kupplungs- bzw. Verriegelungssensor abgeleitet werden, der sich an einem der Kupplungselemente befindet.
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Vorzugsweise kann weiterhin vorgesehen sein, dass der Zugfahrzeug-Ruck und/oder der Anhänger-Ruck zum Ermitteln der ersten Kopplungs-Information über
- - einen Geschwindigkeits-Sensor am Zugfahrzeug und/oder am Anhänger und/oder
- - einen Beschleunigungs-Sensor am Zugfahrzeug und/oder am Anhänger ermittelt werden. Ein solcher Geschwindigkeits- bzw. Beschleunigungs-Sensor kann beispielsweise ein Raddrehzahl-Sensor sein, vorzugsweise ein aktiver Raddrehzahl-Sensor, der die Drehzahlen an den jeweiligen Rädern erfasst, wobei aus den Drehzahlen die Geschwindigkeit bzw. die Beschleunigung hergeleitet werden kann. Es sind aber auch andere Sensoren denkbar.
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Daher kann auf bereits bestehende Sensoren zurückgegriffen werden, um auf einen Ruck zu schließen, der ebenfalls darauf hinweisen kann, ob ein Ankuppeln stattgefunden hat. Normalerweise ergibt sich bei einer Berührung der Kupplungselemente eine abrupte Veränderung der Geschwindigkeit bzw. der Beschleunigung am Zugfahrzeug bzw. am Anhänger. Vorzugsweise ist also vorgesehen, dass die Kopplungs-Information angibt, dass sich die Anhängerkupplung in dem verriegelten Zustand befinden könnte, wenn der Zugfahrzeug-Ruck und/oder der Anhänger-Ruck darauf hinweisen, dass das anhängerseitige Kupplungselement das zugfahrzeugseitige Kupplungselement berührt hat, beispielsweise wenn ein festgelegter Ruck-Grenzwert für den jeweilige Ruck erreicht oder überschritten ist.
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Vorzugsweise ist weiterhin vorgesehen, dass die Kopplungs-Information und die Positionierungs-Information nacheinander oder parallel zueinander ermittelt werden. Demnach kann je nach Anwendung flexibel entschieden werden, in welcher Reihenfolge die Informationen ermittelt und ausgewertet werden. Vorzugsweise kann dabei vorgesehen sein, dass die Positionierungs-Information erst dann ermittelt wird, wenn die Kopplungs-Information angibt, dass sich die Anhängerkupplung in dem verriegelten Zustand befinden könnte, oder umgekehrt. Vorteilhafterweise kann dadurch erreicht werden, dass zunächst nur für eine der Möglichkeiten eine Datenaufnahme und Auswertung stattzufinden hat und erst nachfolgend, zum Plausibilisieren bzw. zum Validieren, eine weitere Auswertung von Daten stattfindet.
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Vorzugsweise ist weiterhin vorgesehen, dass wenn sowohl die Kopplungs-Information als auch die Positionierungs-Information angeben, dass sich die Anhängerkupplung in dem verriegelten Zustand befinden könnte, ergänzend ermittelt wird, ob der Zugfahrzeug-Ruck und/oder der Anhänger-Ruck einen festgelegten Ruck-Schwellwert erreichen oder überschreiten, insbesondere innerhalb eines Zeitversatzes nachdem das Zugfahrzeug in Bewegung versetzt wird, und das Kopplungs-Ergebnis angibt, dass eine schwenkbare Verbindung zwischen dem Zugfahrzeug und dem Anhänger ausgebildet ist, wenn der festgelegte Ruck-Schwellwert erreicht wurde. Demnach kann auch nach einem validierten Kupplungs-Zustand nochmals ermittelt werden, ob sich nach dem Anfahren des Zugfahrzeuges der Anhänger zeitversetzt aufgrund eines Spiels in der Kupplung mitgezogen wird.
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Erfindungsgemäß ist weiterhin eine Zustands-Ermittlungsanordnung zum Ermitteln eines Kopplungs-Zustandes einer Anhängerkupplung zwischen einem Zugfahrzeug und einem Anhänger, die mindestens aufweist:
- - einen Stellungs-Sensor zum Ermitteln einer Stellung eines Verriegelungsmechanismus der Anhängerkupplung, und/oder
- - einen Beschleunigungs-Sensor an dem Zugfahrzeug und/oder dem Anhänger zum Ermitteln eines Zugfahrzeug-Rucks und/oder eines Anhänger-Rucks aus der zeitlichen Ableitung der jeweiligen Beschleunigung, und/oder
- - einen Geschwindigkeits-Sensor an dem Zugfahrzeug und/oder dem Anhänger zum Ermitteln eines Zugfahrzeug-Rucks und/oder eines Anhänger-Rucks aus der zweiten zeitlichen Ableitung der jeweiligen Geschwindigkeit,
- - eine wellenbasierte Sensor-Einrichtung zum Erfassen von Objekten in einer Umgebung und zur Ausgabe von Sensor-Signalen, und
- - eine Zustands-Ermittlungseinheit, wobei die Zustands-Ermittlungseinheit ausgebildet ist, das erfindungsgemäße Verfahren auszuführen.
