DE102014224808A1

DE102014224808A1 - Method for non-contact measurement of the angle between the longitudinal axes of a towing vehicle and a trailer or two trailers

Info

Publication number: DE102014224808A1
Application number: DE102014224808.6A
Authority: DE
Inventors: Georg Tenckhoff
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2014-12-03
Filing date: 2014-12-03
Publication date: 2016-06-09

Abstract

Im Rahmen eines Verfahrens zur berührungslosen Messung des Winkels zwischen der Längsachse eines Zugfahrzeugs (1, 3) und der Längsachse eines Anhängers (2, 5, 7) oder zwischen den Längsachsen von zwei Anhängern (5, 7) in der Straßenebene wird zumindest ein Magnetfeldsensor oder ein Resolver oder bildgebende optische oder magnetische Verfahren oder polarisierte elektromagnetische Welle verwendet.As part of a method for non-contact measurement of the angle between the longitudinal axis of a towing vehicle (1, 3) and the longitudinal axis of a trailer (2, 5, 7) or between the longitudinal axes of two trailers (5, 7) in the road level is at least one magnetic field sensor or a resolver or imaging optical or magnetic method or polarized electromagnetic wave.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur berührungslosen Messung des Winkels zwischen der Längsachse eines Zugfahrzeugs und der Längsachse eines Anhängers oder zwischen den Längsachsen von zwei Anhängern in einer Straßenebene. The invention relates to a method for non-contact measurement of the angle between the longitudinal axis of a towing vehicle and the longitudinal axis of a trailer or between the longitudinal axes of two trailers in a street level.

Zur Optimierung der Fahrstabilisierung und zur genauen Durchführung von Rangiervorgängen, insbesondere bei Rückwärtsfahrt und beim Einparken, von Zugfahrzeugen mit einem oder mehreren Anhängern, beispielsweise von Sattelkraftfahrzeugen, werden die aktuelle Orientierung des zumindest einen Anhängers relativ zum Zugfahrzeug sowie die aktuelle Orientierung auch der Achsen, Deichseln o.ä. relativ zum Zugfahrzeug benötigt. Von besonderer Bedeutung ist hierbei der Winkel zwischen der Längsachse des zumindest einen Anhängers und der Längsachse des Zugfahrzeugs und seine Änderung in der Straßen-Ebene. Für Fahrsicherheits-Funktionen kann darüber hinaus auch die Differenz der Rollwinkel zwischen dem Zugfahrzeug und dem zumindest einen Anhänger um die jeweilige Längsachse und deren Änderungsrate als Funktion der Zeit benötigt werden. In order to optimize the driving stabilization and to accurately maneuvering, especially when reversing and parking, of towing vehicles with one or more trailers, such as semitrailer vehicles, the current orientation of at least one trailer relative to the towing vehicle and the current orientation of the axes, drawbars etc. needed relative to the towing vehicle. Of particular importance here is the angle between the longitudinal axis of the at least one trailer and the longitudinal axis of the towing vehicle and its change in the road level. For driving safety functions beyond the difference between the towing vehicle between the towing vehicle and the at least one trailer about the respective longitudinal axis and their rate of change as a function of time may be required.

Als Kupplungen zwischen einem Zugfahrzeug und einem Anhänger sind aus dem Stand der Technik Kugelkopfkupplungen mit einer am Anhänger angeordneten Kugelschale, Maulkupplungen mit einer Zugöse, Bolzenkupplungen mit Zugöse sowie Sattelkupplungen mit einem Königszapfen (King-Pin) bekannt. As couplings between a towing vehicle and a trailer are known from the prior art ball head couplings with a spherical shell arranged on the trailer, jaw couplings with a drawbar eye, drawbar couplings with drawbar eye and fifth wheel couplings with a king pin (king pin).

Aus dem Stand der Technik ist bekannt, in der Kugel eines Kugelgelenks zur gelenkigen Verbindung eines Anhängers mit einem Zugfahrzeug einen Magneten anzubringen, dessen Feldorientierung von einem in der Kugelgelenkpfanne angebrachten Magnetfeldsensor gemessen wird. In nachteiliger Weise sind die Messergebnisse ungenau, wenn der Magnet relativ zum Magnetfeldsensor axiale und radiale Freiheitsgrade hat; die Ergebnisse sind nur dann brauchbar, wenn der verwendete Magnet gegenüber diesen Freiheitsgraden groß dimensioniert ist. Zudem darf der Abstand zwischen Magnet und Magnetfeldsensor maximal einige wenige mm betragen. From the prior art it is known to mount in the ball of a ball joint for the articulated connection of a trailer with a towing vehicle, a magnet whose field orientation is measured by a mounted in the ball joint socket magnetic field sensor. Disadvantageously, the measurement results are inaccurate when the magnet has axial and radial degrees of freedom relative to the magnetic field sensor; The results are only useful if the magnet used is large compared to these degrees of freedom. In addition, the distance between the magnet and the magnetic field sensor must not exceed a few mm.

Aus der DE 10 2004 059 596 A1 ist ein Verfahren zum Ermitteln eines Knickwinkels zwischen einer Zugmaschine und mindestens einem Anhänger eines einen Gliederzug bildenden Kraftfahrzeuggespanns, wobei mindestens ein Sensor der Zugmaschine und/oder des Anhängers Positionsdaten von mindestens einem Objekt des Anhängers und/oder der Zugmaschine ermittelt, im Rahmen dessen die vom Sensor erzeugten Sensordaten einer Filterung mit Modelldaten zur eindeutigen Identifizierung des Objekts unterzogen werden. Hierbei werden aus dem Objekt zugeordneten Objektdaten die Informationen isoliert, die eine Knickwinkelbestimmung ermöglichen. From the DE 10 2004 059 596 A1 is a method for determining a bending angle between a tractor and at least one trailer of a train forming a train combination, wherein at least one sensor of the tractor and / or the trailer position information of at least one object of the trailer and / or the tractor determines, in the context of the Sensor generated sensor data of a filtering with model data for unique identification of the object to be subjected. In this case, the information associated with the object data associated with the object is used to isolate the bend angle determination.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur berührungslosen Messung des Winkels zwischen der Längsachse eines Zugfahrzeugs und der Längsachse eines Anhängers oder zwischen den Längsachsen von zwei Anhängern in der Straßenebene anzugeben. Hierbei soll die Erfassung des Winkels robust sowie unabhängig von Fett, Schmutz und Feuchte erfolgen und eine Winkelauflösung von zumindest 1° gewährleisten. The present invention has for its object to provide a method for non-contact measurement of the angle between the longitudinal axis of a towing vehicle and the longitudinal axis of a trailer or between the longitudinal axes of two trailers in the street level. Here, the detection of the angle should be robust and independent of grease, dirt and moisture and ensure an angular resolution of at least 1 °.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weitere Ausgestaltungen und Vorteile gehen aus den Unteransprüchen hervor. This object is solved by the features of the independent claims. Further embodiments and advantages will become apparent from the dependent claims.

Demnach wird ein Verfahren zur berührungslosen Messung des Winkels zwischen der Längsachse eines Zugfahrzeugs und der Längsachse eines Anhängers oder zwischen den Längsachsen von Anhängern in der Straßenebene vorgeschlagen, im Rahmen dessen zumindest ein Magnetfeldsensor verwendet wird. Accordingly, a method for non-contact measurement of the angle between the longitudinal axis of a towing vehicle and the longitudinal axis of a trailer or between the longitudinal axes of trailers in the street level is proposed, in the context of which at least one magnetic field sensor is used.

Als Anhänger ist insbesondere ein geschobenes oder gezogenes Fahrzeug zu verstehen, wie beispielsweise ein Sattelauflieger, ein Starrdeichselanhänger oder ein Gelenkdeichselanhänger. Als ein Zugfahrzeug ist demgegenüber insbesondere ein den Anhänger ziehendes oder schiebendes Fahrzeug zu verstehen, das dementsprechend selbst angetrieben bzw. selbst antreibbar ist, beispielsweise mittels eines Antriebsmotors. Anhänger und Zugfahrzeug bzw. Anhänger und Anhänger sind in an sich bekannte weise mittels einer geeigneten Kupplung gekoppelt bzw. koppelbar, beispielsweise mittels einer Sattelkupplung oder einer Maulkupplung. As a trailer is especially a pushed or pulled vehicle to understand, such as a semi-trailer, a rigid drawbar trailer or a hinged trailer. By contrast, a towing vehicle is to be understood, in particular, as meaning a vehicle pulling or pushing the trailer, which accordingly is self-propelled or self-propelled, for example by means of a drive motor. Trailer and tractor or trailer and trailer are coupled in a known per se means of a suitable coupling or coupled, for example by means of a fifth wheel or a jaw clutch.

