WO2005118318A1 - Zugmaschine mit anhängerkupplung und regelungsverfahren defür - Google Patents

Zugmaschine mit anhängerkupplung und regelungsverfahren defür Download PDF

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WO2005118318A1
WO2005118318A1 PCT/EP2005/005580 EP2005005580W WO2005118318A1 WO 2005118318 A1 WO2005118318 A1 WO 2005118318A1 EP 2005005580 W EP2005005580 W EP 2005005580W WO 2005118318 A1 WO2005118318 A1 WO 2005118318A1
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WO
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trailer
tractor
angle
trailer coupling
coupling
Prior art date
Application number
PCT/EP2005/005580
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English (en)
French (fr)
Inventor
Ottmar Gehring
Frédéric HOLZMANN
Sascha Paasche
Andreas Schwarzhaupt
Gernot Spiegelberg
Armin Sulzmann
Original Assignee
Daimlerchrysler Ag
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Filing date
Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60D—VEHICLE CONNECTIONS
    • B60D1/00—Traction couplings; Hitches; Draw-gear; Towing devices
    • B60D1/24—Traction couplings; Hitches; Draw-gear; Towing devices characterised by arrangements for particular functions
    • B60D1/42—Traction couplings; Hitches; Draw-gear; Towing devices characterised by arrangements for particular functions for being adjustable
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D13/00—Steering specially adapted for trailers
    • B62D13/06—Steering specially adapted for trailers for backing a normally drawn trailer
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D15/00—Steering not otherwise provided for
    • B62D15/02—Steering position indicators ; Steering position determination; Steering aids
    • B62D15/027—Parking aids, e.g. instruction means

Definitions

  • the invention relates to a tractor with a trailer coupling and a control method for the reverse travel of such a tractor with a trailer which is coupled to the trailer coupling of the tractor via a drawbar.
  • Reversing a tractor with a trailer is always unstable.
  • the driver has to move the tractor backwards with a given trailer angle (angle between trailer and drawbar) in order to remain stable. To do this, he can only use the steering wheel, making it extremely difficult to control the backward travel of a tractor with a trailer.
  • a control system must be able to do the same as the driver. It receives the trailer angle as the default value and changes the steering angle (angle between the front wheels and the longitudinal axis) of the tractor completely independently.
  • WO 00/44605 describes a method and a device for moving a vehicle or a combination of vehicles backwards.
  • the device comprises a control unit for determining the desired trajectory during the backward movement.
  • the driver determines the desired trajectory using the control unit and determines a steering angle necessary to maintain this curve.
  • Reverse travel is controlled with a continuous, closed control loop so that the actual steering angle is adjusted to the target steering angle required to maintain the trajectory curve.
  • the object of the present invention is to provide a tractor with a trailer coupling and a control method with the aid of which the backward travel of the tractor is stabilized.
  • a guide device for guiding the trailer coupling serves to mechanically stabilize the trailer coupling.
  • the guide device can be designed, for example, as a translation bench on which the trailer coupling is moved.
  • a measuring unit for determining the position and / or the speed of movement, in particular the speed of displacement and / or the speed of giving away the trailer coupling.
  • the measuring unit can comprise, for example, a plurality of magnetic field sensors.
  • the position of the trailer coupling can also be measured optically by attaching a laser or a laser diode to the two end points of the displacement path of the trailer coupling. The distance of the trailer coupling from the end points is determined by a correlation measurement of two signals, which are emitted by the lasers and reflected by the trailer coupling.
  • the position of the trailer coupling can also be measured by a camera system, which takes a picture of the trailer coupling and determines its position via a comparison with stored images of the coupling.
  • a drive for movement in particular for moving and / or pivoting the trailer coupling.
  • the drive enables the trailer coupling to be moved non-manually, for example by specifying a desired position of the trailer coupling to an electronic control unit, which ches the drive suitably controlled to reach this position.
  • the object is also achieved by a control method of the type mentioned at the outset, in which the actual trailer angle between the trailer and the drawbar is measured and adjusted to a desired trailer angle specified for a desired reverse travel curve, by moving the trailer coupling relative to the tractor by means of the drive, is preferably shifted and / or pivoted until the actual trailer angle matches the target trailer angle.
  • a control method enables stable reversing on a trajectory specified by the driver via the target trailer angle.
  • the actual trailer angle is adjusted to the target trailer angle by changing the steering angle of the front wheels of the tractor in addition to moving the trailer coupling, for example additionally to shifting and / or pivoting the trailer coupling.
  • the weighting between a first control contribution by moving the trailer coupling and a second control contribution by changing the steering angle is a function of the rate of change ( ⁇ ) of the target trailer angle and the speed (v z ) of the tractor. Due to the different weighting depending on ( ⁇ , v z ) values, the regulation of the reverse drive can be optimized.
  • a particularly advantageous embodiment of the method is obtained when the regulation 'is carried out in at least two successive time intervals, each of which (v z, ⁇ ), a value range is assigned, and the time periods differ from each other by the weighting of the first and second control dues ,
  • the division of the regulation procedure into several time periods allows the weighting of the regulation contributions to be optimized in different phases of the regulation.