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Ferner ist erfindungsgemäß ein Fahrzeug vorgesehen, insbesondere ein Nutzfahrzeug, das vorzugsweise autonom betrieben werden kann, aus einem Zugfahrzeug und einem Anhänger, wobei zwischen einem zugfahrzeugseitigen Kupplungselement an dem Zugfahrzeug und einem anhängerseitigen Kupplungselement an dem Anhänger über eine Anhängerkupplung eine schwenkbare Verbindung ausgebildet werden kann, wenn ein Verriegelungsmechanismus der Anhängerkupplung in eine geschlossene Stellung gebracht ist, wobei das Fahrzeug ferner eine erfindungsgemäße Zustands-Ermittlungsanordnung zum Ermitteln eines Kopplungs-Zustandes der Anhängerkupplung aufweist. Die Anhängerkupplung kann dabei vorzugsweise als Bolzenkupplung ausgeführt sein, bei der eine Öse an einer Deichsel als anhängerseitiges Kupplungselement über einen Kupplungsbolzen als Verriegelungsmechanismus in einem Zugmaul als zugfahrzeugseitiges Kupplungselement gehalten werden kann, um eine schwenkbare Verbindung auszubilden, oder
- - als Sattelkupplung ausgeführt, bei der ein Königszapfen als anhängerseitiges Kupplungselement über eine Kupplungsklaue als Verriegelungsmechanismus an einer Sattelplatte als zugfahrzeugseitiges Kupplungselement gehalten werden kann, um eine schwenkbare Verbindung auszubilden. Daher ist ein flexibler Einsatz für unterschiedliche Kupplungsarten gegeben.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Figuren näher erläutert. Es zeigen:
- 1a, 1b schematische Ansichten eines Fahrzeuges mit unterschiedlichen Anhängerkupplungen; und
- 2 ein Flussdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Die 1a und 1b zeigen beide schematisiert ein Fahrzeug 1, das aus einem Zugfahrzeug 2 und einem daran angekuppelten Anhänger 3 besteht, wobei eine schwenkbare Verbindung V zwischen beiden über eine Anhängerkupplung 4 ausgebildet wird. In 1a ist der Anhänger 3 ein Deichselanhänger 3a mit einer Deichsel 5a und einer daran angeordneten Öse 5b als anhängerseitiges Kupplungselement 5 und einem Zugmaul 6a mit Kupplungsbolzen 6b als zugfahrzeugseitiges Kupplungselement 6. Die Anhängerkupplung 4 ist demnach nach Art einer Bolzenkupplung 4a ausgeführt, bei der die Öse 5b der Deichsel 5a über den Kupplungsbolzen 6b als Verriegelungsmechanismus 8 in dem Zugmaul 6a gehalten wird und so eine schwenkbare Verbindung V zwischen dem Deichselanhänger 3a und dem Zugfahrzeug 2 ausgebildet wird. Die Deichsel 5a kann dabei je nach Ausführung des Deichselanhängers 3a starr (Starrdeichsel) oder gelenkig (Drehschemel) mit dem Anhängerrahmen verbunden sein.
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In 1b ist der Anhänger 3 ein Sattelanhänger 3b mit einem Königszapfen 5c als anhängerseitiges Kupplungselement 5 und einer Sattelplatte 6c mit einer Kupplungsklaue 6d als zugfahrzeugseitiges Kupplungselement 6. Die Anhängerkupplung 4 ist demnach nach Art einer Sattelkupplung 4b ausgeführt, bei der der Königszapfen 5c über die Kupplungsklaue 6d als Verriegelungsmechanismus 8 an der Sattelplatte 6c gehalten wird und so eine schwenkbare Verbindung V zwischen dem Sattelanhänger 3b und dem Zugfahrzeug 2 (Sattelauflieger) ausgebildet wird. Die beiden Fahrzeuge 1 in 1a und 1b unterscheiden sich demnach insbesondere durch die Art der Anhängerkupplung 4.
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In beiden dargestellten Varianten kann sich die Anhängerkupplung 4 in einem verriegelten Zustand ZV oder in einen entriegelten Zustand ZE befinden, wobei diese beiden Kopplungs-Zustände Z durch eine Verstellung bzw. eine Bewegung des Verriegelungsmechanismus 8, d.h. des Kupplungsbolzens 6b (Bolzenkupplung 4a) bzw. der Kupplungsklaue 6d (Sattelkupplung 4b), z.B. mittels eines elektrischen Betätigungsmechanismus 7 eingestellt werden können. Bei korrekter Positionierung der Öse 5b im Zugmaul 6a bzw. des Königszapfens 5c in der Sattelplatte 6c kann im verriegelten Zustand ZV der Anhängerkupplung 4 eine abstandsverändernde Relativbewegung zwischen dem jeweiligen Anhänger 3 und dem Zugfahrzeug 2 verhindert oder im entriegelten Zustand ZE der Anhängerkupplung 4 entsprechend ermöglicht werden. Dabei sind eine Schwenkbewegung sowie eine aufgrund von Verschleiß der Anhängerkupplung 4 auftretende Relativbewegung zwischen dem Anhänger 3 und dem Zugfahrzeug 2 im Rahmen der Erfindung nicht als abstandsverändernde Relativbewegungen anzusehen.
