BR102019011868A2

BR102019011868A2 - PIN REI MONITORING SYSTEM IN FIFTH WHEEL WITH ELECTRONIC COUPLING

Info

Publication number: BR102019011868A2
Application number: BR102019011868-7A
Authority: BR
Inventors: Igor Augusto Alves Batista
Original assignee: Igor Augusto Alves Batista
Priority date: 2019-06-11
Filing date: 2019-06-11
Publication date: 2020-12-22

Abstract

"sistema de monitoramento de pino rei em quinta roda com acoplamento por eletroímã" descreve a patente de invenção, um sistema para monitoramento de articulações tipo pino rei/quinta roda utilizadas em caminhões, de grande aplicabilidade para sistemas de direção autônoma e de controle da dinâmica veicular. este sistema permite o monitoramento preciso de movimentos translacionais, rotacionais e as acelerações relativas do pino rei (5) em relação à quinta roda (3) nos eixos x, y e z, totalizando medições em seis graus de liberdade. o sistema realiza o monitoramento através de um conjunto de sensores (6) acelerômetros e giroscópio integrados a um eletroímã (4) que quando eletrificado, acopla-se ao pino rei (5) por atração magnética em situações de engate do semirreboque (2) na quinta roda (3). quando encontra-se acoplado, o sistema permite que o conjunto de sensores (6) acompanhe integralmente as movimentações e acelerações do pino rei (5). este sistema permite o monitoramento completo da dinâmica do semirreboque (2) por elementos presentes exclusivamente na quinta roda (3) não sendo necessário nenhum tipo de dispositivos ou eletrônica instalados no pino rei (5) ou na carreta (2)."fifth wheel kingpin monitoring system with electromagnet coupling" describes the invention patent, a system for monitoring kingpin / fifth wheel joints used in trucks, highly applicable for autonomous steering and dynamics control systems serve. this system allows the precise monitoring of translational, rotational movements and the relative accelerations of the king pin (5) in relation to the fifth wheel (3) on the x, y and z axes, totaling measurements in six degrees of freedom. the system performs the monitoring through a set of sensors (6) accelerometers and gyroscope integrated to an electromagnet (4) which, when electrified, attaches to the king pin (5) by magnetic attraction in situations of coupling of the semi-trailer (2) in the fifth wheel (3). when attached, the system allows the set of sensors (6) to fully follow the movements and accelerations of the king pin (5). this system allows the complete monitoring of the dynamics of the semi-trailer (2) by elements present exclusively in the fifth wheel (3) without the need for any type of devices or electronics installed on the king pin (5) or on the trailer (2).

Description

PIN REI MONITORING SYSTEM IN FIFTH WHEEL WITH ELECTRONIC COUPLING

001 A presente patente de invenção refere-se a um sistema para articulações tipo Pino Rei/Quinta Roda utilizadas em caminhões de grande porte. Este sistema apresenta uma configuração para monitoramento preciso de movimentações translacionais, rotações e as acelerações do pino rei engatado em uma quinta roda nos eixos X, Y e Z. Este sistema tem como objetivo principal mensurar de forma precisa e confiável o ângulo de rotação e as movimentações relativas do pino rei em relação à quinta roda com um diferencial de não ser necessário nenhum tipo de dispositivos ou sistemas eletrônicos instalados no pino rei e na carreta. Este monitoramento de movimentações do pino rei é realizado por um conjunto de sensores composto por acelerômetros e giroscópio, integrados a um eletroímã que acopla-se ao pino rei no momento do engate do semirreboque na quinta roda. Especificamente em veículos articulados de carga, existe uma grande aplicação de articulações tipo Pino Rei/Quinta Roda entre o cavalo mecânico e o semirreboque e também entre semirreboques em casos de composições biarticuladas.001 The present invention patent refers to a system for Pino Rei / Fifth Wheel joints used in large trucks. This system has a configuration for precise monitoring of translational movements, rotations and accelerations of the king pin engaged in a fifth wheel on the X, Y and Z axes. This system has as main objective to accurately and reliably measure the angle of rotation and the relative movements of the king pin in relation to the fifth wheel with a differential of not requiring any type of devices or electronic systems installed on the king pin and the cart. This monitoring of movements of the kingpin is performed by a set of sensors composed of accelerometers and gyroscope, integrated with an electromagnet that is coupled to the kingpin at the moment of coupling the semi-trailer to the fifth wheel. Specifically in articulated cargo vehicles, there is a wide application of Pino Rei / Quinta Roda articulations between the mechanical horse and the semi-trailer and also between semi-trailers in cases of biarticulated compositions.