  • the regulation is achieved in at least one time period both by moving the trailer coupling and by changing the steering angle.
  • This type of control is particularly advantageous at the beginning of the regulation when the actual trailer angle is far away from the target trailer angle and the speed at which an adjustment must be made is consequently high.
  • Figure 1 is a schematic representation of a trailer hitch of a tractor according to the invention.
  • a trailer coupling 1 shows a trailer coupling 1, which can be moved in the longitudinal direction continuously on a translation bench 2 serving as a guiding device from a central position 5 between a first end point 6 and a second end point 7 of the translation bench 2.
  • a belt drive with a motor 3, which drives a belt 8 connected to the trailer coupling 1, is provided for the continuous displacement of the trailer coupling 1.
  • the motor 3 can be controlled via an electronic control unit (not shown) in order to change the position of the trailer coupling 1 on the translation bench 2.
  • a plurality of magnetic field sensors arranged in the longitudinal direction is attached as a measuring unit 4 for determining the position of the trailer coupling 1 below the translation bench 2.
  • the trailer coupling 1 has a magnetization system which excites certain magnetic field sensors of the measuring unit 4 when the trailer coupling is moved. This makes it possible to measure the position and the speed of the trailer coupling 1 on the translation bench 2.
  • the device shown in FIG. 1 is designed for both local and global control of the position of the trailer coupling 1 on the translation bench 2.
  • a control command ( ⁇ , see FIG. 3) specifies a length by which the trailer coupling is to be moved in the longitudinal direction.
  • a control command ( ⁇ , see FIG. 3) specifies a point on the translation bank 2, where the trailer hitch 1 is to be positioned.
  • Position control with position measurement via measuring unit 4 is generally necessary for global control.
  • the control of the position of the trailer hitch can be used both for electronic stability control when driving forward (ESP) and when driving backwards.
  • FIG. 2 shows a tractor 10 which is coupled to a trailer 11 via a drawbar 12.
  • the trailer coupling 1 is attached centrally to the rear end of the tractor 1, the translation bench 2 running in the direction of the longitudinal axis of the tractor 1.
  • a steering angle ⁇ L of the tractor is located between the front wheels 13 and the longitudinal axis of the tractor 1, a drawbar angle ⁇ H i st between the longitudinal axis of the tractor 1 and the drawbar 12 and a trailer angle ⁇ H H between the drawbar 12 and the longitudinal axis of the trailer 11th
  • the driver prescribes a desired trailer angle ⁇ H H des for a desired reversing trajectory curve.
  • the actual trailer angle ⁇ HH can be adjusted to the target trailer angle ⁇ HH so ll by controlling two manipulated variables, on the one hand via the steering angle ⁇ L and on the other hand via the position of the trailer coupling 1.
  • the steering angle ⁇ L suitable for stable control of the reverse travel or the most favorable position of the trailer coupling 1 for a given target trailer angle ⁇ HH so ll must be calculated.
  • the current trailer angle ⁇ H H act and the current drawbar angle ⁇ H is measured by means of suitable sensors, not shown.
  • the speed v z of the tractor is determined in the longitudinal direction.
  • FIG. 3 shows a block diagram of a control circuit for carrying out the method according to the invention.
  • Input variables for a first controller Rl of the control loop are the target trailer angle ⁇ HH s ol l the actual trailer angle ⁇ HH and the speed v z of the tractor in the longitudinal direction.
  • the first controller R1 places a weighting between a first control contribution by shifting the trailer coupling 1 and a second control contribution by controlling the steering angle ⁇ L
  • a model M specifies a model drawbar angle ⁇ H Mod e l l and the third controller R3 a model steering angle ⁇ L modes depending on the desired trailer angle ⁇ HH s o ii. These values are derived from model took derived, which are based on the dimensions of the tractor 10, the trailer 11 and the drawbar 12, and which must be determined by each of the angles. Even without using the M model, the control loop can be used to control the reverse drive by determining the tiller angle and steering angle step by step.
  • the weighting between the first and the second control contribution is carried out in the first controller R1.
  • FIG. 4 shows a typical ( ⁇ , v z ) diagram with three ( ⁇ , v z ) value ranges S1, S2, S3, which differ from one another in the weighting of the first and second control contribution.
  • the shape of the ( ⁇ , v z ) value ranges can vary from vehicle type to vehicle type.
  • Each of the three value ranges S1, S2, S3 is assigned a time period when the actual trailer angle ⁇ HH is matched to the target trailer angle ⁇ H H Soll.
  • a very rapid change in the default angle ⁇ HH soii is reacted to.
  • the regulation takes place essentially by moving the trailer coupling 1, the steering angle ⁇ L being varied in order to accelerate the rotation of the drawbar 12.
  • slow changes in the default angle ⁇ HH s o ii are reacted to.
  • the control is essentially carried out by setting the steering angle ⁇ L , the cascade control being used via the three controllers Rl, R2, R3.
