专利名称：挂车连接辅助系统的制作方法
技术领域：
系统。更为具体地，本发明涉及自动将车辆引导至用于连接挂钩与 挂钩接头的位置的挂车连"l妄辅助系统
背景技术：
拖车例如小挂车、小船挂车等通常包括具有杯形挂钩的挂车 架。牵引车上的挂钩接头通常采用设在牵引车后保险杠上的连接球
的形式。通常通过首先将牵引车上的挂钩接头与挂车架上的挂钩对 准并随后将挂车架上的挂钩降低至牵引车上的挂钩接头上而将挂 车连接至牵引车。
在将挂车连接至牵引车期间通常遇到的困难在于将挂车上的 挂钩与牵引车上的挂钩接头正确对准的挑战。在这种尝试中常见 地，车辆驾驶员必须反复离开车辆中的驾驶员座椅去检查挂钩接头 相对于挂钩的位置以〗更逐渐调整车辆乂人而实现挂钩4妄头与挂钩的 正确对准。在挂车4艮重且无法手动重新定位的情况下该过程特别困 难。
因此，需要一种自动将车辆引导至用于连接挂钩与挂钩接头的 ^立置的挂车连4妄辅助系统。
发明内容
本发明总体上涉及一种挂车连接辅助系统。该系统的说明性实 施例包括具有挂钩接头的牵引车、具有挂车挂钩的挂车、系统控制 器、设在桂钩接头和挂车挂钩上并与系统控制器通信的位置传感 器、与系统控制器对接的牵引车车辆马达、与车辆马达对接的牵引 车车轮以及连接至系统控制器和车轮并适合操纵车轮的转向系统。 系统控制器适合响应于来自位置传感器的输入来操纵车辆马达和 寿争向系乡充。
本发明总体上还涉及一种将挂钩与设在牵引车辆上的挂钩4妄 头对准的方法。该方法的说明性实施例包括提供系统控制器、监测 挂钩接头相对于挂钩的相对位置、向系统控制器提供关于挂钩接头 相对于挂钩的相对位置的输入、以及通过控制器响应于该输入的梯: 作将挂钩接头引导至挂钩。
现在将参考附图通过示例描述本发明，其中
图1是挂车连接辅助系统的说明性实施例的示意图。
图2是说明了来自挂车连接辅助系统的位置传感器的输入的框图。
图3是说明了挂车连接辅助系统响应于来自如图2中所示的车 辆传感器和目标传感器的控制输入而4吏车辆相对于目标定位的实 施方式的框图。
图4是说明了牵引车辆^各径的^务正以有助于挂车挂钩与i殳于牵 引车辆上的挂钩4妄头正确对准的框图。图5为牵引车辆和挂车的俯^L图，更为具体地说明了在挂车连 接辅助系统的典型实施方式中牵引车辆上的挂钩接头与挂车上的 挂钩沿Y轴的》于准。
图6为牵引车辆和挂车的侧视图，更为具体地说明了在挂车连
挂钩沿X轴和Z轴的对准。
图7是说明了将挂钩与设在牵引车辆上的挂钩接头对准的说明 性方法的流程图。
具体实施例方式
首先参考图1，附图标记1总体上表示挂车连接辅助系统(在 下文中称为系统)的说明性实施例。系统1适合于将牵引车辆22 上的挂钩4姿头23与挂车18上的挂车挂钩19自动对准以有助于挂 钩4妄头23与4圭车4圭钩19的连"t妄。在一些应用中，牵引车辆22可 为混合动力电动车辆(HEV)。挂钩4妾头23可为例如(而不限于) 连接球或挂钩接口。系统1包括具有发射器3 (在一些实施例中可 设在牵引车辆22的挂钩接头23上)和接收器4 (可设在挂车18的 挂车挂钩19上)的位置传感器2。在其它实施例中，发射器3可设 在挂车挂钩19上而接收器4可设在挂钩接头23上。传感器2可为 例如(^f旦不限于)短射程射频传感器(RFID)或光学型激光器或回 复反射传感器。发射器3发出由接收器4接收的信号。
闭环系统控制器8与挂钩接头23上的位置传感器2通信。车 辆22的车辆马达24与系统控制器8对4lr。车辆马达24可为例如 电力牵引马达。车辆马达24驱动地与车辆22的车轮25接合。控 制开关9可连4妾至系统控制器8以协助选4奪性开启和关闭系统1。出于下文中描述的目的，显示器10可与系统控制器8对接。显示 器10通常位于牵引车辆22的驾驶室或乘客舱(未显示)内。