002 Tendo em vista um cenário onde veículos de carga de grande capacidade se tornam cada vez mais rentáveis e ao mesmo tempo, as suas grandes dimensões e peso exigem da indústria automotiva um nível de segurança e automação cada vez maiores, sensores de monitoramento da dinâmica veicular tornam-se extremamente relevantes para estas aplicações.002 In view of a scenario where large capacity cargo vehicles become increasingly profitable and at the same time, their large dimensions and weight require an ever-increasing level of safety and automation from the automotive industry, sensors for monitoring vehicle dynamics become extremely relevant for these applications.

003 O mercado automotivo deste segmento vem buscando constantemente soluções tecnológicas para proporcionar um maior nível de segurança para estes veículos, tais como freios ABS, sistemas anti tombamento e de controle de estabilidade. Estes sistemas apresentam um alto grau de eficiência e confiabilidade para evitar acidentes, porém, em todos estes são necessários diversos sensores e algoritmos complexos para detectar as movimentações do semirreboque em relação ao cavalo mecânico. Um ponto relevante é que para o funcionamento adequado destes sistemas é primordial que todos os veículos da composição (caminhão e carretas) possuam estes sensores e que exista comunicação eficiente entre eles, permitindo o controle completo da dinâmica do conjunto veicular. O que ocorre de fato é que nem sempre estas condições são atendidas. É recorrente que pelo menos um dos veículos não possua estes sensores de monitoramento devido a defasagem tecnológica ou pela inexistência de interface de comunicação entre os sensores da carreta com o caminhão. Uma vez que não há comunicação ou inexistência dos sensores na carreta é impossível seu controle dinâmico pelo caminhão trator e por consequência também é impossível até então, haver os sistemas de segurança citados anteriormente neste tipo de conjunto veicular.003 The automotive market in this segment has been constantly seeking technological solutions to provide a higher level of safety for these vehicles, such as ABS brakes, anti-tipping and stability control systems. These systems have a high degree of efficiency and reliability to prevent accidents, however, in all of these several sensors and complex algorithms are needed to detect the movements of the semi-trailer in relation to the mechanical horse. A relevant point is that for the proper functioning of these systems it is essential that all vehicles of the composition (truck and trailers) have these sensors and that there is efficient communication between them, allowing complete control of the dynamics of the vehicle set. What actually happens is that these conditions are not always met. It is recurrent that at least one of the vehicles does not have these monitoring sensors due to technological lag or the lack of communication interface between the sensors of the trailer and the truck. Since there is no communication or inexistence of sensors in the trailer, its dynamic control by the tractor truck is impossible and, consequently, it is also impossible until then, to have the security systems previously mentioned in this type of vehicle set.

004 Outro fator motivador para a presente invenção é a necessidade crescente do mercado por sistemas de automação completa de veículos articulados e, para estas aplicações, é essencial a informação do ângulo entre os veículos para calibrar, programar e projetar sistemas de direção autônoma em caminhões articulados.004 Another motivating factor for the present invention is the growing market need for complete articulated vehicle automation systems and, for these applications, the angle information between vehicles is essential to calibrate, program and design autonomous steering systems in articulated trucks .