  • the trailer coupling 1 is slowly moved towards the middle position 5 in order to achieve a stable positioning of the tractor 10.
  • the backward travel of the tractor is stabilized by moving the trailer coupling 1 in a suitable manner in the longitudinal direction of the tractor, ie in the direction of the longitudinal axis of the tractor.
  • the stabilization is based on a regulation of the actual Trailer angle ⁇ H is t and the actual drawbar angle ⁇ H ist- Since these angles can also be changed by moving the trailer coupling 1 in the transverse direction of the tractor or by a combined displacement of the trailer coupling 1 in both the longitudinal and transverse directions of the tractor it is of course conceivable to effect the stabilization by moving the trailer coupling 1 in the transverse direction of the tractor or by a combined displacement of the trailer coupling both in the longitudinal direction and in the transverse direction of the tractor.
  • a trailer coupling that can be displaced in the transverse direction of the tractor can be realized, for example, with the device shown in FIG. 1 by attaching the translation bench 2 to the tractor perpendicular to the longitudinal axis of the tractor.

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  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Zugmaschine (10) mit einer Anhängerkupplung (1), die relativ zur Zugmaschine (10) in Längsrichtung und/oder Querrichtung der Zugmaschine (10) verschiebbar und/oder um einen Fixpunkt der Zugmaschine verschwenkbar ist, und ein Regelungsverfahren für die Rückwärtsfahrt der Zugmaschine (10) mit einem Anhänger (11), der über eine Deichsel (12) mit der Anhängerkupplung (1) der Zugmaschine (10) gekoppelt ist, wobei der Ist-Anhängerwinkel (ΦHH ist) zwischen Anhänger (11) und Deichsel (12) gemessen und an einen für eine gewünschte Rückwärtsfahrtbahnkurve vorgegenbenen Soll-Anhängerwinkel ΦHH soll angeglichen wird, wobei die Anhängerkupplung (1) mittels eines Antriebs verschoben und/oder verschwenkt wird, bis der Ist-Anhängerwinkel (ΦHH ist) mit dem Soll-Anhängerwinkel ΦHH soll übereinstimmt. Die Verschiebung und/oder Verschwenkung der Anhängerkupplung (1) kann vorteilhaft zur Kompensation von Fluktuationen des Ist-Anhängerwinkels (ΦHH ist) um den Soll-Anhängerwinkel ΦHH Soll sowie zur schnellen Anpassung des Ist-Anhängerwinkels (ΦHH Ist) an den Soll-Anhängerwinkel ΦHH soll eingesetzt werden.

Description

Zugmaschine mit Anhängerkupplung und Regelungsverfahren dafür
Die Erfindung betrifft eine Zugmaschine mit einer Anhängerkupplung und ein Regelungsverfahren für die Rückwärtsfahrt einer solchen Zugmaschine mit einem Anhänger, der über eine Deichsel mit der Anhängerkupplung der Zugmaschine gekoppelt ist .
Die Rückwärtsfahrt einer Zugmaschine mit einem Anhänger ist immer instabil . Der Fahrer uss die Zugmaschine mit einem vorgegebenen Anhängerwinkel (Winkel zwischen Anhänger und Deichsel) rückwärts bewegen, um stabil zu bleiben. Hierzu kann er sich lediglich des Lenkrads bedienen, so dass die Steuerung der Rückwärtsfahrt einer Zugmaschine mit Anhänger äußerst schwierig ist. Ein Regelungssystem muss das Gleiche leisten können wie der Fahrer. Es erhält als Vorgabewert den Anhängerwinkel und ändert völlig eigenständig den Lenkwinkel (Winkel zwischen Vorderrädern und Längsachse) der Zugmaschine.
Aus der DE 198 06 655 AI ist eine elektronische Rangierhilfe für eine Zugmaschine mit Anhänger bekannt geworden, bei welcher ein Anhängerwinkel, ein Deichselwinkel (Winkel zwischen Deichsel und Zugmaschine) und ein Lenkwinkel gemessen werden und aus diesen Winkeln ein Soll-Lenkwinkel ermittelt wird, der zur Einhaltung des Anhängerwinkels erforderlich ist. Die WO 00/44605 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Rückwärtsbewegung eines Fahrzeugs oder einer Kombination von Fahrzeugen. Die Vorrichtung umfasst eine Steuereinheit zur Festlegung der gewünschten Bahnkurve bei der Rückwärtsbewegung. Die gewünschte Bahnkurve wird mittels der Steuereinheit vom Fahrer vorgegeben und ein zur Einhaltung dieser Kurve notwendiger Lenkwinkel ermittelt . Die Rückwärtsfahrt wird mit einem kontinuierlichen, geschlossenen Regelkreis so geregelt, dass der Ist-Lenkwinkel an den zur Einhaltung der Bahnkurve notwendigen Soll-Lenkwinkel angepasst wird.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Zugmaschine mit einer Anhängerkupplung und ein Regelungsverfahren bereitzustellen, mit deren Hilfe die Rückwärtsfahrt der Zugmaschine stabilisiert wird.
Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Zugmaschine der eingangs genannten Art, bei der die Anhängerkupplung relativ zur Zugmaschine bewegbar ist.
Die Bewegbarkeit basiert dabei vorzugsweise auf einer Verschiebbarkeit der Anhänger upplung in Längsrichtung der Zugmaschine. Alternativ oder zusätzlich zu der Verschiebbarkeit in Längsrichtung kann die Bewegbarkeit der Anhängerkupplung vorteilhafterweise auch auf einer Verschiebbarkeit in Querrichtung der Zugmaschine oder alternativ oder zusätzlich auf einer Verschwenkbarkeit der Anhängerkupplung bezüglich eines Fixpunktes der Zugmaschine beruhen.
Durch die Möglichkeit, die Anhängerkupplung zu bewegen, insbesondere zu verschieben und/oder zu veschwenken, wird ein zusätzlicher Freiheitsgrad geschaffen, welcher die Stabilisierung der Rückwärtsfahrt erleichtert . Mit der Bewegung der Anhängerkupplung der Anhängerkupplung ist insbesondere eine schnelle Beeinflussung des Anhängerwinkels möglich.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist eine Führungsvorrichtung zur Führung der Anhängerkupplung vorgesehen. Die FührungsVorrichtung dient zur mechanischen Stabilisierung der Anhängerkupplung. Die Führungsvorrichtung kann beispielsweise als Translationsbank ausgestaltet sein, auf der die Anhängerkupplung verschoben wird.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist eine Messeinheit zur Bestimmung der Position und/oder der Bewegungs-Geschwindigkeit, insbesondere der Verschiebe- Geschwindigkeit und/oder Verschenk-Geschwindigkeit der Anhängerkupplung vorgesehen. Die Messeinheit kann beispielsweise eine Mehrzahl von Magnetfeldsensoren umfassen. Die Position der Anhängerkupplung kann auch optisch vermessen werden, indem jeweils ein Laser oder eine Laserdiode an den zwei Endpunkten des Verschiebewegs der Anhängerkupplung angebracht werden. Die Entfernung der Anhängerkupplung von den Endpunkten wird durch eine Korrelationsmessung von zwei Signalen bestimmt, die von den Lasern ausgesandt und von der Anhängerkupplung reflektiert werden. Die Position der Anhängerkupplung kann auch durch ein Kamerasystem gemessen werden, welches ein Bild der Anhängerkupplung aufnimmt und über einen Vergleich mit gespeicherten Bildern der Kupplung deren Position ermittelt.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist ein Antrieb zur Bewegung, insbesondere zur Verschiebung und/oder Verschwenkung der Anh ngerkupplung vorgesehen. Mittels des Antriebs ist ein nich -manuelles Verschieben der Anhängerkupplung möglich, z.B. indem einem elektronischen Steuergerät eine Soll-Position der Anhängerkupplung vorgegeben wird, wel- ches den Antrieb zum Erreichen dieser Position geeignet ansteuert .
Vorteilhaft ist es, wenn der Antrieb als pneumatische Druckeinheit, z.B. als teleskopartige Ausziehvorrichtung, oder als Riemenantrieb ausgebildet ist. Der Riemen des Riemenantriebs wird über einen Motor angetrieben, der an einem Ende des Riemens angreift, während am anderen Ende des Riemens die Anhängerkupplung positioniert ist. Der Antrieb kann aber auch als Zahnradantrieb mit einer Zahnstange oder einem Schneckenradantrieb ausgeführt sein.
Die Aufgabe wird außerdem gelöst durch ein Regelungsverfahren der eingangs genannten Art, bei dem der Ist-Anhängerwinkel zwischen Anhänger und Deichsel gemessen und an einen für eine gewünschte Rückwärtsfahrtbahnkurve vorgegebenen Soll- Anhängerwinkel angeglichen wird, indem die Anhängerkupplung mittels des Antriebs relativ zur Zugmaschine bewegt wird, vorzugsweise verschoben und/oder verschwenkt wird, bis der Ist-Anhängerwinkel mit dem Soll-Anhängerwinkel übereinstimmt. Mittels eines solchen Regelungsverfahrens wird eine stabile Rückwärtsfahrt auf einer vom Fahrer über den Soll- Anhängerwinkel vorgegebenen Bahnkurve ermöglicht.
Bei einer bevorzugten Verfahrensvariante wird der Ist- Anhängerwinkel an den Soll-Anhängerwinkel angeglichen, indem zusätzlich zum Bewegen der Anhängerkupplung, beispielsweise zusätzlich zum Verschieben und/oder Verschwenken der Anhängerkupplung, der Lenkwinkel der Vorderräder der Zugmaschine verändert wird. Eine kombinierte Steuerung sowohl des Lenkwinkels als auch der Position der Anhängerkupplung erlaubt eine besonders einfache und stabile Regelung der Rückwärtsfahrt der Zugmaschine . Bei einer vorteilhaften Verfahrensvariante ist die Gewichtung zwischen einem ersten Regelungsbeitrag durch das Bewegen der Anhängerkupplung und einem zweiten Regelungsbeitrag durch das Verändern des Lenkwinkels eine Funktion der Änderungsgeschwindigkeit (Θ) des Soll-Anhängerwinkels und der Geschwindigkeit (vz) der Zugmaschine. Durch die unterschiedliche Gewichtung in Abhängigkeit von (Θ, vz) -Werten kann die Regelung der Rückwärtsfahrt optimiert werden.
Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens ergibt sich, wenn die Regelung' in mindestens zwei aufeinander folgenden Zeitabschnitten durchgeführt wird, denen jeweils ein (vz,Θ) -Wertebereich zugeordnet ist, und die Zeitabschnitte sich durch die Gewichtung des ersten und zweiten Regelungsbeitrages voneinander unterscheiden. Die Einteilung des Regelungsverfahrens in mehrere Zeitabschnitte erlaubt es, die Gewichtung der Regelungsbeiträge in verschiedenen Phasen der Regelung zu optimieren.
Bei einer bevorzugten Verfahrensvariante wird in mindestens einem Zeitabschnitt die Regelung sowohl durch das Bewegen der Anhängerkupplung als auch durch das Verändern des Lenkwinkels erreicht . Diese Steuerungsart ist insbesondere zu Beginn der Regelung von Vorteil, wenn der Ist-Anhängerwinkel weit vom Soll-Anhängerwinkel entfernt ist und die Geschwindigkeit, mit der eine Anpassung erfolgen muss, demzufolge hoch ist.
Bei einer vorteilhaften Verfahrensvariante erfolgt in mindestens einem Zeitabschnitt die Regelung durch das Verändern des Lenkwinkels, während die Anhängerkupplung in eine Mittelposition verfahren wird. Diese Steuerungsart ist in einem Zeitabschnitt der Regelung besonders bevorzugt, bei dem die Geschwindigkeit Θ der Änderung des Soll-Anhängerwinkels gering ist. Das Bewegen der Anhängerkupplung in eine Mittelposition ist für einen nachfolgenden Zeitabschnitt der Regelung besonders günstig, bei dem die Regelung im Wesentlichen über die Anhängerkupplung stattfindet .
Bei einer besonders bevorzugten Verfahrensvariante stimmt in mindestens einem Zeitabschnitt der Ist-Anhängerwinkel im Wesentlichen mit dem Soll-Anhängerwinkel überein und durch das Bewegen der Anhängerkupplung werden Fluktuationen des Ist- Anhängerwinkels um den Soll-Anhängerwinkel kompensiert. Bei dieser Steuerungsart ist es günstig, wenn die Anhängerkupplung in der Nähe der Mittelposition verbleibt, da beim Erreichen der maximal möglichen Auslenkung der Anhängerkupplung das System blockiert ist . Hierzu kann die Position der Anhängerkupplung über eine Steuerung des Lenkradwinkels in die Nähe der Mittelposition verschoben werden.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung, anhand der Figuren der Zeichnung, die erfindungs- wesentliche Einzelheiten zeigen, und aus den Ansprüchen. Die einzelnen Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination bei einer Variante der Erfindung realisiert sein.
Ein Ausführungsbeispiel ist in der schematischen Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Dabei zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Anhängerkupplung einer erfindungsgemäßen Zugmaschine;
Fig. 2 eine über eine Deichsel mit einem Anhänger gekoppelte Zugmaschine in einer Draufsicht; Fig. 3 ein Blockschaltbild eines Regelkreises zur Durchführung des erfindungsgemäßen Regelverfahrens für die Rückwärtsfahrt der Zugmaschine;
Fig. 4 ein (Θ,vz) -Diagramm mit drei (Θ,vz) -Wertebereichen.
In der Fig. 1 ist eine Anhängerkupplung 1 dargestellt, die auf einer als Führungsvorrichtung dienenden Translationsbank 2 in Längsrichtung kontinuierlich von einer Mittelposition 5 aus zwischen einem ersten Endpunkt 6 und einem zweiten Endpunkt 7 der Translationsbank 2 verschiebbar ist. Ein Riemenantrieb mit einem Motor 3, der einen mit der Anhängerkupplung 1 verbundenen Riemen 8 antreibt, ist zum kontinuierlichen Verschieben der Anhängerkupplung 1 vorgesehen. Der Motor 3 kann über eine nicht bildlich dargestellte elektronische Steuereinheit angesteuert werden, um eine Positionsveränderung der Anhänger upplung 1 auf der Translationsbank 2 vorzunehmen. Eine in Längsrichtung angeordnete Mehrzahl von Magnetfeldsensoren ist als Messeinheit 4 zur Positionsbestimmung der Anhängerkupplung 1 unterhalb der Translationsbank 2 angebracht. Die Anhängerkupplung 1 weist ein Magnetisierungssystem auf, welches bei Bewegung der Anhängerkupplung bestimmte Magnetfeldsensoren der Messeinheit 4 anregt. Hierdurch ist es möglich, die Position und die Geschwindigkeit der Anhängerkupplung 1 auf der Translationsbank 2 zu messen.