In vorteilhafter Weise ist das Verfahren nicht nur auf den Horizontalwinkel beschränkt; vielmehr können alle Raumwinkel erfasst werden. Für die Übertragung der Winkelmessung von den Anhängern an das Zugfahrzeug zum Zweck der Auswertung und Anzeige wird eine Datenverbindung benötigt, die vorzugsweise über ein in der Regel ohnehin vorhandenes Bussystem (z.B. CAN) erfolgt. Advantageously, the method is not limited only to the horizontal angle; Rather, all solid angles can be detected. For the transmission of the angle measurement from the trailers to the towing vehicle for the purpose of evaluation and display, a data connection is required, which preferably takes place via a bus system (for example CAN) which is generally present anyway.

Im Rahmen einer weiteren Ausgestaltungen der Erfindung wird für den Fall einer Sattelkupplung mit einem Königszapfen eine berührungslose Messung der Orientierung des Königszapfens zur Sattelkupplung durch einen als Resolver ausgeführten Drehmelder, d.h. durch einen elektromagnetischen Messumformer zur Wandlung der Winkellage eines Bauteils in eine elektrische Größe bestimmt. Dabei wird vorzugsweise über eine Ringspule des Resolvers und ein magnetisches Wechselfeld der Ringspule Energie zur Versorgung einer Querspule des Resolvers, die auf der drehenden Seite der Kupplung angeordnet ist, eingekoppelt. Das dadurch erzeugte magnetische Feld der Querspule wird von zwei oder mehr auf der nicht drehenden Seite der Kupplung angebrachten Spulen des Resolvers in Abhängigkeit der relativen Winkelstellung mehr oder weniger stark detektiert (je nach Winkellage werden Messströme in diese Spulen induziert), woraus die Winkellage ermittelbar ist. Durch Verwendung mehrerer auf der nicht drehenden Seite angebrachter Spulen kann dann optional die Winkelstellung eindeutig vom Spiel getrennt werden. In the context of a further embodiments of the invention, in the case of a fifth wheel with a kingpin a non-contact measurement of the orientation of the kingpin to fifth wheel by a designed as a resolver resolver, ie determined by an electromagnetic transducer for converting the angular position of a component in an electrical variable. In this case, preferably via an annular coil of the resolver and a magnetic alternating field of the Ring coil energy for supplying a cross-coil of the resolver, which is arranged on the rotating side of the clutch, coupled. The magnetic field of the transverse coil generated thereby is more or less strongly detected by two or more coils of the resolver mounted on the non-rotating side of the coupling as a function of the relative angular position (depending on the angular position, measuring currents are induced in these coils), from which the angular position can be determined , By using a plurality of coils mounted on the non-rotating side, the angular position can then optionally be clearly separated from the game.

Ferner kann für den Fall einer Sattelkupplung mit einem Königszapfen eine berührungslose Messung der Orientierung des Königszapfens zur Sattelkupplung durch einen Resolver, d.h. durch einen elektromagnetischen Messumformer zur Wandlung der Winkellage eines Bauteils in eine elektrische Größe bestimmt werden. Dabei sind vorzugsweise auf der beweglichen Seite der Kupplung mehrere Querspulen angeordnet, welche mittels einer auf der nichtbeweglichen Seite der Kupplung angeordneten Erregerspule in Abhängigkeit deren Winkelstellung unterschiedlich stark angeregt werden und deren daraus resultierende Signale zur Auswertung über mehrere Ringspulen, die auf der nicht drehenden Seite angeordnet sind, empfangen werden. Further, in the case of a fifth wheel with a kingpin, a non-contact measurement of the kingpin orientation to the fifth wheel through a resolver, i. be determined by an electromagnetic transducer for converting the angular position of a component into an electrical variable. In this case, a plurality of transverse coils are preferably arranged on the movable side of the coupling, which are excited by means of an arranged on the non-movable side of the clutch exciter coil depending on their angular position different and their resulting signals for evaluation via a plurality of toroidal coils arranged on the non-rotating side are to be received.

Des Weiteren kann die Winkellage einer an einem Anhänger angebrachten Schallquelle, die als Geber dient, mittels eines Mikrofonarrays, d.h. einer geeigneten räumlichen Anordnung von zwei oder mehr Sensoren, aufgrund der Laufzeiten der Schall-Signale ermittelt werden. Furthermore, the angular position of a trailer-mounted sound source serving as a donor may be determined by means of a microphone array, i. a suitable spatial arrangement of two or more sensors, due to the transit times of the sound signals are determined.

Im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung kann der Winkel zwischen der Längsachse eines Anhängers und der Längsachse eines Zugfahrzeugs oder zwischen den Längsachsen von zwei Anhängern in der Straßenebene mittels einer linear polarisierten elektromagnetischen Welle gemessen werden, wobei Sender und Empfänger der linear polarisierten elektromagnetischen Welle auf unterschiedlichen Seiten des Systems angeordnet sind oder auf der gleichen Seite des Systems angeordnet sind und die Seite des Systems bestehend aus Zugfahrzeug und Anhänger oder aus zwei Anhängern, deren relative Winkelposition gemessen werden soll, einen Polarisator bzw. einen polarisierenden Reflektor aufweist. In a further embodiment, the angle between the longitudinal axis of a trailer and the longitudinal axis of a towing vehicle or between the longitudinal axes of two trailers in the street level can be measured by means of a linearly polarized electromagnetic wave, wherein transmitter and receiver of the linearly polarized electromagnetic wave on different sides of Systems are arranged or arranged on the same side of the system and the side of the system consisting of towing vehicle and trailer or two trailers whose relative angular position is to be measured, having a polarizer or a polarizing reflector.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten Figuren beispielhaft näher erläutert. Es zeigen: The invention will be explained in more detail below by way of example with reference to the attached figures. Show it:

1: Eine schematische Darstellung eines Zugfahrzeugs mit einem Auflieger als Anhänger; 1 : A schematic representation of a towing vehicle with a semi-trailer as a trailer;

2: Eine schematische Darstellung eines Zugfahrzeugs mit einem Gelenkdeichselanhänger als Anhänger; 2 : A schematic representation of a towing vehicle with a hinged trailer as a trailer;

3: Eine schematische Darstellung eines Zugfahrzeugs mit zwei Gelenkdeichselanhängern als Anhänger; 3 : A schematic representation of a towing vehicle with two articulated trailer trailers as a trailer;

4: Eine schematische Darstellung eines Zugfahrzeugs mit einem Anhänger zur Veranschaulichung der Differenz der Rollwinkel zwischen dem Zugfahrzeug und dem zumindest einen Anhänger um die jeweilige Längsachse; 4 : A schematic representation of a towing vehicle with a trailer to illustrate the difference in roll angle between the towing vehicle and the at least one trailer about the respective longitudinal axis;

5: Eine schematische Darstellung einer Kugelkopfkupplung mit einer am Anhänger angeordneten Kugelschale; 5 : A schematic representation of a ball coupling with a spherical shell arranged on the trailer;

6: Eine schematische Darstellung einer Maulkupplung mit einer am Anhänger angeordneten Zugöse; 6 : A schematic representation of a jaw clutch with a pull eye arranged on the trailer;

7: Eine schematische Darstellung einer Sattelkupplung mit einem Königszapfen (King-Pin); 7 : A schematic representation of a fifth wheel with a king pin (king pin);

8: Eine schematische Darstellung eines Zugfahrzeugs mit einem Auflieger als Anhänger zur Veranschaulichung einer Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens; 8th : A schematic representation of a towing vehicle with a semi-trailer as a trailer to illustrate a variant of the method according to the invention;

9: Eine schematische Darstellung eines Zugfahrzeugs mit einem Gelenkdeichselanhänger als Anhänger zur Veranschaulichung einer weiteren Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens; 9 : A schematic representation of a towing vehicle with a hinged drawbar trailer as a trailer to illustrate a further variant of the method according to the invention;

10: Eine schematische Darstellung einer Kugelkopfkupplung mit einer an einem Anhänger angeordneten Kugelschale im gekoppelten Zustand zur Veranschaulichung einer weiteren Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens; 10 : A schematic representation of a ball and socket coupling with a ball shell arranged on a trailer in the coupled state to illustrate a further variant of the method according to the invention;