005 A presente invenção vem para suprir estas necessidades de forma simples, prática, precisa e com um custo acessível. A tecnologia de monitoramento com acoplamento por eletroímã permite que o sensor se acople e desacople do pino rei (item da carreta) a cada engate, não sendo necessário nenhum tipo de eletrônica, sensores ou dispositivos instalados na carreta para que seja possível controlar sua dinâmica veicular a partir do caminhão trator. Este detalhe permite que seja feito este controle mesmo em carretas defasadas tecnologicamente, sem nenhum tipo de sensoriamento ou tecnologia embarcada.005 The present invention comes to meet these needs in a simple, practical, precise and affordable way. The monitoring technology with electromagnet coupling allows the sensor to engage and disengage from the king pin (cart item) at each coupling, without the need for any type of electronics, sensors or devices installed on the cart so that it is possible to control its vehicle dynamics from the tractor truck. This detail allows this control to be made even in technologically outdated trucks, without any type of sensing or embedded technology.

006 Além da essencial medição do ângulo da articulação entre veículos, o presente sistema permite a verificação completa da movimentação e as acelerações do pino rei em relação à quinta roda em 6 graus de liberdade: deslocamentos translacionais e rotações nos eixos X, Y e Z. Destas medições, são apresentadas as principais necessidades do setor automotivo: A verificação do deslocamento do pino rei, nos eixos X (sentido de marcha do veículo) e Y (sentido lateral do veículo) permitem verificações de existência de folgas na articulação entre o pino rei e a quinta roda; A verificação do deslocamento e aceleração do pino rei no eixo Z (sentido da altura do veículo) permite detectar situações de tombamento eminente, através da detecção do deslocamento repentino do pino rei neste eixo, quando esta peça tender a “puxar” a quinta roda; Já com a verificação combinada de deslocamentos do pino rei, nos eixos X e Y (plano XY) é possível aferir a rotação do pino sobre o eixo Z, permitindo a verificação precisa do ângulo entre os veículos em conversões.006 In addition to the essential measurement of the joint angle between vehicles, the present system allows complete verification of the movement and accelerations of the kingpin in relation to the fifth wheel in 6 degrees of freedom: translational displacements and rotations on the X, Y and Z axes. From these measurements, the main needs of the automotive sector are presented: The verification of the displacement of the king pin, on the X axes (direction of vehicle travel) and Y (lateral direction of the vehicle) allow checks of the existence of clearances in the articulation between the king pin and the fifth wheel; The verification of the displacement and acceleration of the king pin on the Z axis (direction of the vehicle height) allows the detection of imminent tipping situations, by detecting the sudden displacement of the king pin on this axis, when this part tends to “pull” the fifth wheel; With the combined verification of displacements of the king pin, on the X and Y axes (XY plane) it is possible to measure the rotation of the pin on the Z axis, allowing the precise verification of the angle between the vehicles in conversions.

007 Tendo em vista estas necessidades, é imprescindível que este sistema reivindicado, além de suas características apresentadas, possua versatilidade, confiabilidade, robustez e precisão. O sistema da presente patente pode ser aplicado sem que seja necessário modificações estruturais no pino rei ou na quinta roda, sendo possível sua aplicação mesmo em veículos já em circulação. Além de sua fácil aplicabilidade, o sistema apresenta-se resistente à graxa, impurezas e a umidade presentes no ambiente da articulação do veículo. O seu projeto também leva em conta a dinâmica da usabilidade dos veículos. A utilização do eletroímã para acoplamento do sensor ao pino rei, permite o engate/desengate constante dos veículos sem danos ao sensor, além de permitir o monitoramento dinâmico de qualquer carreta engatada na quinta roda, independente da marca, modelo ou ano de fabricação, mostrando-se um sistema universal, com alta aplicabilidade industrial a todos os modelos de articulação tipo pino rei/quinta roda.007 In view of these needs, it is essential that this claimed system, in addition to its features presented, has versatility, reliability, robustness and precision. The system of the present patent can be applied without the need for structural modifications in the king pin or in the fifth wheel, being possible its application even in vehicles already in circulation. In addition to its easy applicability, the system is resistant to grease, impurities and moisture present in the vehicle's articulation environment. Its design also takes into account the dynamics of vehicle usability. The use of the electromagnet for coupling the sensor to the king pin, allows the constant coupling / disengagement of vehicles without damage to the sensor, in addition to allowing the dynamic monitoring of any trailer coupled to the fifth wheel, regardless of the make, model or year of manufacture, showing a universal system, with high industrial applicability to all articulation models like king / fifth wheel.