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Erfindungsgemäß kann der Kopplungs-Zustand Z, der den Zustand der über die Anhängerkupplung 4 ausgebildeten schwenkbaren Verbindung V zwischen dem Zugfahrzeug 2 und dem Anhänger 3 charakterisiert, durch eine Zustands-Ermittlungseinheit 20 in einer Zustands-Ermittlungsanordnung 10 überwacht bzw. festgestellt werden. Dazu wird wie folgt auf zwei unabhängig voneinander ermittelte Informationen, eine Kopplungs-Information KI und eine Positionierungs-Information PI zurückgegriffen:
- Die Zustands-Ermittlungsanordnung 10 kann beispielsweise einen Stellungs-Sensor 10a umfassen, über den direkt ermittelt bzw. direkt überwacht werden kann, in welcher Stellung S sich der Verriegelungsmechanismus 8 (Kupplungsbolzen 6b bzw. Kupplungsklaue 6d) befindet, d.h. in einer geschlossenen Stellung SG oder in einer offenen Stellung SO. In der jeweils geschlossenen Stellung SG, ist der Verriegelungsmechanismus 8 in der Lage, eine schwenkbare Verbindung V zwischen dem anhängerseitigen Kupplungselement 5 und dem zugfahrzeugseitigen Kupplungselement 6 herzustellen und beizubehalten, insofern die Öse 5b bzw. der Königszapfen 5c korrekt im Zugmaul 6a bzw. an der Sattelplatte 6c positioniert sind (entspr. verriegelter Zustand ZV der Anhängerkupplung 4). In der offenen Stellung SO hingegen wird diese schwenkbare Verbindung V nicht beibehalten (entspr. entriegelter Zustand ZE der Anhängerkupplung 4). Der Stellungs-Sensor 10a kann dazu beispielsweise die Bewegung des Verriegelungsmechanismus 8, d.h. des Kupplungsbolzens 6b bzw. der Kupplungsklaue 6d, und/oder Betätigungs-Signale S7 des elektrischen Betätigungsmechanismus 7 überwachen. In Abhängigkeit der vom Stellungs-Sensor 10a ermittelten Stellung S; SG, SO kann in der Zustands-Ermittlungseinheit 20 der Kopplungs-Zustand Z der Anhängerkupplung 4 abgeleitet werden.
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Gemäß einer alternativen oder ergänzenden Ausführung kann vorgesehen sein, dass die Zustands-Ermittlungsanordnung 10 einen Beschleunigungs-Sensor 10b und/oder einen Geschwindigkeits-Sensor 10c umfasst bzw. aufweist, die am Zugfahrzeug 2 und/oder am Anhänger 3 angeordnet sind, wobei diese im Fahrzeug 1 bereits vorhanden sein können, beispielsweise als Bestandteil einer anderen Fahrzeug-Einheit. Aus der darüber gemessenen Zugfahrzeug-Beschleunigung a2 und/oder Anhänger-Beschleunigung a3 und/oder Zugfahrzeug-Geschwindigkeit v2 und/oder Anhänger-Geschwindigkeit v3 lässt sich ein Zugfahrzeug-Ruck j2 und/oder ein Anhänger-Ruck j3 (erste zeitliche Ableitung der jeweiligen Beschleunigung a2, a3, zweite zeitliche Ableitung der jeweiligen Geschwindigkeit v2, v3) ermitteln.
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Der Beschleunigungs-Sensor 10b und/oder der Geschwindigkeits-Sensor 10c, die in 1 lediglich schematisiert dargestellt sind, können dabei beispielsweise als Raddrehzahl-Sensoren an den einzelnen Rädern des Zugfahrzeuges 2 bzw. des Anhängers 3 ausgeführt sein, die die Drehzahlen der Räder messen, aus denen sich die Geschwindigkeit bzw. die Beschleunigung ergibt. Es kann also auf bereits bestehende Sensoren im Fahrzeug zurückgegriffen werden.
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Wird eine kurzzeitige Geschwindigkeits- bzw. Beschleunigungsänderung bzw. ein entsprechender Ruck j2, j3 erfasst, der einen vorher festgelegten Ruck-Grenzwert jGW erreicht oder übersteigt, kann in der Zustands-Ermittlungseinheit 20 darauf geschlossen werden, dass dieser aus einer Berührung des anhängerseitigen Kupplungselementes 5 mit dem zugfahrzeugseitigen Kupplungselement 6 resultiert. Auch daraus kann in der Zustands-Ermittlungseinheit 20 der Kopplungs-Zustand Z der Anhängerkupplung 4 abgeleitet werden, wobei ein verriegelter Zustand ZV der Anhängerkupplung 4 lediglich dann zu erwarten ist, wenn die Öse 5b bzw. der Königszapfen 5c das Zugmaul 6a bzw. die Sattelplatte 6c in einer korrekten Positionierung berührt hat.
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Die Kopplungs-Information KI, auf die im erfindungsgemäßen Verfahren zurückgegriffen wird, ergibt sich aus mindestens einer dieser beschriebenen Möglichkeiten, d.h. über den Stellungs-Sensor 10a und/oder den Beschleunigungs-Sensor 10b und/oder den Geschwindigkeits-Sensor 10c. Die Kopplungs-Information KI gibt dann lediglich an, dass sich die Anhängerkupplung 4 in dem verriegelten Zustand ZV befinden könnte, da eine korrekte Positionierung der Kopplungselemente 5, 6 mit diesen Möglichkeiten nicht geprüft werden kann. Die Kopplungs-Information KI kann dabei auch unter Rückgriff auf mehrere der genannten Möglichkeiten ermittelt werden, indem die über den Stellungs-Sensor 10a überwachte oder festgestellte Stellung S; SG, SO des Verriegelungsmechanismus 8 mit dem über den Beschleunigungs-Sensor 10b und/oder Geschwindigkeits-Sensor 10c überwachten oder festgestellten Ruck j2, j3 plausibilisiert wird, um eine zuverlässige Kupplungs-Information KI zu erhalten.
