用于将挂车车辆辅助地或自动地耦接到牵引车辆上的方法和设备以及牵引车辆、电子的处理单元和计算机程序与流程

本发明涉及商用车辆、特别是牵引车辆和挂车车辆的。这些挂车车辆经常停在物流企业和其它企业的作业场区中。挂车车辆须时常在作业场区进行调度以进行装载、卸载、加注、维护、停放等。最后挂车车辆被牵引车辆接走，牵引车辆然后将挂车车辆带到它们目的地。挂车车辆存在多种变体，其中就有单轴挂车车辆和多轴挂车车辆。在多轴挂车车辆的情况下还有其是否装备了牵引杆或没有装备牵引杆之分。没有装备牵引杆的挂车车辆称为鞍式挂车车辆或鞍托式挂车车辆或者国际上也称为半挂车。在这些挂车车辆中，轮轴仅在挂车车辆的后侧处。这些挂车车辆在前侧处则装备有支撑或支腿，支撑或支腿可以在挂车停放时移出或向外折叠，而在行驶时可以移入或向内折叠。

背景技术：

1、接下来说明的发明主要针对这种鞍托式挂车车辆进行说明。在其中，耦接过程应当进行得特别小心，以免对牵引车辆造成损伤，特别是对处于支撑状态的挂车车辆造成损伤。特殊的问题在于，牵引车辆装备有耦接元件，耦接元件具有鞍板。这种鞍板安装得略微高一些并且以能转动的方式被支承。鞍板在后侧配设有呈v形的开口，挂车车辆的所谓的鞍座主销可以嵌接到该开口中。耦接时，牵引车辆必须倒车，使得鞍座主销进入鞍板的开口中。呈v形的开口的侧向的导引结构负责使鞍座主销转向鞍板的中央部位。在中央部位前方安装着用弹簧元件保持的卡锁元件。为了使鞍座主销可以卡锁到中央部位中，卡锁元件必须克服弹簧力被朝着侧面压。为了能发生这一点，牵引车辆必须在倒车时相应强烈地被压向挂车车辆的鞍座主销，直至这个鞍座主销卡锁在中央部位处。

2、对驾驶员而言，这恰恰是一个重要任务。驾驶员必须同时实施对牵引车辆的纵向操控和横向操控。在倒车时看向鞍座主销的视野往往并不是最优的。此外，驾驶员还经常有很大的时间压力。因此就会出现以过大的速度倒车并且牵引车辆以过大的冲击撞到挂车车辆的鞍座主销上。在此，可能还会将挂车车辆向后移一点。这导致挂车车辆的支撑发生扭曲或者甚至导致挂车车辆移动。这可能导致挂车车辆的支撑或底盘受损。牵引车辆的耦接元件也会承受超过必要的负荷并且可能因此更为强烈地磨损。

3、当鞍座主销卡锁在中央部位上时，回扣的卡锁元件将鞍座主销保持就位，从而使挂车车辆在行驶期间稳定地与牵引车辆保持连接。卡锁元件可以通过机械机构进行释放。当驾驶员想要使挂车车辆脱钩时，就由驾驶员操纵这个机械机构。

4、因此存在的问题是，耦接过程在由驾驶员手动地执行时往往并不能最优地进行并且由此会提高磨损并且造成损伤。由于驾驶员试图以比一定需要的速度更快的速度来进行耦接，这个问题就会加剧。因此，驾驶员会避免耦接时的错误尝试并且不必开始新的耦接过程，此时驾驶员必须再次执行必要的目视检查。为此他就须重新下车。

5、因此需要在耦接过程中进行改进，以避免损伤和减小磨损。

技术实现思路

1、因此本发明的任务是，改进耦接过程，以避免牵引车辆以过高的速度频繁地撞到挂车车辆上。

2、该任务通过一种根据权利要求1所述的用于将挂车车辆辅助地或自动地耦接到牵引车辆上的方法、一种根据权利要求8所述的用于将挂车车辆辅助地或自动地耦接到牵引车辆上的设备、一种根据权利要求15所述的牵引车辆和一种根据权利要求16所述的电子的处理单元解决。