008 Em uma ampla análise do estado da técnica atual, com o intuito de verificar tecnologias similares ao presente sistema reivindicado, podemos citar alguns pedidos de patente que também possuem como objetivo o monitoramento de movimentações do pino rei engatado em quinta roda:008 In a wide analysis of the current state of the art, in order to verify technologies similar to the present claimed system, we can mention some patent applications that also aim to monitor movements of the king pin coupled in fifth wheel:

009 A patente US5152544A “Sensor de ângulo de articulação” explicita um sistema para sensoriamento da leitura angular do pino rei em relação à quinta roda sobre seu eixo giratório. Este processo reivindica: Um elemento magnético (ímã) presente, posicionado e transportado pelo caminhão trator, que acopla-se ao pino rei e está “protegido” por um invólucro (housing) que o limita apenas ao movimento de rotação; Um sensor magnético tipo magnetômetro presente, posicionado, também transportado pelo caminhão trator e “protegido” pelo mesmo invólucro (housing) do elemento magnético o qual repousa-se sobre este sensor enquanto o veículo estiver desengatado. Este sistema em questão apresenta características e elementos técnicos que apesar de aplicável a caminhões, sua construção e conceitos apresentam fatores que o limitam devido à dinâmica dos veículos e por consequência, não permite a leitura de maiores graus de liberdade além apenas do ângulo de rotação do pino rei. O acople do elemento magnético (ímã) ao pino rei é realizado no momento do engate por simples atração magnética, conforme apresentado na patente. Por este motivo é tecnicamente impossível o acoplamento deste ímã com exatidão ao ponto central do pino rei com repetibilidade em todas as vezes que o veículo for engatado, gerando por consequência erros de leitura do sensor. Em uma avaliação técnica deste documento, verifica-se que a patente possui uma limitação relevante, onde não seria possível realizar o desengate do semirreboque, já que o elemento magnético estaria acoplado ao pino rei por atração magnética constante. Outro ponto é o fato de existir um invólucro (housing) para a proteção dos elementos do sistema e este, estar fixo no caminhão trator, isto limita o sistema mecanicamente a leitura apenas do ângulo de rotação do pino rei, sendo impossível a leitura de outros graus de liberdade. Esta configuração de, tanto o sensor quanto o elemento magnético estarem posicionados no caminhão trator e não na estrutura da quinta roda, pode gerar avarias mecânicas ao sistema ou erros de leitura, uma vez que existe um movimento relativo significativo de giro entre o caminhão e sua quinta roda. Devido a esta configuração, existe também a possibilidade de leituras indevidas de ângulo com o veículo desengatado, causado por vibrações do elemento magnético que encontra-se repousando sobre o sensor. Por fim, é possível concluir que este estado da técnica diverge do sistema aqui reivindicado principalmente por: a medição ser feitar apenas por um magnetômetro; o sistema encontrar-se no veículo trator e não na quinta roda; detectar a movimentação de um ímã permanente por variação do campo magnético, que se move solidário ao pino rei; e por fim, devido às suas limitações técnicas, monitorar apenas um grau de liberdade - o ângulo de rotação relativa entre o pino rei e a quinta roda.009 The patent US5152544A “Articulation angle sensor” explains a system for sensing the angular reading of the king pin in relation to the fifth wheel on its rotating axis. This process claims: A magnetic element (magnet) present, positioned and transported by the tractor truck, which is attached to the king pin and is “protected” by a housing (housing) that limits it only to the rotation movement; A magnetometer type magnetic sensor present, positioned, also transported by the tractor truck and “protected” by the same housing (housing) of the magnetic element which rests on this sensor while the vehicle is disengaged. This system in question has characteristics and technical elements that, although applicable to trucks, its construction and concepts present factors that limit it due to the dynamics of the vehicles and, consequently, it does not allow the reading of greater degrees of freedom beyond just the angle of rotation of the vehicle. king pin. The magnetic element (magnet) is attached to the king pin at the moment of engagement by simple magnetic attraction, as shown in the patent. For this reason, it is technically impossible to couple this magnet accurately to the central point of the king pin with repeatability every time the vehicle is engaged, thus generating sensor reading errors. In a technical evaluation of this document, it appears that the patent has a relevant limitation, where it would not be possible to disengage the semi-trailer, since the magnetic element would be coupled to the kingpin by constant magnetic attraction. Another point is the fact that there is a housing for the protection of the elements of the system and this, being fixed on the tractor truck, this limits the system mechanically to reading only the rotation angle of the king pin, making it impossible to read others degrees of freedom. This configuration of both the sensor and the magnetic element being positioned on the tractor truck and not on the fifth wheel structure, can generate mechanical damage to the system or reading errors, since there is a significant relative turning movement between the truck and its fifth wheel. Due to this configuration, there is also the possibility of improper angle readings with the vehicle disengaged, caused by vibrations of the magnetic element that is resting on the sensor. Finally, it is possible to conclude that this state of the art differs from the system claimed here mainly because: the measurement is made only by a magnetometer; the system is in the tractor vehicle and not in the fifth wheel; detect the movement of a permanent magnet by varying the magnetic field, which moves in solidarity with the king pin; and finally, due to its technical limitations, monitoring only one degree of freedom - the angle of relative rotation between the king pin and the fifth wheel.