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Mit einer derartig ermittelten Kopplungs-Information KI kann die Zustands-Ermittlungseinheit 20 also noch nicht sicher feststellen, welcher Kopplungs-Zustand Z der Anhängerkupplung 4 tatsächlich vorliegt. Dies folgt daraus, dass nicht sichergestellt werden kann, ob die Öse 5b korrekt im Zugmaul 6a bzw. der Königszapfen 5c korrekt in der Sattelplatte 6c positioniert ist, wenn der Kupplungsbolzen 6b bzw. die Kupplungsklaue 6d in die geschlossene Stellung SG gebracht werden. Auch ein entsprechend festgestellter Ruck j2, j3, der über dem Ruck-Grenzwert jGW liegt, kann bei falscher Positionierung zu einem falsch abgeleiteten Kopplungs-Zustand Z führen. Für eine weitere Plausibilisierung des Kopplungs-Zustandes Z der Anhängerkupplung 4 greift die Zustands-Ermittlungseinheit 20 daher ergänzend auf die Sensor-Signale S10d einer wellenbasierten Sensor-Einrichtung 10d zurück, die am Zugfahrzeug 2 oder am Anhänger 3 angeordnet ist, und mithilfe derer eine Positionierungs-Information PI ermittelt werden kann.
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Die wellenbasierte Sensor-Einrichtung 10d kann beispielsweise durch eine Kamera 15a gebildet sein bzw. eine solche aufweisen, wobei die Kamera 15a in der Lage ist, ein Objekt O in ihrer Umgebung U ortsaufgelöst über einen Bildsensor, der von dem Objekt O emittierte/reflektierte elektromagnetische Strahlung insbesondere im sichtbaren Bereich detektiert, zu erfassen und in Abhängigkeit davon die Sensor-Signale S10d zu erzeugen und auszugeben. Alternativ oder ergänzend zu der Kamera 15a kann ein LIDAR-Sensor 15b vorgesehen sein, der die Umgebung U mit Laserstrahlen abscannt und reflektierte Laserstrahlung erfasst, so dass sich ein Objekt O in der Umgebung U ortsaufgelöst „abbilden“ lässt. Vergleichbare auf Reflektion von Wellen bzw. Strahlung basierende Abbildungs-Prinzipien lassen sich mit einem Radar-Sensor 15c und/oder einem Ultraschall-Sensor 15d umsetzen, mit denen Objekte O in der Umgebung U abgescannt werden können. Diese auf Reflektion von Wellen bzw. Strahlung basierenden Abbildungs-Prinzipien beruhen dabei darauf, über eine Laufzeitmessung der jeweiligen Strahlung einen Abstand zu einem Objekt-Punkt auf dem jeweiligen Objekt O in der Umgebung U, auf den der jeweilige Sensor 15b, 15c, 15c ausgerichtet ist, zu ermitteln. Werden durch Veränderung der Ausrichtung des jeweiligen Sensors 15b, 15c, 15d (Abscannen) die Abstände zu mehreren Objekt-Punkten auf einem Objekt O ermittelt, lässt sich daraus ein Abbild des jeweiligen Objektes O erzeugen.
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Die Zustands-Ermittlungseinheit 20 ist daher in der Lage, in Abhängigkeit der erzeugten und ausgegebenen Sensor-Signale S10d der Sensor-Einrichtung 10d auf ein „Abbild“ eines Objektes O in der Umgebung U, das an dem Ausbilden der schwenkbaren Verbindung V beteiligt ist, d.h. das Zugfahrzeug 2 und/oder der jeweilige Anhänger 3, zurückzugreifen, um den Kopplungs-Zustand Z zu validieren. Ist die wellenbasierte Sensor-Einrichtung 10d wie in 1a dargestellt am Zugfahrzeug 2 installiert, ist deren Erfassungsbereich 11 insbesondere nach hinten ausgerichtet, um einen dort befindlichen Anhänger 3 erfassen zu können. Die wellenbasierte Sensor-Einrichtung 10d kann dazu beispielsweise als Bestandteil eines bestehenden Fahrerassistenzsystems, beispielsweise einer Rückfahrassistenz, an einem Heck 2a des Zugfahrzeuges 2 angeordnet sein. Wie in 1b dargestellt, kann die wellenbasierte Sensor-Einrichtung 10d aber auch am Anhänger 3 installiert sein, wobei deren Erfassungsbereich 11 dann nach vorn insbesondere auf das Zugfahrzeug 2 ausgerichtet ist, um das Zugfahrzeug 2 erfassen zu können.
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Dies ermöglicht es der Zustands-Ermittlungseinheit 20 aus den Sensor-Signalen S10d der Sensor-Einrichtung 10d eine Ist-Position P3lst des Anhängers 3 und/oder eine Ist-Ausrichtung A3lst des Anhängers 3 z.B. relativ zur Sensor-Einrichtung 10d am Zugfahrzeug 2 zu ermitteln. Bei einer Anordnung der Sensor-Einrichtung 10d am Anhänger 3 kann entsprechend aus den Sensor-Signalen S10d der Sensor-Einrichtung 10d eine Ist-Position P2lst des Zugfahrzeuges 2 und/oder eine Ist-Ausrichtung A2lst des Zugfahrzeuges 2 z.B. relativ zur Sensor-Einrichtung 10d am Anhänger 3 abgeschätzt werden. Weiterhin lässt sich aus den Sensor-Signalen S10d aber auch eine Ist-Position P5Ist und/oder eine Ist-Ausrichtung A5lst des anhängerseitigen Kupplungselementes 5, z.B. der Deichsel 5a, relativ zu einer Sensor-Einrichtung 10d am Zugfahrzeug 2 sowie eine Ist-Position P6lst und/oder eine Ist-Ausrichtung A6lst des zugfahrzeugseitigen Kupplungselementes 6, z.B. dem Zugmaul 6a oder der Sattelplatte 6d, relativ zu einer Sensor-Einrichtung 10d am Anhänger 3 abschätzen, wenn sich diese im Erfassungsbereich 11 der Sensor-Einrichtung 10d befinden.