在一些实施例中，电动助力转向(EPAS)系统11、空气悬挂 系统12以及翻滚/倾斜/横摆传感器13可与系统控制器8对接。EPAS 系统11与牵引车辆22的车4仑25对接并适合响应于来自系统控制 器8的输入使牵引车辆22转向。空气悬挂系统12可安装至牵引车 辆22以响应于来自系统控制器8的输入协助牵引车辆22底盘(未 显示)通常以传统方式相对于车4仑25的选4奪性i也上升与下降。翻 滚/倾斜々陵摆传感器13也可安装至牵引车辆22并可向系统控制器8 提供关于牵引车辆22的翻滚、倾斜和横摆运动的数据。手动超控 开关14可连接至系统控制器8并设在例如牵引车辆22的驾驶室(未 显示)中。
倾斜传感器(来自通常在装配有稳定性控制的车辆中的翻滚/ 倾斜/一黄摆传感器单元13 )可用于在其接近目标时改善车辆Z轴(地 面之上的高度)的轨迹设计与控制。倾斜度(0)定义为车辆X轴 相对于地面的角度。也可乂人对车辆皇从(X )轴壽丈感的加速计Xaccel 获得倾斜信息0 = arcsin (Xaccel)。如果可用的话，车辆倾斜角的 测量可用于修正由不平的路面(例如船用坡道或车道)引起的车辆 相对于地球特征(挂车挂钩)所需的Z轴路径。
下面参考图1以及图5、图6，在系统1的通常运转中，当牵 引车辆22的挂钩接头23位于挂车18的挂车挂钩19的预定范围(例 如3英尺)内时，牵引车辆22的操作者(未显示)可驱动控制开 关9以开启系统1并使牵引车辆22进入"自动挂车连接模式"。这 有助于牵引车辆22的自动定位以〗吏挂钩4妻头23相对于挂车挂钩19 正确定位以Y更于将挂车挂钩19连接至挂钩接头23。因此，位置传 感器2的发射器3向系统控制器8提供指示挂钩接头23沿Y轴(如 图5中所示)及沿X轴和Z轴(如图6中所示)相对于挂车挂钩19的位置的位置输入。响应于来自发射器3的位置输入，系统控制 器8可一见地映射挂钩4妄头23相对于挂车挂钩19的位置并可在显示 器10上显示挂钩4妄头23相对于挂车挂钩19的当前位置。
响应于来自位置传感器2的位置输入，系统控制器8以车辆电 动模式操纵牵引车辆22以将牵引车辆22引导至挂钩接头23与桂 车挂钩19沿Z轴垂直对准的位置(如图6中所示)。因此，系统控 制器8操纵车辆马达24以接合牵引车辆22的车轮25并沿X轴(如 图6中所示)以前向/后向运动的方式移动牵引车辆22。在将系统1 装配至传统车辆(未显示)中的一些应用中，车辆的发动机节气门 (未显示)和车辆制动器(未显示)可用于控制牵引车辆22沿X 轴的前向/后向移动。系统控制器8操纵EPAS系统11以接合车轮 25的转向机构并使牵引车辆22沿Y轴转向(图5)以便牵引车辆 22的正确定位。在一些应用中，系统控制器8可梯:纵空气悬挂系统 12以沿Z轴才是升或降^f氐牵引车辆22的底盘(图6)以1更将挂钩4姿 头23定位在挂车挂钩19的下方。在一些应用中，翻滚/倾斜/才黄摆 传感器13可向系统控制器8传输翻滚稳定性控制数据以增强系统1 的定位能力。在挂车挂钩19过低的情况下，系统控制器8可用于 停止牵引车辆22并可进一步用于提供告知牵引车辆22操作者停止 牵引车辆22并提升挂车挂钩19位置的信息。在牵引车辆22安装 有空气悬挂系统12的应用中，可首先降低牵引车辆22的底盘以将 挂车挂钩19下方的挂钩接口 23定位至其操作极限。牵引车辆22 的操作者可随后降低挂车桂钩19以接合牵引车辆22上的挂钩接口 23并完成连接过程。在需要系统1的手动超控的情况下，牵引车辆 的才喿作者可驱动手动超4空开关14以实J见该目的。