0010 Outro processo de patente, o DE19964045A1 também apresenta um sistema para medição angular na articulação pino rei/quinta roda com aplicação de eletroímã. Este processo reivindica uma solução na qual o eletroímã está presente no semirreboque e induz um campo magnético no pino rei que é detectado por sensores magnéticos presentes no caminhão. Esta aplicação também diverge do estado da técnica reivindicado, visto que este o eletroímã é utilizado para induzir um campo magnético e não para realizar nenhum tipo de acoplamento. Outro ponto é que neste caso faz-se necessário que o eletroímã esteja na carreta para que seja induzido este campo magnético no pino rei, enquanto a presente patente isenta todo e qualquer componente técnico neste veículo para realizar o monitoramento de movimentações do pino rei na quinta roda. Este processo também é divergente pelo fato do monitoramento das movimentações do pino rei serem feitas por variação de campo magnético e a presente patente reivindica que este monitoramento seja feita por acelerômetros e giroscópio.0010 Another patent process, DE19964045A1 also features a system for angular measurement in the king / fifth wheel joint with the application of an electromagnet. This process claims a solution in which the electromagnet is present in the semi-trailer and induces a magnetic field in the kingpin that is detected by magnetic sensors present in the truck. This application also differs from the state of the claimed technique, since this is used to induce a magnetic field and not to perform any type of coupling. Another point is that in this case it is necessary for the electromagnet to be in the cart for this magnetic field to be induced in the king pin, while the present patent exempts any and all technical components in this vehicle to perform the movement of the king pin in the fifth wheel. This process is also divergent in that the monitoring of king pin movements is done by varying the magnetic field and the present patent claims that this monitoring be done by accelerometers and gyroscope.