Die in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung ist sowohl zur lokalen als auch zur globalen Steuerung der Position der Anhängerkupplung 1 auf der Translationsbank 2 ausgelegt . Bei der lokalen Steuerung gibt ein Steuerbefehl (Δ, siehe Fig. 3) eine Länge vor, um die die Anhängerkupplung in Längsrichtung verschoben werden soll. Bei der globalen Steuerung gibt ein Steuerbefehl (Δ, siehe Fig. 3) einen Punkt auf der Translationsbank 2 vor, an dem die Anhängerkupplung 1 positioniert werden soll. Für die globale Steuerung ist im Allgemeinen eine Positionsregelung mit Positionsmessung über die Messeinheit 4 nötig. Die Steuerung der Position der Anhängerkupplung kann sowohl zur elektronischen Stabilitätsregelung bei der Vorwärtsfahrt (ESP) als auch bei der Rückwärtsfahrt verwendet werden.
In der Fig. 2 ist eine Zugmaschine 10 dargestellt, welche ü- ber eine Deichsel 12 mit einem Anhänger 11 gekoppelt ist. Die Anhängerkupplung 1 ist mittig am hinteren Ende der Zugmaschine 1 angebracht, wobei die Translationsbank 2 in Richtung der Längsachse der Zugmaschine 1 verläuft. Ein Lenkwinkel φL der Zugmaschine liegt zwischen den Vorderrädern 13 und der Längsachse der Zugmaschine 1, ein Deichselwinkel φH ist zwischen der Längsachse der Zugmaschine 1 und der Deichsel 12 sowie ein Anhängerwinkel φHH ist zwischen der Deichsel 12 und der Längsachse des Anhängers 11.
Bei der Rückwärtsfahrt der Zugmaschine 1 wird ein Soll- Anhängerwinkel φHH soll für eine gewünschte Rückwärtsfahrtbahnkurve vom Fahrer vorgegeben. Eine Anpassung des Ist- Anhängerwinkels ΦHH ist an den Soll-Anhängerwinkel φHH soll ist über eine Steuerung von zwei Stellgrößen möglich, und zwar einerseits über den Lenkwinkel φL und andererseits über die Position der Anhängerkupplung 1 . Der für eine stabile Regelung der Rückwärtsfahrt geeignete Lenkwinkel φL bzw. die günstigste Position der Anhängerkupplung 1 bei gegebenem Soll-Anhängerwinkel ΦHH soll müssen berechnet werden. Hierzu wird der momentane Anhängerwinkel φHH ist sowie der momentane Deichselwinkel φH ist mittels geeigneter, nicht bildlich dargestellter Sensoren gemessen. Zusätzlich wird die Geschwindigkeit vz der Zugmaschine in Längsrichtung bestimmt. In der Fig. 3 ist ein Blockschaltbild eines Regelkreises zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens gezeigt. Eingangsgrößen für einen ersten Regler Rl des Regelkreises sind der Soll-Anhängerwinkel ΦHH soll der Ist-Anhängerwinkel ΦHH ist und die Geschwindigkeit vz der Zugmaschine in Längsrichtung. In Abhängigkeit von diesen Größen legt der erste Regler Rl eine Gewichtung zwischen einem ersten Regelungsbeitrag durch das Verschieben der Anhängerkupplung 1 und einem zweiten Regelungsbeitrag durch Steuern des Lenkwinkels φL auf einen
Sollwert φL Soιι hin fest . Die Kriterien, nach denen der Regler Rl diese Gewichtung vornimmt, sind unten in der Beschreibung zu Fig. 4 näher beschrieben.
Den ersten Regelungsbeitrag liefert der erste Regler Rl direkt, indem er einen Steuerbefehl Δ an eine Steuereinheit zum Verschieben der Anhängerkupplung 1 gibt. Der zweite Regelungsbeitrag wird über einen zweiten und dritten Regler R2 , R3 bereitgestellt (Kaskadenregelung) . Der erste Regler Rl liefert als Ausgangsgröße eine Veränderung des Deichselwinkels φH var welche zur Fehlerreduzierung notwendig ist, an den Regler R2. Der Regler R2 vergleicht diesen Winkel mit dem gemessenen Ist-Deichselwinkel φH ist u d liefert einen Soll- Deichselwinkel φH soii als Eingangsgröße für den dritten Regler R3. Dieser setzt den Soll-Deichselwinkel φH soii in einen Soll- Lenkwinkel φL soii um, der an ein nicht bildlich dargestelltes
Steuergerät zur Einstellung des Lenkwinkels φL übertragen wird.