11: Eine schematische Darstellung einer Kugelkopfkupplung mit einer an einem Anhänger angeordneten Kugelschale im gekoppelten Zustand zur Veranschaulichung einer weiteren Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens; 11 : A schematic representation of a ball and socket coupling with a ball shell arranged on a trailer in the coupled state to illustrate a further variant of the method according to the invention;

12: Eine schematische Darstellung einer Maulkupplung mit einer an einem Anhänger angeordneten Zugöse zur Veranschaulichung einer weiteren Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens; 12 : A schematic representation of a jaw clutch with a pull eye arranged on a trailer to illustrate a further variant of the method according to the invention;

13: Eine schematische Darstellung einer Maulkupplung mit einer an einem Anhänger angeordneten Zugöse zur Veranschaulichung einer weiteren Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens; 13 : A schematic illustration of a jaw clutch with a trailer attached arranged drawbar eye to illustrate a further variant of the method according to the invention;

14: Eine schematische Darstellung einer Maulkupplung mit einer an einem Anhänger angeordneten Zugöse zur Veranschaulichung einer weiteren Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens; 14 : A schematic representation of a jaw clutch with a pull eye arranged on a trailer to illustrate a further variant of the method according to the invention;

15: Eine schematische Darstellung einer Maulkupplung mit einer an einem Anhänger angeordneten Zugöse zur Veranschaulichung einer weiteren Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens; 15 : A schematic representation of a jaw clutch with a pull eye arranged on a trailer to illustrate a further variant of the method according to the invention;

16: Eine schematische Darstellung einer Sattelkupplung mit einem Königszapfen (King-Pin) zur Veranschaulichung einer weiteren Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens; 16 : A schematic representation of a fifth wheel with a kingpin (king pin) illustrating a further variant of the method according to the invention;

17: Eine schematische Darstellung einer Maulkupplung mit einer an einem Anhänger angeordneten Zugöse zur Veranschaulichung einer weiteren Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens; und 17 : A schematic representation of a jaw clutch with a pull eye arranged on a trailer to illustrate a further variant of the method according to the invention; and

18: Schematische Darstellungen zur Veranschaulichung der Messung die Orientierung, d.h. des Winkel eines Königszapfens zu einer Sattelkupplung durch einen Resolver. 18 : Schematic representations to illustrate the measurement of the orientation, ie the angle of a kingpin to a fifth wheel through a resolver.

In 1 wird ein Zugfahrzeug 1 mit einem als Auflieger 2 ausgeführten Anhänger dargestellt, wobei der Winkel zwischen der Längsachse des Zugfahrzeugs 1 und der Längsachse des Aufliegers 2 in der Straßenebene mit α bezeichnet ist. In 2 ist ein Zugfahrzeug 3 mit einem als Gelenkdeichselanhänger 5 ausgeführten Anhänger dargestellt, wobei die Deichsel des Anhängers 5 mit dem Bezugszeichen 4 versehen ist. Hierbei ist mit a der Winkel zwischen der Längsachse des Zugfahrzeugs 3 und der Längsachse der Deichsel 4 in der Straßenebene bezeichnet, wobei β den Winkel zwischen der Längsachse der Deichsel 4 und der Längsachse des Anhängers 5 in der Straßenebene bezeichnet. In 1 becomes a towing vehicle 1 with one as a semi-trailer 2 executed trailer, wherein the angle between the longitudinal axis of the towing vehicle 1 and the longitudinal axis of the trailer 2 is denoted by α in the street level. In 2 is a towing vehicle 3 with a as a drawbar trailer 5 executed trailer, with the drawbar of the trailer 5 with the reference number 4 is provided. Here, with a is the angle between the longitudinal axis of the towing vehicle 3 and the longitudinal axis of the drawbar 4 in the street level, where β is the angle between the longitudinal axis of the drawbar 4 and the longitudinal axis of the trailer 5 denoted in the street level.

Gegenstand der 3 ist das Zugfahrzeug 3 aus 2 mit einem weiteren als Gelenkdeichselanhänger 7 ausgeführten Anhänger, wobei die Deichsel zwischen dem ersten Anhänger 5 und dem zweiten Anhänger 7 mit 6 bezeichnet ist. Ferner ist mit γ der Winkel zwischen der Längsachse des ersten Zugfahrzeugs 3 und der Längsachse der Deichsel 6 in der Straßenebene bezeichnet, wobei δ den Winkel zwischen der Längsachse der Deichsel 6 und der Längsachse des zweiten Anhängers 7 in der Straßenebene bezeichnet. Subject of the 3 is the towing vehicle 3 out 2 with another as a drawbar trailer 7 executed trailer, with the drawbar between the first trailer 5 and the second trailer 7 With 6 is designated. Further, with γ, the angle between the longitudinal axis of the first towing vehicle 3 and the longitudinal axis of the drawbar 6 in the street level, where δ is the angle between the longitudinal axis of the drawbar 6 and the longitudinal axis of the second trailer 7 denoted in the street level.

Der Differenz der Rollwinkel zwischen einem Zugfahrzeug 3 und einem Anhänger 5 um die jeweilige Längsachse wird anhand 4 veranschaulicht und mit bezeichnet. The difference in roll angle between a towing vehicle 3 and a trailer 5 around the respective longitudinal axis is based on 4 illustrated and labeled with.

Anhand 5 wird eine Kugelkopfkupplung mit einer am Anhänger angeordneten Kugelschale veranschaulicht, wobei die Kugelschale mit dem Bezugszeichen 87 und der Kugelkopf mit dem Bezugszeichen 80 versehen ist. Based 5 a ball and socket coupling is illustrated with a spherical shell arranged on the trailer, wherein the spherical shell with the reference numeral 87 and the ball head with the reference numeral 80 is provided.

Gegenstand der 6 ist eine schematische Darstellung einer Maulkupplung mit einem Zugmaul 8 und einer an einem Anhänger angeordneten Zugöse 9, wobei Gegenstand der 7 eine schematische Darstellung einer Sattelkupplung mit einem Königszapfen (King-Pin) 12 ist; die Sattelplatte ist mit dem Bezugszeichen 13 versehen. Subject of the 6 is a schematic representation of a jaw clutch with a pull jaw 8th and a towing hook arranged on a trailer 9 , the subject of the 7 a schematic representation of a fifth wheel with a kingpin (king pin) 12 is; the saddle plate is denoted by the reference numeral 13 Mistake.

Gemäß einer Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens und bezugnehmend auf 8, die 1 entspricht, wird die Orientierung von Zugfahrzeug 1 und einem als Auflieger 2 ausgeführten Anhänger im Raum durch Magnetfeldsensoren 14, 15 erfasst, wobei der Winkel α zwischen der Längsachse des Zugfahrzeugs 1 und der Längsachse des Aufliegers 2 durch Differenzbildung ermittelt wird. Bei dem gezeigten Beispiel ist der durch einen am Zugfahrzeug 1 angebrachten Magnetfeldsensor 14 ermittelte Winkel zwischen der Längsachse des Zugfahrzeugs 1 und dem magnetischen Norden mit α₁ bezeichnet, wobei der durch einen am Auflieger 2 angebrachten Magnetfeldsensor 15 ermittelte Winkel zwischen der Längsachse des Aufliegers 1 und dem magnetischen Norden mit α₂ bezeichnet ist. Gemäß der Erfindung wird der Winkel α zwischen der Längsachse des Zugfahrzeugs 1 und der Längsachse des Aufliegers 2 in der Straßenebene durch Differenzbildung (vorzeichenbehaftet) ermittelt, d.h. α = α₁ – α₂. According to a variant of the method according to the invention and with reference to 8th , the 1 Corresponds to the orientation of towing vehicle 1 and one as a semi-trailer 2 executed trailers in space by magnetic field sensors 14 . 15 detected, wherein the angle α between the longitudinal axis of the towing vehicle 1 and the longitudinal axis of the trailer 2 is determined by subtraction. In the example shown, the one by the towing vehicle 1 attached magnetic field sensor 14 determined angle between the longitudinal axis of the towing vehicle 1 and the magnetic north with α ₁ , the one by the trailer 2 attached magnetic field sensor 15 determined angle between the longitudinal axis of the trailer 1 and the magnetic north is designated α ₂ . According to the invention, the angle α between the longitudinal axis of the towing vehicle 1 and the longitudinal axis of the trailer 2 determined in the road plane by subtraction (signed), ie α = α ₁ - α ₂ .

Das Verfahren kann auch zur Bestimmung des Winkels zwischen der Längsachse eines Zugfahrzeugs 1 und der Längsachse eines Anhängers oder des Winkels zwischen den Längsachsen von zwei Anhängern in der Straßenebene durchgeführt werden. The method may also be used to determine the angle between the longitudinal axis of a towing vehicle 1 and the longitudinal axis of a trailer or the angle between the longitudinal axes of two trailers in the street level.