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Die Ist-Position POIst des jeweils erfassten Objektes O (2, 3, 4, 5), das an dem Ausbilden der schwenkbaren Verbindung beteiligt ist, kann dabei durch einen oder mehrere festgelegte Bezugspunkte auf dem jeweils erfassten Objekt O beschrieben werden. Die Ist-Ausrichtung AOIst des jeweils erfassten Objektes O (2, 3, 4, 5) bezieht sich beispielsweise auf eine Längsmittelachse L2, L3 des erfassten Zugfahrzeuges 2 bzw. des erfassten Anhängers 3. Aus der Ist-Position POIst und der Ist-Ausrichtung AOIst lässt sich das jeweilige Objekt O also entsprechend rekonstruieren. Dabei wird unter anderem auch die Sensor-Position und die Sensor-Orientierung der Sensor-Einrichtung 10d am Zugfahrzeug 2 bzw. am Anhänger 3 z.B. relativ zu einem festgelegten Bezugspunkt bzw. zu den Längsmittelachsen L2, L3 des Zugfahrzeuges 2 bzw. des Anhängers 3 berücksichtigt, wobei dies aus einer vorherigen Kalibrierung der Sensor-Einrichtung 10d folgt.
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Aus den Sensor-Signalen S10d der Sensor-Einrichtung 10d können also allgemein Lageinformationen LI bezüglich des jeweils erfassten Objektes O in der Umgebung U, das an dem Ausbilden der schwenkbaren Verbindung beteiligt ist, d.h. insbesondere des Zugfahrzeuges 2, des Anhängers 3 sowie der Kupplungselemente 5, 6, gewonnen werden, wobei aus den Lageinformationen LI hervorgeht, wie der Anhänger 3 relativ zum Zugfahrzeug 2 bzw. das anhängerseitige Kupplungselement 5 relativ zum zugfahrzeugseitigen Kupplungselement 6 steht. Dazu wird auf entsprechende Abbildungs-Algorithmen zurückgegriffen, beispielsweise auf eine Kantenerkennung, um das Zugfahrzeug 2 bzw. den Anhänger 3 bzw. die Kupplungselemente 5, 6 anhand der Sensor-Signale S10d eindeutig identifizieren zu können.
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Befindet sich das jeweilige Kupplungselement 5, 6 dabei nicht direkt oder nicht vollständig im Erfassungsbereich 11 der Sensor-Einrichtung 10d, lassen sich die Ist-Position P5lst, P6lst und/oder die Ist-Ausrichtung A5lst, A6lst des jeweiligen Kupplungselementes 5, 6 auch aus geometrischen Betrachtungen herleiten, insofern diese am Zugfahrzeug 2 bzw. am Anhänger 3 starr befestigt bzw. unveränderlich sind. Ist die Sensor-Einrichtung 10d beispielsweise am Zugfahrzeug 2 angeordnet und die Öse 5b und ggf. auch ein Teil der Deichsel 5a sind von der Sensor-Einrichtung 10d nicht (mehr) erfassbar, so kann die Ist-Position P5Ist und/oder die Ist-Ausrichtung A5lst der Deichsel 5a samt Öse 5b (anhängerseitiges Kupplungselement 5) auch anhand des festgelegten Aufbaus und der Abmessungen der Deichsel 5a rekonstruiert werden. Der Aufbau und die Abmessungen der Deichsel 5a sind dabei beispielsweise in der Zustands-Ermittlungseinheit 20 hinterlegt oder diese kann anderweitig darauf zurückgreifen, beispielsweise aus zeitlich vorangegangenen Abbildungen.
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Liegen eine Starrdeichsel oder ein Königszapfen 5c vor, die jeweils starr am Anhänger 3 befestigt sind und sind diese von der Sensor-Einrichtung 10d nicht (mehr) erfassbar, so können die Ist-Position P5lst und/oder die Ist-Ausrichtung A5lst dieser anhängerseitigen Kupplungselemente 5 beispielsweise auch aus der ermittelten Ist-Position P3lst und/oder der Ist-Ausrichtung A3lst des Anhängers 3 abgeleitet werden. Auch in dem Fall sind der Aufbau und die Abmessungen des jeweiligen anhängerseitigen Kupplungselementes 5 sowie auch deren feste Position am Anhänger 3 bekannt und die Zustands-Ermittlungseinheit 20 kann für weitere geometrische Betrachtungen darauf zurückgreifen.
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Wie beschrieben, können die Ist-Position POIst bzw. die Ist-Ausrichtung AOIst des jeweils erfassten Objekts O relativ zur Sensor-Einrichtung 10d angegeben werden. Darüber lässt sich aus geometrischen Betrachtungen unter Berücksichtigung der Sensor-Position und der Sensor-Orientierung auch ableiten, wie das jeweils erfasste Objekt O relativ zu dem Kupplungselement 5, 6 desjenigen Fahrzeugteils steht, an dem die Sensor-Einrichtung 10d angeordnet ist. Demnach kann z.B. die Ist-Position P5lst und die Ist-Orientierung A5lst der Deichsel 5a samt Öse 5b relativ zum Zugmaul 6a angegeben werden, wenn sich die Sensor-Einrichtung 10d am Zugfahrzeug 2 befindet und diese entsprechend vorher kalibriert wurde. Vergleichbar gilt dies bei einer Anordnung der Sensor-Einrichtung 10d am Anhänger 3, wobei in dem Fall die Ist-Position P6Ist und die Ist-Orientierung A6lst des Zugmauls 6a zur Deichsel 5a bzw. zur Öse 5b aus geometrischen Betrachtungen abgeleitet werden kann. Entsprechendes gilt bei einer Ausführung der Anhängerkupplung 4 als Sattelkupplung 4b.