3、从属权利要求根据对这些措施的随后的说明包含了本发明的有利的扩展设计方案和改进方案。

4、在一种形式中，本发明涉及一种用于将挂车车辆辅助地或自动地耦接到牵引车辆上的方法。在此，牵引车辆装备有耦接元件，耦接元件具有用于牵引车辆的耦接元件的导引结构、例如侧向导引结构。此外，牵引车辆装备有电子调节的行车制动器和驱动器。该方法的特征在于，在牵引车辆关于挂车车辆对准和靠近之后，开始自动的耦接过程。自动的耦接过程的特征在于具有下列步骤：以特定的速度和特定的驱动力矩开始倒车行驶；检测牵引车辆的纵向加速度和横向加速度；在出现了在第一值域内的横向加速度并伴随出现了在第二值域内的纵向加速度以及紧接着出现了在第三值域内的纵向加速度时，通过切断驱动力矩和/或操纵行车制动器停止倒车行驶。这种方法的优点是，对挂车车辆的耦接对接件到牵引车辆的耦接元件中的卡锁情况在测量技术上进行检测，进而对牵引车辆的在倒车行驶时起作用的驱动力矩进行立即切断，并且防止了挂车车辆由于牵引车辆的继续作用的驱动力矩而发生移动。由此减小了磨损并且避免了挂车车辆和牵引车辆的损伤。

5、在根据本发明的方法的一种扩展的实施方式中，要求的条件是，第三值域至少要比之前检测到的横向加速度的绝对值大一个特定的值。这样的优点是，排除在挂车车辆的耦接对接件和牵引车辆的耦接元件之间发生并不导致耦接对接件卡锁到牵引车辆的耦接元件中的触碰。

6、自动的耦接过程的特别有利的开始条件在于，在开始倒车行驶之前，通过如下方式使牵引车辆的耦接元件的水平与挂车车辆的高度相匹配，即，在一个步骤中检查，牵引车辆的耦接元件是否与挂车车辆的底盘接触，并且挂车车辆的耦接对接件是否定位在牵引车辆的耦接元件的捕捉区域中或者驾驶员确认了是否挂车车辆和耦接元件被对准，使得挂车车辆的耦接对接件可以嵌接到牵引车辆的耦接元件中。在这些开始条件中，在耦接过程期间不需要横向导引牵引车辆，这是因为耦接元件的侧向导引结构一定程度上确保横向导引。

7、用于使挂车车辆辅助地或自动地耦接到牵引车辆上的方法的一种有利的设计方案在于，为了开始倒车行驶，调整牵引车辆的驱动器的特定的驱动力矩并且调节牵引车辆的速度，使得不超过预定的速度。由此限制了牵引车辆的驱动力矩和速度。在两个耦接元件发生期望地碰撞时出现的冲击由此有效地得到限制。由此同样避免了损伤并且减小了磨损。

8、还可以通过如下方式来改进方法，即，在牵引车辆倒车行驶期间，从测量到在第一值域内的横向加速度伴随同时测量到在第二值域内的纵向加速度起，检测增量式编码器的增量的数量。这些增量式编码器主要使用在检测转动运动的领域中。它们在那里也被称为增量轮。它们和传感器协同工作，每当增量传感器的一个增量经过传感器时，传感器就产生一个增量信号。这些增量信号可以被传输并且在处理单元中计数。

9、增量式编码器典型地被设计成，使得增量等距布置，因而随一个增量信号的出现就分别出现了具有经限定的转动角的相同的转动运动。在车辆领域中，将增量式编码器例如和作为增量式编码器传感器的车轮转速传感器一起安装在车轮处。所产生的信号由不同的系统进行评估，如对应防抱死系统的abs和对应驱动防滑调节系统的asr。

10、还有利的是，当在倒车行驶期间检测到的增量的数据直到超过了特定的值仍然没有测量到具有在第三值域内的值的纵向加速度时，就立即中断耦接过程。这相当于高度匹配被错误地调整，这是因为鞍座主销已经经过了本来的碰撞点。

11、该方法的另外的有利的措施是，在停止倒车行驶之后为证实成功耦接，释放牵引车辆中的行车制动器并且通过挂入前进挡并在限定的时间内施加特定的驱动力矩将挂车车辆与牵引车辆短暂地拉紧，其中，在这个时间期间，检测增量式编码器的增量或者测量在牵引车辆与挂车车辆之间的间距。如果挂车车辆被成功地耦接并且挂车车辆的驻车制动器被拉紧，那么挂车车辆在短暂地施加驱动力矩期间不会被拉紧或仅略微拉紧。与此对应，所测得的增量的数量会很小。如果挂车车辆中的驻车制动器处于释放状态，那么计数得出较大数量的增量。为了针对这种情形能够证实正确耦接，有利的是，在拉紧过程期间测量在挂车车辆与牵引车辆之间的间距。若该间距在容限范围内保持恒定，那么就发生了成功的耦接过程。