Bezugnehmend auf 9, welche die Anordnung nach 2 zeigt, wird der Winkel α zwischen der Längsachse des Zugfahrzeugs 3 und der Längsachse der Deichsel 4 in der Straßenebene durch Differenzbildung α = α₁ – α₂ ermittelt, wobei der durch einen am Zugfahrzeug 3 angebrachten Magnetfeldsensor 14 ermittelte Winkel zwischen der Längsachse des Zugfahrzeugs 3 und dem magnetischen Norden mit α₁ bezeichnet und der durch einen an der Deichsel 4 angebrachten Magnetfeldsensor 16 ermittelte Winkel zwischen der Längsachse der Deichsel 4 und dem magnetischen Norden mit α₂ bezeichnet ist. Analog dazu wird der Winkel β zwischen der Längsachse der Deichsel 4 und der Längsachse des Anhängers 5 in der Straßenebene durch Differenzbildung β = α₂ – α₃. Ermittelt, wobei α₃ der durch einen am Anhänger 5 angebrachten Magnetfeldsensor 15 ermittelte Winkel zwischen der Längsachse des Anhängers 5 und dem magnetischen Norden ist. Ferner ergibt sich der Winkel zwischen der Längsachse des Zugfahrzeugs 3 und der Längsachse des Anhängers 5 in der Straßenebene durch Differenzbildung (α₁ – α₃). Referring to 9 , which the arrangement after 2 shows, the angle α between the longitudinal axis of the towing vehicle 3 and the longitudinal axis of the drawbar 4 determined in the road level by subtraction α = α ₁ - α ₂ , wherein the one by the towing vehicle 3 attached magnetic field sensor 14 determined angle between the longitudinal axis of the towing vehicle 3 and the magnetic north with α ₁ and the one by the drawbar 4 attached magnetic field sensor 16 determined angle between the longitudinal axis of the drawbar 4 and the magnetic north is designated α ₂ . Similarly, the angle β between the longitudinal axis of the drawbar 4 and the longitudinal axis of the trailer 5 in the street level by subtraction β = α ₂ - α ₃ . Determines where α _{3 is} the one on the trailer 5 attached magnetic field sensor 15 determined angle between the longitudinal axis of the trailer 5 and the magnetic north. Furthermore, the angle between the longitudinal axis of the towing vehicle results 3 and the longitudinal axis of the trailer 5 in the street level by subtraction (α ₁ - α ₃ ).

Das Verfahren ist nicht nur auf Winkel in der Straßenebene beschränkt, sondern gilt für alle Raumwinkel (für einen reinen Magnetfeldsensor mit der Einschränkung von Drehungen um die Magnetfeldrichtung; in der Ebene ist dies ohne Ausnahme unkritisch). Ferner können auch die zeitlichen Änderungsraten der Winkel anhand der Signale der Magnetfeldsensoren ermittelt werden, so dass die Änderungsraten der zu berechnenden Winkel ebenfalls durch Differenzbildung ermittelbar sind. The method is not limited only to angles in the street level, but applies to all solid angles (for a pure magnetic field sensor with the restriction of rotations around the magnetic field direction, in the plane this is uncritical without exception). Furthermore, the temporal change rates of the angles can also be determined on the basis of the signals of the magnetic field sensors, so that the rates of change of the angles to be calculated can likewise be determined by subtraction.

Für die Übertragung der Winkelmessung von den Anhängern an das Zugfahrzeug zum Zweck der Auswertung und Anzeige wird eine Datenverbindung benötigt, die vorzugsweise über ein in der Regel ohnehin vorhandenes Bussystem (z.B. CAN) erfolgten kann. Alternativ kann die Datenverbindung per Funk, Glasfaser, Licht, Schall etc. hergestellt werden. For the transmission of the angle measurement from the trailers to the towing vehicle for the purpose of evaluation and display, a data connection is required, which can preferably be made via a bus system (e.g., CAN), which is usually present anyway. Alternatively, the data connection can be made by radio, optical fiber, light, sound etc.

Im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung können anstelle der Magnetfeldsensoren 14, 15, 16 Inertialsensoren (IMU, inertial measurement unit) verwendet werden, wobei diese GPS, Differential-GPS, Doppler enhanced GPS, Drucksensorik, Horizont- oder Erdbeschleunigungssensorik und/oder Drehraten- und Beschleunigungssensorik enthalten können, wodurch eine Orientierungsinformation im Raum zur Verfügung gestellt wird. In the context of a further embodiment, instead of the magnetic field sensors 14 . 15 . 16 Inertial measurement units (IMU) may be used, which may include GPS, differential GPS, Doppler enhanced GPS, pressure sensors, horizon or earth acceleration sensors, and / or rate of rotation and acceleration sensors, thereby providing orientation information in space.

Für den Fall einer Kugelkopfkupplung mit einer Kugelschale 87 und bezugnehmend auf 10 kann gemäß der Erfindung der Winkel zwischen der Längsachse eines Anhängers und der Längsachse eines Zugfahrzeugs in der Straßenebene durch einen am relativ schwach mechanisch belasteten oberen Punkt des Kugelkopfes 80 angebrachten magnetischen Orientierungs-/Winkelsensor 30 erfasst werden, der die Orientierung eines in der Kugelschale 87 einer Deichsel 4 angebrachten (Dipol-)Magneten 29 misst. Die Signale des Sensors 30 werden durch geeignete Leitungen, beispielsweise Drähte, in Bohrungen 31 oder Nuten im Fuß der Kugelkopfkupplung zum Zugfahrzeug geführt. In the case of a ball and socket coupling with a spherical shell 87 and referring to 10 can according to the invention, the angle between the longitudinal axis of a trailer and the longitudinal axis of a towing vehicle in the road level by a relatively weak mechanically loaded upper point of the ball head 80 attached magnetic orientation / angle sensor 30 be detected, the orientation of one in the ball socket 87 a drawbar 4 attached (dipole) magnets 29 measures. The signals of the sensor 30 be through suitable lines, such as wires, in holes 31 or grooves in the foot of the ball coupling to the towing vehicle out.

Alternativ können auf dem Kugelkopf 80, wie in 11 dargestellt, oder auf der Kugelschale 87 magnetische Strukturen 32, beispielsweise ferritische Zähne, gefräste Nuten enthaltend magnetisches Material oder eine magnetische Pol-Folie angebracht sein, die von entsprechenden Magnetfeldsensoren 33 auf der Gegenseite d.h. auf der Kugelschale 87 bzw. auf dem Kugelkopf 80 abgetastet und zu einem Winkel ausgewertet werden. Bei dem gezeigten Beispiel sind drei Magnetfeldsensoren 33 vorgesehen, die auf der Kugelschale 87 angebracht sind, wie dem unteren Teil der 11 zu entnehmen, die eine Draufsicht der im oberen Teil gezeigten Anordnung darstellt. Alternatively, on the ball head 80 , as in 11 represented, or on the spherical shell 87 magnetic structures 32 For example, ferritic teeth, milled grooves containing magnetic material, or a magnetic pole foil may be mounted by respective magnetic field sensors 33 on the opposite side ie on the ball cup 87 or on the ball head 80 sampled and evaluated at an angle. In the example shown, there are three magnetic field sensors 33 provided on the ball cup 87 attached as the lower part of the 11 which shows a plan view of the arrangement shown in the upper part.

Die magnetischen Strukturen 32 müssen die auftretenden Lasten schadlos und verschleißarm ertragen können. Dazu können die gefrästen Nuten mit geeignetem nichtmagnetischem Material, beispielsweise Gleitkunstoff, Messing, Aluminium aufgefüllt sein; ferner können die magnetischen Strukturen 32 in einen keramischen Träger eingebettet sein. The magnetic structures 32 must be able to bear the occurring loads without damage and wear. For this purpose, the milled grooves can be filled with suitable non-magnetic material, for example Gleitkunstoff, brass, aluminum; furthermore, the magnetic structures 32 embedded in a ceramic carrier.