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Unter Rückgriff auf diese beschriebenen Komponenten im Fahrzeug 1 lässt sich der Kopplungs-Zustand Z der Anhängerkupplung 4 gemäß 2 wie folgt von der Zustands-Ermittlungseinheit 20 überwachen oder bestimmen:
- In einem anfänglichen Schritt ST0 wird das Verfahren initialisiert, beispielweise mit dem Beginn eines Ankoppelvorganges, in dem der Anhänger 3 an das Zugfahrzeug 2 angekoppelt werden soll. In einem ersten Schritt ST1 wird die Kopplungs-Information KI ermittelt, d.h. ob sich anhand der überwachten oder festgestellten Stellung S; SG, SO des Kupplungsbolzens 6b bzw. der Kupplungsklaue 6d (über den Stellungs-Sensor 10a) und/oder anhand des überwachten Rucks j2, j3 (über den Beschleunigungs-Sensors 10b und/oder den Geschwindigkeits-Sensors 10c), wenn dieser den festgelegten Ruck-Grenzwert jGW erreicht oder überschreitet, wie oben beschrieben ableiten lässt, dass sich die Anhängerkupplung 4 in einem verriegelten Zustand ZV befinden könnte. Ist dies nicht der Fall, wird so lange gewartet, bis dies der Fall ist.
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Wird im ersten Schritt ST1 abgeleitet, dass sich die Anhängerkupplung 4 in einem verriegelten Zustand ZV befinden könnte, wird dies in einem zweiten Schritt ST2 in der Zustands-Ermittlungseinheit 20 über die wellenbasierte Sensor-Einrichtung 10d validiert bzw. überprüft, indem unabhängig von der Kopplungs-Information KI die Positionierungs-Information PI ermittelt wird. Dazu wird in einem ersten Zwischenschritt ST2.1 die Ist-Position POIst und/oder die Ist-Ausrichtung AOIst des jeweiligen Objektes O (Zugfahrzeug 2 bzw. Anhänger 3) bzw. des jeweiligen Kupplungselementes 5, 6 wie oben beschrieben ermittelt bzw. abgeschätzt.
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In einem zweiten Zwischenschritt ST2.2 wird die ermittelte Ist-Position POIst und/oder die ermittelte Ist-Ausrichtung AOIst des jeweiligen Objektes O mit einer festgelegten Soll-Position POSoll bzw. einer Soll-Ausrichtung AOSoll für das jeweilige Objekt O abgeglichen, um daraus die Positionierungs-Information PI abzuleiten, aus der ebenfalls hervorgeht, ob sich die Anhängerkupplung 4 in dem verriegelten Zustand ZV befinden könnte. Es wird also anhand der Lageinformationen LI geprüft, ob sich das Zugfahrzeug 2 oder der Anhänger 3 oder das jeweilige Kupplungselement 5, 6 derartig ausgerichtet und positioniert sind, wie es für den verriegelten Zustand ZV der Anhängerkupplung 4 zu erwarten ist. Die jeweilige Soll-Position POSoll bzw. die Soll-Ausrichtung AOSoll des jeweiligen Objektes O wird also derartig gewählt oder festgelegt, dass bei einer Bolzenkupplung 4a die Öse 5b an der Deichsel 5a korrekt im Zugmaul 6a bzw. bei einer Sattelkupplung 4b der Königszapfen 5c korrekt in der Sattelplatte 6c positioniert und ausgerichtet sind.
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Dabei kann zum Abgleich diejenige Soll-Position POSoll bzw. Soll-Ausrichtung AOSoll gewählt werden, die einem sichtbaren oder ausreichend sichtbaren Objekt O zugeordnet ist. Sind also der Königszapfen 5c oder die Öse 5b oder ein Teil der Deichsel 5a für eine Sensor-Einrichtung 10d am Zugfahrzeug 2 nicht sichtbar, wird die Soll-Position P3Soll des Anhängers 3 für einen Abgleich mit der Ist-Position P3Ist des Anhängers 3 herangezogen, aus der ebenfalls abgeschätzt werden kann, ob der starr damit verbundene Königszapfen 5c oder die Öse 5b oder die Deichsel 5a korrekt gegenüber der Sattelplatte 6c bzw. dem Zugmaul 6a positioniert oder ausgerichtet sind. Analog gilt dies für das Zugmaul 6a oder die Sattelplatte 6c, die für eine Sensor-Einrichtung 10d am Anhänger 3 nicht sichtbar sind und deren korrekte Positionierung und Ausrichtung auch aus einem Soll-Ist-Abgleich der Position des Zugfahrzeuges 2 abgeleitet werden können.