0011 Por fim, apresenta-se o pedido de patente BR102019005457-3 que também reivindica um sistema de monitoramento tridimensional de movimentações do pino rei na quinta roda. Neste processo, um elemento magnético (ímã) é colocado na face inferior do pino rei e magnetômetros na quinta roda que monitoram os movimentos tridimensionais do ímã por variação de campo magnético. É possível verificar que este processo é divergente à presente patente, pela técnica e tipo de sensor utilizado para realizar o monitoramento de movimentos e também pela necessidade de acrescentar um dispositivo magnético ao pino rei, enquanto a presente patente aqui reivindicada apresenta uma solução técnica que não é necessário nenhum tipo de dispositivo acrescido à carreta, ou ao pino rei. Um diferencial deste processo citado é que nesta, existe detecção de monitoramento tridimensional do pino rei e não apenas de rotação. A presente patente também apresenta uma evolução na entrega técnica frente à patente citada que além da medição tridimensional da posição do pino rei em seis graus de liberdade, é possível realizar medições de monitoramento das acelerações do pino, pela presença de acelerômetros no sistema aqui reivindicado.0011 Finally, patent application BR102019005457-3 is presented, which also claims a three-dimensional monitoring system for movements of the king pin on the fifth wheel. In this process, a magnetic element (magnet) is placed on the underside of the kingpin and magnetometers on the fifth wheel that monitor the three-dimensional movements of the magnet by varying the magnetic field. It is possible to verify that this process is different from the present patent, due to the technique and type of sensor used to perform movement monitoring and also due to the need to add a magnetic device to the kingpin, while the present patent claimed here presents a technical solution that does not no type of device is needed added to the cart, or to the king pin. A differential of this cited process is that in this, there is detection of three-dimensional monitoring of the kingpin and not just rotation. The present patent also presents an evolution in the technical delivery compared to the aforementioned patent that in addition to the three-dimensional measurement of the position of the kingpin in six degrees of freedom, it is possible to carry out measurements to monitor the accelerations of the pin, by the presence of accelerometers in the system claimed here.

0012 O presente sistema reivindicado apresenta um arranjo robusto, preciso, com alta aplicabilidade na indústria automotiva, maior praticidade e usabilidade em relação às patentes citadas. Estas vantagens são possíveis principalmente porque o sistema da presente patente permite o monitoramento completo da dinâmica da carreta por elementos presentes exclusivamente no cavalo mecânico. Além da essencial medição angular da rotação do pino rei, este projeto apresenta também a possibilidade de monitorar tanto os deslocamentos quanto as acelerações e rotações do pino em todos os eixos X, Y e Z, totalizando o monitoramento de movimentação em seis graus de liberdade.0012 The present system claimed has a robust, precise arrangement, with high applicability in the automotive industry, greater practicality and usability in relation to the cited patents. These advantages are possible mainly because the system of the present patent allows the complete monitoring of the dynamics of the cart by elements present exclusively in the mechanical horse. In addition to the essential angular measurement of the rotation of the kingpin, this project also offers the possibility to monitor both the displacements and the accelerations and rotations of the pin on all X, Y and Z axes, totaling the movement monitoring in six degrees of freedom.

0013 Este sistema consiste basicamente de um conjunto de sensores (6) integrado a um eletroímã localizado na quinta roda (3). A descrição técnica do sistema da presente patente aqui reivindicada, suas vantagens e aplicabilidade poderão ser melhor compreendidas em conjunto com as figuras em anexo:0013 This system basically consists of a set of sensors (6) integrated with an electromagnet located on the fifth wheel (3). The technical description of the system of the present patent claimed here, its advantages and applicability can be better understood together with the attached figures:

0014 A figura 1 apresenta o caminhão articulado, sua articulação e o plano de corte da peça.0014 Figure 1 shows the articulated truck, its articulation and the cutting plane of the part.

0015 A figura 2 apresenta a vista no plano de corte da quinta roda antes de engatar o pino rei.0015 Figure 2 shows the cut view of the fifth wheel before engaging the king pin.

0016 A figura 3 apresenta a vista no plano de corte da quinta roda com o pino rei na posição engatado e destravado.0016 Figure 3 shows the cut view of the fifth wheel with the king pin in the engaged and unlocked position.

0017 A figura 4 apresenta a vista no plano de corte da quinta roda com o pino rei na posição engatado e travado.0017 Figure 4 shows the cut view of the fifth wheel with the king pin in the engaged and locked position.