Für den Fall einer Maulkupplung mit einer an einem Anhänger angeordneten Zugöse wird gemäß der Erfindung und bezugnehmend auf 12, deren obere Teil eine Draufsicht der im unteren Teil gezeigten Anordnung ist, vorgeschlagen, im Auge der Zugöse 9 magnetische Strukturen 37, beispielsweise ferritische Zähne oder eine magnetische Pol-Folie anzubringen, wobei die magnetischen Strukturen 37 nichtmagnetisch abgedeckt sein können, um einen Verschleiß zu verhindern. Die Messung der Orientierung der Strukturen 37 erfolgt über Magnetfeldsensoren 35 in Querbohrungen des Bolzens 34 des Zugmauls 8, wobei die Stromversorgung der Sensoren 35 durch Leitungen, beispielsweise Drähte, in einer Bohrung 36 des Bolzens 34 erfolgt. Über diese Bohrung 36 können die Signale der Sensoren 35 an das Zugfahrzeug weitergeleitet werden. In the case of a jaw clutch with a towbar arranged on a trailer is according to the invention and referring to 12 , whose upper part is a plan view of the arrangement shown in the lower part, proposed in the eye of the drawbar eye 9 magnetic structures 37 For example, to attach ferritic teeth or a magnetic pole foil, the magnetic structures 37 may be non-magnetically covered to prevent wear. Measurement of orientation of structures 37 via magnetic field sensors 35 in cross bores of the bolt 34 of the train mouth 8th , where the power supply of the sensors 35 through wires, such as wires, in a hole 36 of the bolt 34 he follows. About this hole 36 can the signals of the sensors 35 be forwarded to the towing vehicle.

Alternativ und bezugnehmend auf 13, deren obere Teil eine Draufsicht der im unteren Teil gezeigten Anordnung ist, wird für den Fall einer Maulkupplung mit einer an einem Anhänger angeordneten Zugöse 9 vorgeschlagen, am Außenumfang der Zugöse 9 magnetische Strukturen 38, beispielsweise ferritische Zähne, Bohrungen enthaltend magnetisches Material oder eine magnetische Pol-Folie anzubringen und die Orientierung der magnetischen Strukturen 38 durch im Zugmaul 8 angebrachte Magnetfeldsensoren 39 zu messen. Alternatively and with reference to 13 , the upper part of which is a plan view of the arrangement shown in the lower part, becomes in the case of a jaw clutch with a towing hook arranged on a trailer 9 proposed, on the outer circumference of the drawbar eye 9 magnetic structures 38 To attach, for example, ferritic teeth, holes containing magnetic material or a magnetic pole film and the orientation of the magnetic structures 38 through in the train mouth 8th attached magnetic field sensors 39 to eat.

Ferner können gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung, die anhand 14, deren obere Teil eine Draufsicht der im unteren Teil gezeigten Anordnung ist, veranschaulicht wird, für den Fall einer Maulkupplung mit einer an einem Anhänger angeordneten Zugöse 9. An der Zugöse 9 sind ein oder mehrere Magnete 41 radial zur Zugöse 9 orientiert angebracht, deren Position und Orientierung über im Zugmaul 8 angeordnete ortsauflösende oder bildgebende Magnetfeldsensoren 40 ausgewertet werden, wodurch auf die Orientierung der Zugöse 9 relativ zum Zugfahrzeug geschlossen werden kann. Furthermore, according to a further embodiment of the invention based on 14 , the upper part of which is a top view of the arrangement shown in the lower part, is illustrated, in the case of a jaw clutch with a towing eye arranged on a trailer 9 , At the towing eye 9 are one or more magnets 41 radial to the drawbar eye 9 Oriented attached, their position and orientation over in Zugmaul 8th arranged spatially resolving or imaging magnetic field sensors 40 be evaluated, thereby focusing on the orientation of the towing eye 9 can be closed relative to the towing vehicle.

Das in 15 gezeigte Beispiel unterscheidet sich vom Beispiel gemäß 14 dadurch, dass an der Zugöse 9 ein oder mehrere Magnete 43 axial zur Zugöse 9 orientiert angebracht sind, deren Position und Orientierung über im Zugmaul 8 geeignet angeordnete ortsauflösende oder bildgebende Magnetfeldsensoren 42 ausgewertet werden, wodurch auf die Orientierung der Zugöse 9 relativ zum Zugfahrzeug 1, 3 geschlossen werden kann. This in 15 example shown differs from the example according to 14 in that at the towing eye 9 one or more magnets 43 axially to the drawbar eye 9 Oriented are mounted, their position and orientation over in Zugmaul 8th suitably arranged spatially resolving or imaging magnetic field sensors 42 be evaluated, thereby focusing on the orientation of the towing eye 9 relative to the towing vehicle 1 . 3 can be closed.

Gemäß der Erfindung kann für den Fall einer Maulkupplung mit einer an einem Anhänger angeordneten Zugöse 9 der Winkel der Längsachse der Deichsel zur Längsachse des Zugfahrzeugs in der Straßenebene ohne magnetische Strukturen im Bereich von Bolzen, Zugmaul oder Zugöse magnetisch statisch durch die Bestimmung der Lage und Orientierung eines fest mit der Deichsel verbundenen Magneten durch Messung des Feldes mit mehreren Magnetfeldsensoren oder durch Messung des Feldes mit einem bildgebenden Magnetfeldsensor bestimmt werden. According to the invention, in the case of a jaw clutch with a towing hook arranged on a trailer 9 the angle of the longitudinal axis of the drawbar to the longitudinal axis of the towing vehicle in the street level without magnetic structures in the area of bolts, tension jaw or towing eye magnetically static by determining the position and orientation of a fixedly connected to the drawbar magnet by measuring the field with multiple magnetic field sensors or by measurement of the field with an imaging magnetic field sensor.

Ferner kann für den Fall einer Maulkupplung mit einer an einem Anhänger angeordneten Zugöse 9 der Winkel der Längsachse der Deichsel zur Längsachse des Zugfahrzeugs in der Straßenebene ohne magnetische Strukturen im Bereich von Bolzen, Zugmaul oder Zugöse magnetdynamisch bestimmt werden. Hierbei wird eine fest mit der Deichsel verbundene wechselstromerregte Spule verwendet, wobei die Auswertung des von der Spule (Erregerspule) erzeugten magnetischen Wechselfeldes zur Ermittlung der Winkellage der Deichsel relativ zur nicht drehenden Seite der Kupplung (i.e. dem Zugmaul) mittels mehrerer fest mit der nicht drehenden Seite der Kupplung verbundener Pickup-Spulen oder bildgebender Sensoren erfolgt. Hierbei können optional die Spule und die Pickup-Spulen der Messanordnung als aufeinander abgestimmte Resonatoren ausgeführt werden, wodurch sich die Reichweite der Messung erheblich vergrößern und gleichzeitig die Störempfindlichkeit verkleinern lässt. Further, in the case of a jaw clutch with a towing hook arranged on a trailer 9 the angle of the longitudinal axis of the drawbar to the longitudinal axis of the towing vehicle in the road level are determined magnetically without magnetic structures in the range of bolts, tension jaw or towing eye. Here, a fixedly connected to the drawbar alternating current excited coil is used, wherein the evaluation of the coil (exciter coil) generated magnetic alternating field to determine the angular position of the drawbar relative to the non-rotating side of the clutch (ie the Zugmaul) by means of several fixed to the non-rotating Side of the coupling of connected pickup coils or imaging sensors takes place. In this case, optionally, the coil and the pickup coils of the measuring arrangement can be designed as matched resonators, which considerably increases the range of the measurement and simultaneously reduces the susceptibility to interference.

In 16 ist eine Sattelkupplung mit einem Königszapfen (King-Pin) 12 dargestellt, wobei die Sattelplatte mit dem Bezugszeichen 13 und der Auflieger-Auflager mit dem Bezugszeichen 22 versehen ist. Gemäß der Erfindung erfolgt eine berührungslose Messung des Winkels der Längsachse des als Auflieger ausgeführten Anhängers zur Längsachse des Zugfahrzeugs am Auflager 22 und verschiedenen Flächen 23, 24, 25, 26, 27, 28 des Königszapfens 12 relativ zum Auflagersattel 13, wie im Folgenden beispielhaft erläutert. In 16 is a fifth wheel with a king pin (King Pin) 12 illustrated, wherein the fifth wheel plate with the reference numeral 13 and the trailer support with the reference numeral 22 is provided. According to the invention, a non-contact measurement of the angle of the longitudinal axis of the trailer designed as a trailer to the longitudinal axis of the towing vehicle takes place on the support 22 and different surfaces 23 . 24 . 25 . 26 . 27 . 28 of the kingpin 12 relative to the support saddle 13 , as exemplified below.