Parallel dazu gibt ein Modell M in Abhängigkeit vom Soll- Anhängerwinkel ΦHH soii dem zweiten Regler R2 einen Modell- Deichselwinkel φH Modell und dem dritten Regler R3 einen Modell-Lenkwinkel φL Moden vor. Diese Werte werden aus Modellan- nahmen abgeleitet, die auf der Dimensionierung der Zugmaschine 10, des Anhängers 11 und der Deichsel 12 basieren, und die durch jeden der Winkel bestimmt sein müssen. Auch ohne Verwendung des Modells M lässt sich der Regelkreis zur Regelung der Rückwärtsfahrt einsetzen, indem Deichselwinkel und Lenkwinkel Schritt für Schritt bestimmt werden.
Die Gewichtung zwischen dem ersten und dem zweiten Regelungsbeitrag wird im ersten Regler Rl durchgeführt . Hierzu wird die Norm Θ der Geschwindigkeitsänderung des Soll- Anhängerwinkels in einer Zeit von 0,1 s
Figure imgf000012_0001
sowie die Geschwindigkeit vz der Zugmaschine 1 in Längsrichtung bzw. deren Betrag |vz| bestimmt. In Abhängigkeit von diesen beiden Größen wird die Gewichtung vorgenommen.
Die Fig. 4 zeigt ein typisches (Θ, vz) -Diagramm mit drei (Θ, vz) -Wertebereichen Sl, S2 , S3 , die sich durch die Gewichtung des ersten und zweiten Regelungsbeitrags voneinander unterscheiden. Die Form der (Θ, vz) -Wertebereiche kann von Fahrzeugtyp zu Fahrzeugtyp variieren. Jedem der drei Wertebereiche Sl, S2, S3 ist ein Zeitabschnitt bei der Anpassung des Ist-Anhängerwinkels φHH ist an den Soll-Anhängerwinkel φHH soll zugeordnet .
In Wertebereich Sl wird auf eine sehr schnelle Änderung des Vorgabewinkels ΦHH soii reagiert. Die Regelung erfolgt im Wesentlichen über das Verschieben der Anhängerkupplung 1, wobei der Lenkwinkel φL variiert wird, um die Drehung der Deichsel 12 zu beschleunigen. In Wertebereich S2 wird auf langsame Änderungen des Vorgabe- winkeis ΦHH soii reagiert. Die Regelung erfolgt im Wesentlichen über das Einstellen des Lenkwinkels φL, wobei die Kaskadenregelung über die drei Regler Rl , R2 , R3 zum Einsatz kommt. Die Anhängerkupplung 1 wird langsam auf die Mittelposition 5 zubewegt, um eine stabile Positionierung der Zugmaschine 10 zu erreichen.
In Wertebereich S3 ist die Zugmaschine 10 mit Anhänger 11 fast stabil und der Vorgabewinkel ΦHH soll fast erreicht . Es bestehen allerdings noch kleine Schwankungen, welche z.B. durch Rauschen hervorgerufen werden. Die Kompensation dieser Schwankungen erfolgt ausschließlich mit der Anhängerkupplung 1. Wenn sich der stabile Zustand der Anhängerkupplung 1 zu weit von der Mittelposition 5 der Translationsbank 2 entfernt, wird zusätzlich der Lenkwinkel φL gesteuert, um die Anhängerkupplung 1 wieder in die Nähe der Mittelposition 5 zu bringen. Dadurch lässt sich vermeiden, dass die Anhängerkupplung bis zu den Endpunkten 6,7 der Bewegung auf der Translationsbank 2 ausgelenkt wird, so dass das Blockieren des Systems an einem der Endpunkte 6,7 sich wirksam verhindern lässt .
Für gewöhnlich werden die Zeitabschnitte, welche den Wertebereichen Sl, S2, S3 zugeordnet sind, zeitlich aufeinander folgen, so dass zunächst der Wertebereich Sl, dann der Wertebereich S2 und zuletzt der Wertebereich S3 durchlaufen wird.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die Rückwärtsfahrt der Zugmaschine stabilisiert, indem Anhängerkupplung 1 in einer geeigneten Weise in Längsrichtung der Zugmaschine, d.h. in Richtung der Längsachse der Zugmaschine, verschoben wird. Die Stabilisierung basiert dabei auf einer Regelung des Ist- Anhängerwinkels φH ist und des Ist-Deichselwinkels φH ist- Da diese Winkel auch durch eine Verschiebung der Anhängerkupplung 1 in Querrichtung der Zugmaschine oder durch eine kombinierte Verschiebung der Anhängerkup lung 1 sowohl in Längsrichtung als auch in Querrichtung der Zugmaschine änderbar sind, ist es selbstverständlich denkbar, die Stabilisierung auch durch eine Verschiebung der Anhängerkupplung 1 in Querrichtung der Zugmaschine oder durch eine kombinierte Verschiebung der Anhängerkupplung sowohl in Längsrichtung als auch in Querrichtung der Zugmaschine zu bewirken.
Eine in Querrichtung der Zugmaschine verschiebbare Anhängerkupplung lässt sich beispielsweise mit der in Figur 1 gezeigten Vorrichtung realisieren, indem die Translationsbank 2 senkrecht zur Längsachse der Zugmaschine an die Zugmaschine angebracht wird.