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Im Rahmen eines solchen Soll-Ist-Abgleiches, aus dem die Positionierungs-Information PI folgt, kann beispielsweise auch vorgesehen sein, dass über die Sensor-Einrichtung 10d der Anhänger 3 erfasst und aus der Ist-Position P3lst und der Ist-Orientierung A3lst ein Ist-Abstand Dlst zwischen einem Bezugspunkt auf der Deichsel 5a als anhängerseitiges Kupplungselement 5 zu einem Bezugspunkt am Zugfahrzeug 2, beispielsweise zu dem Zugmaul 6a als zugfahrzeugseitiges Kupplungselement 6, ermittelt werden. Auf einen verriegelten Zustand ZV kann dabei geschlossen werden, wenn der Ist-Abstand Dlst einen Soll-Abstand DSoll, der aus der festgelegten Soll-Position P3Soll bzw. Soll-Ausrichtung A3Soll des Anhängers 3 folgt, erreicht hat. Um dabei auch die Ausrichtung des Anhängers 3 bzw. der Deichsel 5a zu berücksichtigen, kann aus der Ist-Position P3lst und der Ist-Orientierung A3lst des Anhängers 3 auch ein Ist-Winkel Wlst zwischen einer Längsmittelachse L5a der Deichsel 5a und der Längsmittelachse L2 des Zugfahrzeuges 2 ermittelt werden. In Abhängigkeit davon kann beispielsweise ergänzend geprüft werden, ob ein Grenz-Winkel WG überschritten wird, d.h. der Ist-Winkel Wlst zu spitz ist, um überhaupt einen verriegelten Zustand ZV herbeiführen zu können. Auch dadurch kann ein im ersten Schritt ST1 ermittelter vermeintlich verriegelter Zustand ZV überprüft bzw. validiert werden.
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Findet eine zeitliche Überwachung der Sensor-Signale S10d durch die Zustands-Ermittlungseinheit 20 statt, kann in einem dritten Zwischenschritt ST2.3 ergänzend geprüft werden, ob und inwieweit sich die Ist-Position POIst und/oder die Ist-Ausrichtung AOIst verändern, nachdem im ersten Schritt ST1 bereits festgestellt wurde, dass ein verriegelter Zustand ZV der Anhängerkupplung 4 vorliegen könnte und/oder auch im zweiten Zwischenschritt ST2.2 eine Übereinstimmung mit der Soll-Position POSoll und/oder Soll-Orientierung AOSoll des jeweiligen Objekts O festgestellt wurde. Es kann also geprüft werden, ob es zu einer Relativ-Bewegung Brei zwischen dem Zugfahrzeug 2 und dem Anhänger 3 während des Ankuppelns kommt, was darauf hinweist, dass fälschlicherweise von einem verriegelten Zustand ZV ausgegangen wird bzw. ein anderer Defekt vorliegt. In dem Fall ist das Zugfahrzeug 2 entsprechend einzubremsen, um Schäden zu vermeiden.
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Nachdem im ersten Schritt ST1 bereits festgestellt wurde, dass ein verriegelter Zustand ZV der Anhängerkupplung 4 vorliegen könnte und/oder auch im zweiten Zwischenschritt ST2.2 eine Übereinstimmung mit der Soll-Position POSoll und/oder Soll-Orientierung AOSoll des jeweiligen Objekts O festgestellt wurde, kann in einem vierten Zwischenschritt ST2.4 weiterhin geprüft werden, ob der oben beschriebenen Ruck j2, j3 am Zugfahrzeug 2 und/oder am Anhänger 3 einen festgelegten Ruck-Schwellwert jSW erreicht oder übersteigt, nachdem das Zugfahrzeug 2 in Bewegung versetzt wird. Liegt tatsächlich ein verriegelter Zustand ZV der Anhängerkupplung 4 vor, so ist zu erwarten, dass der Anhänger 3 nach dem Anfahren des Zugfahrzeuges 2 innerhalb eines Zeitverzugs tV von beispielsweise maximal 2s, vorzugsweise maximal 1,5s mitgezogen wird, was sich in einem kurzen sprunghaften Anstieg des Rucks j2, j3 innerhalb des Zeitverzugs tV bemerkbar macht. Der Zeitverzug tV ist derartig festgelegt, dass auch ein geringes Spiel in der Kupplungsverbindung berücksichtigt wird, weshalb der Anhänger 3 nicht sofort mitgezogen wird. Kann dieser sprunghafte Anstieg auf oder über den Ruck-Schwellwert jSW nicht ermittelt werden, so spricht dies nicht für einen entriegelten Zustand ZE der Anhängerkupplung 4 bzw. wird dieser Anstieg auf den oder über den Ruck-Schwellwert jSW ermittelt, kann ein vorher vermeintlich ermittelter verriegelter Zustand ZV bestätigt werden. Der Zwischenschritt ST2.4 kann grundsätzlich auch später noch stattfinden, insbesondere auch zwischen dem zweiten Schritt ST2 und dem dritten Schritt ST3 in 3, um einen ermittelten Kopplungs-Zustand Z zu prüfen.
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Wird auf diese Weise (Zwischenschritt ST2.4) oder in anderer Weise im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens ein vorher vermeintlich ermittelter verriegelter Zustand ZV nicht bestätigt oder ermittelt werden, kann beispielsweise eine Bremse am Zugfahrzeug 2 und ggf. auch am Anhänger 3 eingelegt werden, um Schäden an ggf. schon verbundenen Leitungen zu vermeiden.