Beispielsweise kann die Winkellage von an der Unterseite des Auflieger-Auflagers 22, beispielsweise in Bohrungen, angebrachten Magneten mit mehreren Magnetfeldsensoren bestimmt werden. Durch die Verwendung mehrerer Magnetfeldsensoren ist es möglich, Orientierung und Spiel in der Sattelkupplung rechnerisch über einen linearen Ansatz zu trennen. For example, the angular position of at the bottom of the trailer support 22 , For example, in holes mounted magnets are determined with multiple magnetic field sensors. By using multiple magnetic field sensors, it is possible to mathematically separate orientation and play in the fifth wheel via a linear approach.

Ferner kann gemäß einer weiteren Variante der Erfindung eine berührungslose Messung des Winkels der Längsachse des Aufliegers zur Längsachse des Zugfahrzeugs in der Straßenebene durch Bestimmung der Feldorientierung eines in einer Querbohrung des Königszapfens 12 angebrachten (Stab-)Magneten mit zwei, drei oder mehr Magnetfeldsensoren erfolgen. In vorteilhafter Weise kann durch die Verwendung mehrerer Magnetfeldsensoren durch einen linearen Ansatz der gemessenen Feldkomponenten eine Trennung von Winkel und Kupplungsspiel rechnerisch erzielt werden. Furthermore, according to a further variant of the invention, a non-contact measurement of the angle of the longitudinal axis of the semi-trailer to the longitudinal axis of the towing vehicle in the road level by determining the field orientation of one in a transverse bore of the kingpin 12 mounted (rod) magnets with two, three or more magnetic field sensors done. Advantageously, by using a plurality of magnetic field sensors by a linear approach of the measured field components, a separation of angle and coupling play can be achieved by calculation.

Alternativ kann eine berührungslose Messung des Winkels der Längsachse des Aufliegers zur Längsachse des Zugfahrzeugs in der Straßenebene durch Bestimmung der Feldorientierung für eine beliebige Magnetfeldanordnung am freien Ende 28 des Königszapfens 12 durch einen bildgebenden Magnetfeldsensor mit digitaler Bildauswertung erfolgen. Alternatively, a non-contact measurement of the angle of the longitudinal axis of the trailer to the longitudinal axis of the towing vehicle in the road level by determining the field orientation for any magnetic field arrangement at the free end 28 of the kingpin 12 done by an imaging magnetic field sensor with digital image analysis.

Im Rahmen einer weiteren Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens und bezugnehmend auf 17 wird vorgeschlagen, unabhängig von der eigentlichen Kupplung, die bei dem gezeigten Beispiel als Maulkupplung mit einem Zugmaul 8 und einer an einem Anhänger angeordneten Zugöse 9 ausgeführt ist, den Winkel der Längsachse eines Anhängers zur Längsachse des Zugfahrzeugs in der Straßenebene oder zwischen den Längsachsen von zwei Anhängern mittels bildgebender optischer, akustischer oder magnetischer Verfahren zu bestimmen. Selbstleuchtende d.h. aktive oder beleuchtete, d.h. passive optische Strukturen für den Fall eines optischen Systems bzw. für den Fall eines akustischen Systems Schallgeber oder Reflektoren und für den Fall eines magnetischen Systems magnetische Marker 20, die an einer Deichsel und/oder Fahrzeugaufbauten angebracht sind, werden hierbei von einem oder mehreren bildgebenden Sensoren 21 durch geeignete Auswertung erkannt, über Winkel oder Laufzeit einer Richtung zugeordnet und zu einer Lageinformation eines Anhängers zum Zugfahrzeug ausgewertet. In the context of a further variant of the method according to the invention and with reference to 17 It is proposed, regardless of the actual clutch, in the example shown as a jaw clutch with a pull jaw 8th and a towing hook arranged on a trailer 9 is designed to determine the angle of the longitudinal axis of a trailer to the longitudinal axis of the towing vehicle in the road level or between the longitudinal axes of two trailers by means of imaging optical, acoustic or magnetic methods. Self-luminous ie active or illuminated, ie passive optical structures in the case of an optical system or in the case of an acoustic system sound generator or reflectors and in the case of a magnetic system magnetic markers 20 , which are attached to a drawbar and / or vehicle superstructures are, in this case of one or more imaging sensors 21 recognized by suitable evaluation, assigned an angle or run time of a direction and evaluated to a position information of a trailer to the towing vehicle.

Anhand 18d wird eine weitere Variante der Erfindung veranschaulicht. Hierbei wird die Orientierung, d.h. der Winkel eines Königszapfens zu einem Auflieger-Auflager einer Sattelkupplung durch einen Resolver, d.h. durch einen elektromagnetischen Messumformer zur Wandlung der Winkellage eines Bauteils in eine elektrische Größe bestimmt. Hierbei wird über eine Ringspule 71 und ein magnetisches Wechselfeld der Ringspule 71 elektrische Energie zur Versorgung einer Querspule 72, die auf der drehenden Seite der Kupplung (i.e. dem Königszapfen) angeordnet ist, eingekoppelt. Das dadurch erzeugte magnetische Feld der Querspule 72 wird von zwei oder mehr auf der nicht drehenden Seite der Kupplung (i.e. der Sattelplatte) angebrachten Spulen 68, 69, 70 in Abhängigkeit der relativen Winkelstellung mehr oder weniger stark gemessen, d.h. es werden entsprechende elektrische Ströme in die Spulen 68, 69, 70 induziert, die zur Winkelerkennung ausgewertet werden. Durch Verwendung mehrerer auf der nicht drehenden Seite der Kupplung angebrachter Spulen 68, 69, 70 kann die Winkelstellung eindeutig vom Spiel innerhalb der Sattelkupplung getrennt werden. Based 18d a further variant of the invention is illustrated. Here, the orientation, ie the angle of a kingpin to a semi-trailer support of a fifth wheel by a resolver, ie determined by an electromagnetic transducer for converting the angular position of a component in an electrical variable. This is done via a toroidal coil 71 and a magnetic alternating field of the toroidal coil 71 electrical energy for supplying a cross coil 72 , which is arranged on the rotating side of the coupling (ie the kingpin), coupled. The generated magnetic field of the transverse coil 72 is made by two or more on the non-rotating side of the clutch (ie the fifth wheel) mounted coils 68 . 69 . 70 depending on the relative angular position more or less strongly measured, ie there are corresponding electrical currents in the coils 68 . 69 . 70 induced, which are evaluated for angle detection. By using several on the non-rotating side of the clutch attached coils 68 . 69 . 70 the angular position can be clearly separated from the play within the fifth wheel.

Bei dem in 18c gezeigten Beispiel sind mehrere Querspulen 62, 63, 64 auf der drehenden Seite der Kupplung angeordnet, welche mittels einer Erregerspule 61 in Abhängigkeit deren Winkelstellung zur auf der nicht drehenden Seite der Kupplung angeordneten Erregerspule 61 unterschiedlich stark angeregt werden. Deren Signale werden zur Auswertung über mehrere Ringspulen 65, 66, 67, die auf der nicht drehenden Seite angeordnet sind, zurück übertragen. At the in 18c example shown are several transverse coils 62 . 63 . 64 arranged on the rotating side of the coupling, which by means of an excitation coil 61 as a function of their angular position to the arranged on the non-rotating side of the clutch exciter coil 61 be stimulated to different degrees. Their signals are used for evaluation over several ring coils 65 . 66 . 67 , which are arranged on the non-rotating side, transferred back.

Die Reichweite der anhand 18c und 18d beschriebenen Systeme bzw. Anordnungen kann bei resonantem Aufbau, d.h. der Ausprägung von beweglichem System (d.h. Erregerspule) und Pickup als abgestimmte Resonatoren erheblich vergrößert werden, wobei gleichzeitig die Störempfindlichkeit reduziert wird. Für derartige Systeme wurde bereits eine Energieübertragung von 100 W über einen Meter nachgewiesen; für die Anwendung als Sensor reichen Leistungen im Milliwatt-Bereich. The range of the basis 18c and 18d described systems or arrangements can be significantly increased in resonant structure, ie the expression of movable system (ie exciter coil) and pickup as tuned resonators, at the same time the susceptibility is reduced. For such systems, an energy transfer of 100 W has already been detected over one meter; for the application as a sensor rich services in the milliwatt range.

18a zeigt einen resonanten Aufbau des Systems gemäß 18c mit Schwingkreisen 54, 55, 56 auf der drehenden Seite einer Kupplung (i.e. ein Königszapfen) und einer Erregerspule 53 auf der nicht drehenden Seite (i.e. eine Sattelplatte), wobei 18b einen resonanten Aufbau des Systems gemäß 18d darstellt, umfassend drei auf der nicht drehenden Seite angebrachte Spulen 57, 58, 59 und einen Schwingkreis 60 auf der drehenden Seite der Kupplung. 18a shows a resonant structure of the system according to 18c with oscillating circuits 54 . 55 . 56 on the rotating side of a coupling (ie a kingpin) and an exciter coil 53 on the non-rotating side (ie a fifth wheel), where 18b a resonant structure of the system according to 18d comprising three coils mounted on the non-rotating side 57 . 58 . 59 and a resonant circuit 60 on the rotating side of the clutch.