12、据此，有利的是，当增量式编码器的增量的所检测到的数量没有超过特定的值，或者在拉紧过程结束时测得的在牵引车辆与挂车车辆之间的间距超过在拉紧过程开始时测得的间距的程度没有大于容限值时，就确认耦接过程成功。

13、本发明的另一种形式在于一种用于控制挂车车辆到牵引车辆上的辅助的和自动的耦接的设备，其中，牵引车辆装备有驱动单元和耦接元件以及电子调节的行车制动器，耦接元件具有用于挂车车辆的有待导入到耦接元件中的相应的耦接对接件的侧向导引结构。在本发明的这种形式中，该设备具有电子的处理单元，电子的处理单元经由一条或多条通信总线与驱动单元的电子的控制单元和行车制动器的电子的控制单元连接。处理单元被设立成用于，与驱动单元的电子的控制单元和行车制动器的电子的控制单元通信，以便从传感器单元接收关于牵引车辆的纵向和横向加速度的测量值并且将驱控指令传输给行车制动器的电子的控制单元和驱动单元的电子的控制单元，使得执行根据本发明的用于控制挂车车辆到牵引车辆上的辅助的或自动的耦接的方法。该设备因此用于实施根据本发明的方法并且用该设备可以实现根据本发明的方法的相应的优点。

14、根据本发明的设备的所提及的传感器单元应当包括至少一个检测牵引车辆的纵向加速度的第一加速度传感器和检测牵引车辆的横向加速度的第二加速度传感器。在此特别有利的是，传感器单元联接到行车制动器的电子的控制单元上。电子的行车制动器至少在集成有电子的稳定程序(esp)的功能的实施方式中需要这种传感器单元。如果已经存在这种传感器单元，那么仅须确保将传感器测量值周期性地传输给根据本发明的设备的处理单元。于是就不需要额外的传感器单元。这降低了根据本发明的设备的成本。

15、在根据本发明的设备的另一实施方式中，在处理单元上联接有单独的传感器单元，该单独的传感器单元用于测量牵引车辆的纵向加速度和横向加速度。对应“inertialmeasurement unit(惯性测量单元)”的imu单元可以作为单独的传感器单元联接到电子的处理单元上。这种imu单元被大批量地使用在车辆领域中用于某些车辆动态调节，如esp。imu单元可以包含多个加速度传感器和转动速率传感器。用转动速率传感器也可以测量沿不同方向的偏航率和车辆倾斜度。传感器单元尤其应当包括至少一个检测牵引车辆的纵向加速度的第一加速度传感器和检测牵引车辆的横向加速度的第二加速度传感器。

16、根据本发明的设备的另外的有利的实施方式在于，为行车制动器的电子的控制单元配设一个或多个增量式编码器传感器，其中，增量式编码器传感器要么相当于牵引车辆的车轮转速传感器，要么相当于牵引车辆的变速器的转速编码器传感器。这种增量式编码器传感器可以特别是在涉及到有源的车轮转速传感器时以较高的分辨率检测牵引车辆的运动。

17、在根据本发明的设备的一种形式中，牵引车辆的耦接元件具有鞍板。该鞍板用于耦接形式为鞍托式挂车的挂车车辆。在这些鞍托式挂车中，耦接过程必须特别小心，这是因为鞍托式挂车被立在支撑上。

18、在另一形式中，牵引车辆的耦接元件具有开口式耦联器。这种开口式耦联器同样配设有用于耦接对接件的侧向导引结构，从而根据本发明的用于将挂车车辆耦接到牵引车辆上的方法可以适用于此。耦接对接件处在牵引杆挂车车辆的牵引杆中。

19、本发明的另一形式在于一种牵引车辆，其具有驱动单元和经电子调节的行车制动器以及耦接元件和如所说明那样的根据本发明的设备，耦接元件具有用于挂车车辆的有待导入到耦接元件中的相应的耦接对接件的侧向导引结构。

20、此外，本发明同样在于一种电子的处理单元，该电子的处理单元经由一条或多条通信总线与驱动单元的电子的控制单元和行车制动器的电子的控制单元连接，并且被设置呈用于与驱动单元和行车制动器的电子的控制单元通信，以便从传感器单元接收牵引车辆的有关纵向加速度和横向加速度的测量值并且将驱控指令这样传输给行车制动器的电子的控制单元和驱动单元的电子的控制单元，使得能根据按本发明的方法执行自动的耦接过程的步骤。

21、最后，本发明的另一种形式涉及到一种计算机程序，该计算机程序具有程序指令，程序指令在计算机的处理器单元中处理时促使根据按发明的方法实施自动的耦接过程的步骤。