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Wird auf diese Weise auch in dem zweiten Zwischenschritt ST2.2 (Ist = Soll) und/oder dem dritten Zwischenschritt ST2.3 (Brel = 0) und/oder dem vierten Zwischenschritt ST2.4 (j2, j3 >= jSW) auf einen verriegelten Zustand ZV geschlossen, so wird in einem dritten Schritt ST3 anhand der unabhängig voneinander ermittelten Kopplungs-Information KI und Positionierungs-Information PI als Kopplungs-Ergebnis KE ausgegeben, dass über die Anhängerkupplung 4 mit hoher Wahrscheinlichkeit eine korrekte schwenkbare Verbindung V ausgebildet wird. Das Fahrzeug 1 kann dann anschließend seine Fahrt beginnen. Ist dies jedoch nicht der Fall, sind ggf. weitere Korrektur-Schritte nötig, in denen die Ist-Ausrichtung AOIst und/oder die Ist-Position POIst des jeweiligen Objektes O korrigiert wird und/oder eine manuelle Kontrolle erfolgt. Währenddessen oder nachfolgend kann dann in den genannten Verfahrensschritten ST1, ST2, ST2.2, ST2.3, ST2.4, ST3 erneut durch Ermittlung der Kopplungs-Information KI und der Positionierungs-Information PI geprüft werden, ob die schwenkbare Verbindung V korrekt ausgebildet ist.
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Von dem beschriebenen Ablauf, bei dem die Kopplungs-Information KI vor der Positionierungs-Information PI ermittelt wird, kann auch abgewichen werden. Demnach kann auch erst die Positionierungs-Information PI durch eine dauerhafte zeitliche Überwachung der Umgebung U ermittelt werden und anschließend erst die Kopplungs-Information Kl, wenn aus der Positionierungs-Information PI abgeleitet wird, dass ein verriegelter Zustand ZV vorliegen könnte. Beide Informationen KI, PI können aber auch parallel zueinander fortlaufend überprüft werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fahrzeug
- 2
- Zugfahrzeug
- 2a
- Heck des Zugfahrzeuges 2
- 3
- Anhänger
- 3a
- Deichselanhänger
- 3b
- Sattelanhänger
- 4
- Anhängerkupplung
- 4a
- Bolzenkupplung
- 4b
- Sattelkupplung
- 5
- anhängerseitiges Kupplungselement
- 5a
- Deichsel
- 5b
- Öse
- 5c
- Königszapfen
- 6
- zugfahrzeugseitiges Kupplungselement
- 6a
- Zugmaul
- 6b
- Kupplungsbolzen
- 6c
- Sattelplatte
- 6d
- Kupplungsklaue
- 7
- elektrischer Betätigungsmechanismus
- 8
- Verriegelungsmechanismus
- 10
- Zustands-Ermittlungsanordnung
- 10a
- Stellungs-Sensor
- 10b
- Beschleunigungs-Sensor
- 10c
- Geschwindigkeits-Sensor
- 10d
- wellenbasierte Sensor-Einrichtung
- 11
- Erfassungsbereich der wellenbasierten Sensor-Einrichtung
- 15a
- Kamera
- 15b
- LIDAR-Sensor
- 15c
- Radar-Sensor
- 15d
- Ultraschall-Sensor
- 20
- Zustands-Ermittlungseinheit
- a2
- Zugfahrzeug-Beschleunigung
- a3
- Anhänger-Beschleunigung
- AOIst
- Ist-Ausrichtung eines Objektes O
- A2Ist
- Ist-Ausrichtung des Zugfahrzeuges 2
- A3Ist
- Ist-Ausrichtung des Anhängers 3
- A5Ist
- Ist-Ausrichtung des anhängerseitigen Kupplungselementes 5
- A6Ist
- Ist-Ausrichtung des zugfahrzeugseitigen Kupplungselementes 6
- Brei
- Relativ-Bewegung
- Dlst
- Ist-Abstand
- DSoll
- Soll-Abstand
- j2
- Zugfahrzeug-Ruck
- j3
- Anhänger-Ruck
- jGW
- Ruck-Grenzwert
- jSW
- Ruck-Schwellwert
- KE
- Kopplungs-Ergebnis
- KI
- Kopplungs-Information
- L2
- Längsmittelachse des Zugfahrzeuges 2
- L3
- Längsmittelachse des Anhängers 3
- L5a
- Längsmittelachse der Deichsel 5a
- LI
- Lageinformationen
- O
- Objekt
- POIst
- Ist-Position des Objektes O
- P2Ist
- Ist-Position des Zugfahrzeuges 2
- P3Ist
- Ist-Position des Anhängers 3
- P5Ist
- Ist-Position des anhängerseitigen Kupplungselementes 5
- P6Ist
- Ist-Position des zugfahrzeugseitigen Kupplungselementes 6
- PI
- Positionierungs-Information
- S
- Stellung des Verriegelungsmechanismus 8
- S7
- Betätigungs-Signal
- S10d
- Sensor-Signal
- SG
- geschlossene Stellung
- SO
- offene Stellung
- tV
- Zeitversatz
- U
- Umgebung
- V
- schwenkbare Verbindung
- v2
- Zugfahrzeug-Geschwindigkeit
- v3
- Anhänger-Geschwindigkeit
- Wist
- Ist-Winkel
- WG
- Grenz-Winkel
- Z
- Kopplungs-Zustand der Anhängerkupplung 4
- ZE
- entriegelter Zustand der Anhängerkupplung 4
- ZV
- verriegelter Zustand der Anhängerkupplung 4
- ST0, ST1, ST2, ST2.1, ST2.2, ST2.3, ST2.4, ST3
- Schritte des Verfahrens
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- US 20200361397 A1 [0004]
- DE 102020103099 A1 [0005]
- DE 102020102667 A1 [0005]
- DE 102014003953 A1 [0005]
- DE 102019007662 A1 [0006]
- DE 102018122224 A1 [0006]
- EP 1580043 B1 [0007]
- EP 0794110 B1 [0007]
- DE 102020115065 A1 [0007]
- DE 102004029129 A1 [0008]