Im Rahmen weiterer Ausgestaltungen der Erfindung kann zur Bestimmung des Winkels zwischen der Längsachse eines Anhängers und der Längsachse eines Zugfahrzeugs in der Straßenebene das Prinzip der akustischen Kamera angewandt werden. Hierbei wird die Winkellage einer vorzugsweise am Anhänger angebrachten Schallquelle, die als Geber dient, mittels eines Mikrofonarrays, d.h. einer geeigneten räumlichen Anordnung von zwei oder mehr Sensoren aufgrund der Laufzeiten der Schall-Signale ermittelt. In the context of further embodiments of the invention, the principle of the acoustic camera can be used to determine the angle between the longitudinal axis of a trailer and the longitudinal axis of a towing vehicle in the road level. In this case, the angular position of a preferably attached to the trailer sound source, which serves as a donor, by means of a microphone array, i. a suitable spatial arrangement of two or more sensors due to the transit times of the sound signals determined.

Um akustische Störungen zu vermeiden, ist die Verwendung eines Trägerfrequenzverfahrens oder eines pseudostochastischen Signals möglich, wobei vorzugsweise eine Frequenz im Ultraschallbereich eingesetzt wird. Das Verfahren ist nicht auf akustische Wellen beschränkt; neben akustischen Wellen können auch elektromagnetische Wellen verwendet werden. Auch kann das Verfahren passiv durchgeführt werden, indem ein z.B. akustisches Wellenfeld von der Steuerungsseite, die im Allgemeinen das Zugfahrzeug ist, zu einem Reflektor am Anhänger geschickt und das reflektierte Signal ausgewertet wird. In order to avoid acoustic interference, the use of a carrier frequency method or a pseudo-stochastic signal is possible, wherein preferably a frequency in the ultrasonic range is used. The method is not limited to acoustic waves; In addition to acoustic waves and electromagnetic waves can be used. Also, the method can be performed passively by using e.g. acoustic wave field from the control side, which is generally the towing vehicle, sent to a reflector on the trailer and the reflected signal is evaluated.

Gemäß der Erfindung kann der Winkel zwischen der Längsachse eines Anhängers und der Längsachse eines Zugfahrzeugs in der Straßenebene mittels einer linear (als Abgrenzung zu longitudinal und zirkulär) polarisierten elektromagnetischen Welle gemessen werden, wobei die Wellenlänge unerheblich ist; Licht ist gleichermaßen geeignet, wie Funk- oder Terraherz-Strahlung. Allerdings kann es für die Anwendung der Orientierungsmessung zwischen Zugfahrzeug und Anhängern bedeutsam sein, dass die Strahlung Öl und Fett durchdringt, so dass Funkwellen aus dem Radiospektrum sehr geeignet sind. Dieses Prinzip lässt sich aktiv und passiv realisieren. According to the invention, the angle between the longitudinal axis of a trailer and the longitudinal axis of a towing vehicle in the road level can be measured by means of a linearly polarized electromagnetic wave (as opposed to longitudinal and circular), the wavelength being insignificant; Light is equally suitable, such as radio or Terraherz radiation. However, it can be important for the application of the orientation measurement between towing vehicle and trailers that the radiation penetrates oil and fat, so that radio waves from the radio spectrum are very suitable. This principle can be actively and passively realized.

Bei der aktiven Variante sind Sender und Empfänger der linear polarisierten elektromagnetischen Welle auf (unterschiedlichen) gegenüberliegenden Seiten des Systems bestehend aus Zugfahrzeug und Anhänger oder aus zwei Anhängern, angeordnet. Bei der passiven Variante sind hingegen Sender und Empfänger auf der gleichen Seite des Systems, z.B. am Zugfahrzeug, angeordnet sind und die dieser Seite gegenüberliegende Seite, z.B. ein Anhänger, weist als wesentliches Bauteil einen polarisierenden Reflektor auf. In vorteilhafter Weise ist kein Ausgleich von Zentrierungsfehlern erforderlich. In the active variant transmitter and receiver of the linearly polarized electromagnetic wave on (different) opposite sides of the system consisting of towing vehicle and trailer or two trailers, arranged. In the passive variant, on the other hand, transmitters and receivers are on the same side of the system, e.g. on the towing vehicle, and the side opposite this side, e.g. a trailer, has as an essential component on a polarizing reflector. Advantageously, no compensation of centering errors is required.

Die Erfindung kann sich sowohl auf die hier beschriebenen Verfahren, als auch grundsätzlich auf die hierfür verwendeten Vorrichtungen beziehen. Zur Verbesserung der Genauigkeit bei der Winkelbestimmung können zwei oder mehrere der hier vorgestellten Verfahren bzw. Vorrichtungen kombiniert werden. Beispielsweise kann dann ein Mittelwert der so bestimmten Winkel als realer Winkel angenommen werden. Oder es können ein oder mehrere der vorgestellten Verfahren zur Plausibilisierung eines anderen (der vorgestellten) Verfahrens zur Winkelbestimmung genutzt werden. Sofern die Abweichung der jeweils bestimmten Winkel dann eine Schwelle überschreitet, wird davon ausgegangen, dass die Winkel unplausibel sind bzw. sofern die jeweils bestimmten Winkel unterhalb der Schwelle liegen, wird davon ausgegangen, dass die Winkel plausibel sind. The invention may relate both to the methods described here, as well as in principle to the devices used for this purpose. To improve the accuracy in determining the angle, two or more of the methods and devices presented here may be combined. For example, an average value of the angles determined in this way can then be assumed to be the real angle. Or, one or more of the presented methods may be used for plausibility checking of another (the presented) method for angle determination. If the deviation of the particular angle then exceeds a threshold, it is assumed that the angles are implausible, or if the particular angles are below the threshold, it is assumed that the angles are plausible.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1 1: Zugfahrzeug towing vehicle
2 2: Anhänger pendant
3 3: Zugfahrzeug towing vehicle
4 4: Deichsel shaft
5 5: Anhänger pendant
6 6: Deichsel shaft
7 7: Anhänger pendant
8 8th: Zugmaul Zugmaul
9 9: Zugöse drawbar
12 12: Königszapfen kingpin
13 13: Sattelplatte skamler
14 14: Magnetfeldsensor magnetic field sensor
15 15: Magnetfeldsensor magnetic field sensor
16 16: Magnetfeldsensor magnetic field sensor
20 20: magnetischer Marker magnetic marker
21 21: bildgebender Sensor Imaging sensor
22 22: Auflieger-Auflager Semitrailer support
23 23: Fläche des Königszapfens 12 Area of the kingpin 12
24 24: Fläche des Königszapfens 12 Area of the kingpin 12
25 25: Fläche des Königszapfens 12 Area of the kingpin 12
26 26: Fläche des Königszapfens 12 Area of the kingpin 12
27 27: Fläche des Königszapfens 12 Area of the kingpin 12
28 28: freies Ende des Königszapfens 12 free end of the kingpin 12
29 29: Magnet magnet
30 30: magnetischer Orientierungs-/Winkelsensor magnetic orientation / angle sensor
31 31: Bohrung drilling
32 32: magnetische Struktur magnetic structure
33 33: Magnetfeldsensor magnetic field sensor
34 34: Bolzen bolt
35 35: Magnetfeldsensor magnetic field sensor
36 36: Bohrung drilling
37 37: magnetische Struktur magnetic structure
38 38: magnetische Struktur magnetic structure
39 39: Magnetfeldsensor magnetic field sensor
40 40: Magnetfeldsensor magnetic field sensor
41 41: Magnet magnet
42 42: Magnetfeldsensor magnetic field sensor
43 43: Magnet magnet
53 53: Erregerspule excitation coil
54 54: Schwingkreis resonant circuit
55 55: Schwingkreis resonant circuit
56 56: Schwingkreis resonant circuit
57 57: Spule Kitchen sink
58 58: Spule Kitchen sink
59 59: Spule Kitchen sink
60 60: Schwingkreis resonant circuit
61 61: Erregerspule excitation coil
62 62: Querspule cross coil
63 63: Querspule cross coil
64 64: Querspule cross coil
65 65: Ringspule toroid
66 66: Ringspule toroid
67 67: Ringspule toroid
68 68: Spule Kitchen sink
69 69: Spule Kitchen sink
70 70: Spule Kitchen sink
71 71: Ringspule toroid
72 72: Querspule cross coil
80 80: Kugelkopf ball head
87 87: Kugelschale spherical shell

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102004059596 A1 [0005]

Claims

Method for non-contact measurement of the angle between the longitudinal axis of a towing vehicle ( 1 . 3 ) and the longitudinal axis of a trailer ( 2 . 5 . 7 ) or between the longitudinal axes of two trailers ( 5 . 7 ) in a street level, characterized in that at least one magnetic field sensor is used for the measurement.