Eine kombinierte Verschiebung der Anhängerkupplung in Längsund Querrichtung der Zugmaschine lässt sich beispielsweise durch eine Verschwenkung der Anhängerkupplung um einen Fixpunkt der Zugmaschine realisieren, indem die Anhängerkupplung auf einen Träger montiert wird, der seinerseits an einem Fixpunkt der Zugmaschine mit dieser verbunden ist und um den Fixpunkt schwenkbar ist.

Claims

Patentansprüche
1. Zugmaschine (10) mit einer Anhängerkupplung (1), dadurch gekennzeichnet, dass die Anhängerkupplung (1) relativ zur Zugmaschine (10) bewegbar ist.
2. Zugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass die Bewegbarkeit der Anhängerkupplung (1) auf mindestens einer der folgenden Bewegungen beruht :
- einer Verschiebung der Anhängerkupplung (1) in Längsrichtung der Zugmaschine,
- einer Verschiebung der Anhängerkupplung (1) in Querrichtung der Zugmaschine,
- einer Verschwenkung der Anhängerkupplung (1) bezüglich eines Fixpunkts der Zugmaschine.
3. Zugmaschine nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet, dass eine Führungsvorrichtung (2) zur Führung der Anhängerkupplung (1) vorgesehen ist.
4. Zugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Messeinheit (4) zur Bestimmung der Position und/oder der Bewegungs-Geschwindigkeit der Anhängerkupplung (1) vorgesehen ist.
5. Zugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Antrieb (3) zum Bewegen der Anhängerkupplung (1) vorgesehen is .
6. Zugmaschine nach Anspruch 5 , dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb als pneumatische Druckeinheit ausgebildet ist.
7. Zugmaschine nach Anspruch 5 , dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb (3) als Riemenantrieb ausgebildet ist.
8. Zugmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb als Zahnradantrieb ausgebildet ist.
9. Regelungsverfahren für die Rückwärtsfahrt einer Zugmaschine (10) nach einem der Ansprüche 5 bis 8 mit einem Anhänger (11) , der über eine Deichsel (12) mit der Anhängerkupplung (1) der Zugmaschine (10) gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Ist-Anhängerwinkel (φHκ ist) zwischen Anhänger (11) und Deichsel (12) gemessen und an einen für eine gewünschte Rückwärtsfahrtbahnkurve vorgegebenen Soll- Anhängerwinkel (φHH soii) angeglichen wird, indem die Anhängerkupplung (1) mittels des Antriebs (3) relativ zur Zugmaschine (10) bewegt wird, bis der Ist-Anhängerwinkel (ΦHH ist) mit dem Soll-Anhängerwinkel (φHH soll) übereinstimmt .
10. Regelungsverfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Anhängerkupplung (1) bewegt wird, indem sie in Längsrichtung der Zugmaschine (10) und/oder in Querrichtung der Zugmaschine (10) verschoben wird und/oder indem sie bezüglich eines Fixpunkts der Zugmaschine (10) verschwenkt wird.
11. Regelungsverfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Ist-Anhängerwinkel (φHH ist) an den Soll- Anhängerwinkel (ΦHH soii) angeglichen wird, indem zusätzlich zum Bewegen der Anhängerkupplung (1) der Lenkwinkel (φL) der Vorderräder (13) der Zugmaschine (10) verändert wird.
12. Regelungsverfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewichtung zwischen einem ersten Regelungsbeitrag durch das Bewegen der Anhängerkupplung (1) und einem zweiten Regelungsbeitrag durch das Verändern des Lenkwinkels (φL) eine Funktion der Änderungsgeschwindigkeit (Θ) des Soll-Anhängerwinkels (φHH soii) und der Geschwindigkeit (vz) der Zugmaschine (10) ist.
13. Regelungsverfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelung in mindestens zwei aufeinander folgenden Zeitabschnitten durchgeführt wird, denen jeweils ein (vz,Θ) -Wertebereich zugeordnet ist, und die Zeitabschnitte sich durch die Gewichtung des ersten und zweiten Regelungsbeitrags voneinander unterscheiden.
14. Regelungsverfahren nach Anspruch 13 , dadurch gekennzeichnet, dass in mindestens einem Zeitabschnitt (Sl) die Regelung sowohl durch das Bewegen der Anhängerkupplung (1) als auch durch das Verändern des Lenkwinkels (φL) erfolgt.
15. Regelungsverfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass in mindestens einem Zeitabschnitt (S2) die Regelung durch das Verändern des Lenkwinkels (φL) erfolgt, während die Anhängerkupplung (1) in eine Mittelposition (5) verfahren wird.
16. Regelungsverfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass in mindestens einem Zeitabschnitt (S3) der Ist- Anhangerwinkel (φHH st) im Wesentlichen mit dem Soll- Anhängerwinkel (φHH soii) übereinstimmt und durch das Bewegen der Anhängerkupplung (1) Fluktuationen des Ist- Anhängerwinkels (ΦHH ist) um den Soll-Anhängerwinkel (ΦHH soii) kompensiert werden.
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