下面参考图2，显示了用以i兌明/人位置传感器至挂车连4妄辅助 系统的控制器的输入的框图200。在框202和204中，分别处理来 自车辆传感器和目标传感器的位置数据。在框206中，基于框202中车辆传感器和框204中目标传感器提供的位置数据更新牵引车辆 相对于挂车挂钩的路径。在框208中，将数据转换为地球参考系， 分别产生框210、 212和214中的控制输入。
下面参考图3,显示了用于il明挂车连4妄辅助系统响应于来自 车辆传感器和目标传感器的控制输入使车辆关于目标定位的实施 方式的框图300。在框302中，开始系统的操作。在框304中，做 出关于是否已取消系统的操作的判定。在尚未取消系统的操作的情 况下，在框306中，控制输入212 (其在图2的流程图200中开始) 操纵牵引车辆的电动转向控制。在框308中，控制输入210操纵牵 引车辆的电力牵引马达控制。在框310中，控制输入214操纵牵引 车辆的车辆悬挂控制。在框312中，做出关于牵引车辆的挂钩接头 是否与目标(挂车的挂车挂钩)对准的判定。如果在框312中牵引 车辆的挂钩接头与目标对准，则该过程前进至框314并随后在框316 处停止。如果在框312中牵引车辆的挂钩接头未与目标对准，则该 过程返回至框304，在该处啦文出关于系统的操作是否已停止的判定。
在框304处停止系统，喿作的情况下，该过程前进至框314并随 后在才匡316处4亭止。在才匡304处系统才喿作尚未4f止的情况下，如上 所述，该过程分另'J前进至框306、 308、 310、 312、 314和316。图 4中显示了用以i兌明牵引车辆^各径的》务正以^更于挂车挂钩与i殳于牵 引车辆上的挂钩4妄头正确对准的冲匡图400。
下文显示了系统1的运转算法
距离=10* (左轮计数+右轮计数)/2
方向角=&2* (左轮计数-右4仑计数)/轴距
X估计=-巨离*8^1 (方向角)Y—估计-3巨离^os (方向角)
dX-X一^各径-X一估计
dY二Y」各径-Y—估计
X—位移=乂_目标—起始
Y—位移=丫_目标—起始
在参考系中，起始时车辆X、 Y、 Z=0
下面参考图7，其中显示了用以说明将桂钩与设于牵引车辆上 的挂钩接头对准的说明性方法的流程图700。在框702中，提供了 系统控制器。在框704中，监控挂钩接头相对于挂钩的相对位置。 在框706中，向系统控制器提供关于挂钩接头与挂钩的相对位置的 输入。在框708中，响应于关于挂钩接头与挂钩的相对位置的输入 通过系统控制器的操作将挂钩接头引导至桂钩。
尽管上文已经描述了本发明的优选实施例，应认识并理解本发 明可做出多种修改，且权利要求意图覆盖所有这些属于本发明实质 和范围的^'》改。
权利要求
1.一种挂车连接辅助系统，包括具有挂钩接头的牵引车辆；具有挂车挂钩的挂车；系统控制器；设于所述挂钩接头和所述挂车挂钩上并与所述系统控制器通信的位置传感器；与所述系统控制器对接的所述牵引车辆的车辆马达；与所述车辆马达对接的所述牵引车辆的车轮；连接至所述系统控制器和所述车轮并适合转向所述车轮的转向系统；并且其特征在于，所述系统控制器适合响应来自所述位置传感器的输入而操纵所述车辆马达和所述转向系统。
2. 根据权利要求l所述的系统，其特征在于，所述位置传感器包 括设于所述挂钩接头和所述挂车挂钩中的第一个上的发射器 以及设于所述挂钩接头和所述挂车挂钩中的第二个上的接收器。
3. 根据权利要求l所述的系统，进一步包括连接至所述系统控制 器的显示器，并且，其特征在于，所述系统控制器适合在所述 显示器上显示所述挂钩接头和所述挂车挂钩的相对位置。
4. 根据权利要求l所述的系统，进一步包括连接至所述系统控制器的控制开关。
5. 根据权利要求l所述的系统，进一步包括连接至所述系统控制 器的手动超控开关。
6. 根据权利要求l所述的系统，进一步包括设于所述牵引车辆上 并连接至所述系统控制器的空气悬挂系统。
7. 根据权利要求l所述的系统，其特征在于，所述挂钩接头包括连接球。