Method according to claim 1, characterized in that the orientation of a towing vehicle ( 1 . 3 ) and a trailer ( 2 . 5 . 7 ) in space by a magnetic field sensor ( 14 . 15 ), wherein the angle (α) between the longitudinal axes by subtraction of the detected values of the magnetic field sensors ( 14 . 15 ) is determined.

Method according to Claim 1, characterized in that a ball-and-socket coupling with a spherical shell ( 87 ) and a ball head ( 80 ) for coupling towing vehicle ( 1 . 3 ) and trailers ( 2 . 5 . 7 ) or to link the two trailers ( 5 . 7 ) is provided, wherein the angle between the longitudinal axes by one at the upper point of the ball head ( 80 ) the ball head coupling mounted magnetic orientation / angle sensor ( 30 ), which detects the orientation of one in the spherical shell ( 87 ) of a drawbar ( 4 ) attached magnets ( 29 ) measures.

Method according to Claim 1, characterized in that a ball-and-socket coupling with a spherical shell ( 87 ) and a ball head ( 80 ) for coupling towing vehicle ( 1 . 3 ) and trailers ( 2 . 5 . 7 ) or to link the two trailers ( 5 . 7 ) is provided, wherein the angle between the longitudinal axes is determined by the fact that on the ball head ( 80 ) of the ball coupling or on the spherical shell ( 87 ) magnetic structures ( 32 ) are mounted by corresponding magnetic field sensors ( 33 ) on the opposite side on the spherical shell ( 87 ) or on the ball head ( 80 ) and evaluated to an angle.

A method according to claim 1, characterized in that a jaw coupling with a drawbar eye ( 9 ) and a pulling jaw ( 8th ) for coupling towing vehicle ( 1 . 3 ) and trailers ( 2 . 5 . 7 ) or to link the two trailers ( 5 . 7 ) is provided, wherein the angle between the longitudinal axes is determined by the fact that in the eye of the drawbar eye ( 9 ) magnetic structures ( 37 ), wherein the measurement of the orientation of the magnetic structures ( 37 ) via magnetic field sensors ( 35 ) in transverse bores of a bolt ( 34 ) of the towing jaw ( 8th ) of the jaw clutch, wherein in particular the power supply of the sensors ( 35 ) through in a bore ( 36 ) of the bolt ( 34 ) guided lines takes place.

A method according to claim 1, characterized in that a jaw coupling with a drawbar eye ( 9 ) and a pulling jaw ( 8th ) for coupling towing vehicle ( 1 . 3 ) and trailers ( 2 . 5 . 7 ) or to link the two trailers ( 5 . 7 ) is provided, wherein the angle between the longitudinal axes is determined by the fact that on the outer circumference of the drawbar eye ( 9 ) magnetic structures ( 38 ), the orientation of the magnetic structures ( 38 ) by in the Zugmaul ( 8th ) of the jaw clutch mounted magnetic field sensors ( 39 ) is measured.

A method according to claim 1, characterized in that a jaw coupling with a drawbar eye ( 9 ) and a pulling jaw ( 8th ) for coupling towing vehicle ( 1 . 3 ) and trailers ( 2 . 5 . 7 ) or to link the two trailers ( 5 . 7 ) is provided, wherein the angle between the longitudinal axes is determined by the fact that at the drawbar eye ( 9 ) at least one magnet ( 41 . 43 ) whose position and orientation are in the towing jaw ( 8th ) of the jaw clutch arranged spatially resolving or imaging magnetic field sensors ( 40 . 42 ) be evaluated.

Method according to claim 7, characterized in that the magnet ( 41 . 43 ) radially or axially to the towing eye ( 9 ) is oriented.

A method according to claim 1, characterized in that the angle between the longitudinal axis of the towing vehicle ( 1 . 3 ) or trailer ( 2 . 5 ) and the longitudinal axis of a drawbar ( 4 . 6 ) of the associated trailer ( 5 . 7 ), wherein a jaw coupling with a drawbar eye ( 9 ) and a pulling jaw ( 8th ) for coupling towing vehicle ( 1 . 3 ) and trailers ( 2 . 5 . 7 ) or to link the two trailers ( 5 . 7 ) is provided, wherein the angle between the longitudinal axes is determined magnetically, one fixed to the drawbar ( 4 . 6 ) connected AC excited coil ( 53 ) is used and the evaluation of the coil ( 53 ) generated by means of a plurality of fixedly connected to the non-rotating side of the clutch pickup coils ( 57 . 58 . 59 ) or imaging sensors and in particular the coil ( 53 ) and the pickup coils ( 57 . 58 . 59 ) are designed as matched resonators.

A method according to claim 1, characterized in that a fifth wheel with a kingpin ( 12 ) and a semi-trailer support ( 22 ) for coupling towing vehicle ( 1 . 3 ) and trailers ( 2 . 5 . 7 ) or to link the two trailers ( 5 . 7 ) is provided, wherein the angle of the on the semi-trailer ( 22 ) of the fifth wheel mounted magnet is determined by means of a plurality of magnetic field sensors, in particular orientation and Game in the fifth wheel can be computationally separated by a linear approach.

A method according to claim 1, characterized in that a fifth wheel with a kingpin ( 12 ) for coupling towing vehicle ( 1 . 3 ) and trailers ( 2 . 5 . 7 ) or to link the two trailers ( 5 . 7 ) is provided, wherein the angle between the longitudinal axes by determining the field orientation of a in a transverse bore of the kingpin ( 12 ) mounted magnet with multiple magnetic field sensors, in particular orientation and play in the fifth wheel are computationally separated via a linear approach.

A method according to claim 1, characterized in that a fifth wheel with a kingpin ( 12 ) for coupling towing vehicle ( 1 . 3 ) and trailers ( 2 . 5 . 7 ) or to link the two trailers ( 5 . 7 ) is provided, wherein the angle between the longitudinal axes by determining the field orientation of a magnetic field arrangement at the free end ( 28 ) of the kingpin ( 12 ) is performed by an imaging magnetic field sensor by means of digital image analysis.

Method for non-contact measurement of the angle between the longitudinal axis of a towing vehicle ( 1 . 3 ) and the longitudinal axis of a trailer ( 2 . 5 . 7 ) or between the longitudinal axes of two trailers ( 5 . 7 ) in a street level, characterized in that the angle between the longitudinal axes is determined by means of imaging optical or magnetic methods, wherein • in the case of an optical system luminescent or illuminated optical structures, or • in the case of a magnetic system magnetic markers ( 20 ) are mounted on a drawbar or vehicle superstructure, which are supported by one or more imaging sensors ( 21 ), assigned to a direction and to a position information of the trailer ( 2 . 5 . 7 ) to the coupled towing vehicle ( 1 . 3 ) or second trailer.

Method for non-contact measurement of the angle between the longitudinal axis of a towing vehicle ( 1 . 3 ) and the longitudinal axis of a trailer ( 2 . 5 . 7 ) or between the longitudinal axes of two trailers ( 5 . 7 ) in a road plane, which by means of a fifth wheel with a kingpin ( 12 ) and a semi-trailer support ( 22 ) are coupled together, characterized in that the angle between the longitudinal axes is determined by a resolver.

A method according to claim 14, characterized in that the coils of the resolver are made resonant.

Method for non-contact measurement of the angle between the longitudinal axis of a towing vehicle ( 1 . 3 ) and the longitudinal axis of a trailer ( 2 . 5 . 7 ) or between the longitudinal axes of two trailers ( 5 . 7 ) in the street level, with towing vehicle ( 1 . 3 ) and trailers ( 2 . 5 . 7 ) or the two pendants ( 5 . 7 ) form a system, characterized in that the angle between the longitudinal axes is measured by means of a linearly polarized electromagnetic wave, a transmitter and a receiver of the linearly polarized electromagnetic wave being arranged on opposite sides of the system, or on the same side of the system Systems are arranged and the opposite side of this side of the system has a polarizing reflector.