8. 根据权利要求l所述的系统，其特征在于，所述挂钩接头包括 挂钩接口 。
9. 一种挂车连接辅助系统，包括具有桂钩接头的牵引车辆； 具有挂车挂钩的挂车；系统控制器；设于所述挂钩接头和所述挂车挂钩上并与所述系统控制 器通信的位置传感器；连接至所述系统控制器的牵引车辆的翻滚/倾斜/横摆传 感器；与所述系统控制器对接的所述牵引车辆的车辆马达；与所述车辆马达对*接的所述牵引车辆的车4仑；连接至所述系统控制器和所述车轮并适合转向所述车轮 的專争向系统；并且其特征在于，所述系统控制器适合响应来自所述位置传 感器的输入而操:纵所述车辆马达和所述转向系统。
10. 根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述位置传感器包 括设于所述挂钩接头和所述挂车挂钩中的第一个上的发射器 以及设于所述挂钩接头和所述挂车挂钩中的第二个上的接收器。
11. 根据权利要求9所述的系统，进一步包括连接至所述系统控制 器的显示器，并且，其特征在于，所述系统控制器适合在所述 显示器上显示所述挂钩接头和所述挂车挂钩的相对位置。
12. 根据权利要求9所述的系统，进一步包括连接至所述系统控制 器的控制开关。
13. 根据权利要求9所述的系统，进一步包括连接至所述系统控制 器的手动超控开关。
14. 根据权利要求9所述的系统，进一步包括设于所述牵引车辆上 并连接至所述系统控制器的空气悬挂系统。
15. 根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述挂钩接头包括 连接^求。
16. 根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述挂钩接头包括 挂钩接口 。
17. —种使挂钩与设于牵引车辆上的挂钩接头对准的方法，包含提供系统控制器；监控所述挂钩接头相对于所述挂钩的相对位置；向所述系统控制器提供关于所述挂钩接头相对于所述挂 钩的所述相对位置的输入；以及通过所述控制器响应于所述输入的#:作将所述挂钩"t妄头 引导至所述挂钩。
18. 根据权利要求17所述的方法，进一步包括提供显示器、将所述 显示器连接至所述系统控制器、以及在所述显示器上显示所述 挂钩4妄头相对于所述挂钩的所述相对位置。
19. 根据权利要求17所述的方法，进一步包括监控所述牵引车辆的 翻滚/倾斜/横摆位置并向所述系统控制器提供关于所述牵引 车辆的所述翻滚/倾斜/横摆位置的输入，并且其特征在于，通 过所述控制器响应于所述输入的操作将所述挂钩接头引导至 所述挂钩的步骤进一步包括通过所述控制器基于所述牵引车 辆的所述翻滚/倾斜/横摆位置的操作将所述挂钩接头引导至 所述挂钩。
20. 才艮据片又利要求17所述的方法，进一步包括响应于所述输入进行 所述挂钩接头相对于所述桂钩的垂直位移。
全文摘要
本发明提供了一种挂车连接辅助系统，所述挂车连接辅助系统包括具有挂钩接头的牵引车辆、具有挂车挂钩的挂车、系统控制器、设于所述挂钩接头和所述挂车挂钩上并与所述系统控制器通信的位置传感器、与所述系统控制器对接的所述牵引车辆的车辆马达、与所述车辆马达对接的所述牵引车辆的车轮、以及连接至所述系统控制器和所述车轮并适合转向所述车轮的转向系统。系统控制器适合响应于来自位置传感器的输入操纵车辆马达和转向系统。本发明还公开了一种将挂钩与设于牵引车辆上的挂钩接头对准的方法。
文档编号B62D53/00GK101628594SQ20091015892
公开日2010年1月20日 申请日期2009年7月7日 优先权日2008年7月16日
发明者丹·斯科特·科尔文, 布兰东·R·马斯特森, 沃尔特·约瑟夫·奥特曼, 马文·保罗·克拉斯卡 申请人:福特全球技术公司