0018 A figura 5 apresenta uma vista inferior da quinta roda engatada e travada.0018 Figure 5 shows a bottom view of the fifth wheel engaged and locked.

0019 A figura 6 apresenta uma vista inferior da quinta roda destravada, em condição de pré-desengate.0019 Figure 6 shows a bottom view of the unlocked fifth wheel, in a pre-disengagement condition.

0020 A figura 7 apresenta o sistema completo em condição de engate, com o eletroímã acoplado no pino rei e a quinta roda ocultada.0020 Figure 7 shows the complete system in coupling condition, with the electromagnet coupled to the king pin and the fifth wheel hidden.

0021 Com referência a figura 1, esta apresenta um caminhão articulado, o qual possui articulação com quinta roda (3), constituído por um caminhão trator (cavalo mecânico) (1) e uma carreta tipo semirreboque (2). Nesta figura também apresenta a vista superior da quinta roda (4), local onde o sistema é aplicado, e a convenção do sistema de coordenadas X, Y e Z para veículos.0021 Referring to figure 1, it presents an articulated truck, which has a fifth wheel articulation (3), consisting of a tractor truck (mechanical horse) (1) and a semi-trailer (2). This figure also shows the top view of the fifth wheel (4), where the system is applied, and the X, Y and Z coordinate system convention for vehicles.

0022 A figura 2 apresenta a vista da quinta roda (3) no corte AA, referenciado na figura 1, em condição de veículo desengatado. Nesta figura é possível verificar componentes do sistema reivindicado: o conjunto de sensores (6) integrado a um eletroímã (4) conectados a uma central eletrônica (10) por um cabo comunicador (8). Estes componentes estarão dispostos na parte inferior da quinta roda (3), em de suporte (7) do eletroímã (4) ligado a um conjunto de molas (9), fixado na quinta roda (3) através de um dispositivo de fixação (11).0022 Figure 2 shows the view of the fifth wheel (3) in section AA, referenced in figure 1, in a disengaged vehicle condition. In this figure it is possible to check components of the claimed system: the set of sensors (6) integrated with an electromagnet (4) connected to an electronic control unit (10) by a communicator cable (8). These components will be arranged at the bottom of the fifth wheel (3), in support (7) of the electromagnet (4) connected to a set of springs (9), fixed on the fifth wheel (3) through a fixing device (11 ).

0023 Ainda com referência à figura 2, esta apresenta o pino rei (5) em movimento, no sentido (12) de engate. Neste momento o eletroímã (4) encontra-se em sua posição estática, em seu ponto mais baixo com referência ao seu deslocamento no eixo Z. A posição do eixo central do eletroímã (4), quando em condição de veículo desengatado como na figura 2, é coincidente com o eixo de rotação do pino rei (5). Desta forma, garante-se a repetibilidade do acoplamento do eletroímã (4) no ponto central do pino rei (5) em todos os engates da carreta (2).0023 Still with reference to figure 2, it presents the king pin (5) in movement, in the direction (12) of engagement. At this time, the electromagnet (4) is in its static position, at its lowest point with reference to its displacement on the Z axis. The position of the central axis of the electromagnet (4), when in a disengaged vehicle condition as in figure 2 , coincides with the axis of rotation of the king pin (5). In this way, the repeatability of the coupling of the electromagnet (4) is guaranteed at the central point of the king pin (5) in all couplings of the trailer (2).

0024 Já na figura 3 apresenta a situação em que o pino rei (5) encontra-se na posição de veículo engatado, porém destravado. Nesta condição o eletroímã continuará na sua posição mais baixa no eixo Z, na mesma condição da figura anterior, em posição de desengate. A figura 4 mostra a condição imediatamente posterior ao engate, apresentado na figura 3. A quinta roda (3) possui um sistema mecânico de travamento de segurança, que após o movimento de engate trava o pino rei (5) em sua posição de trabalho, através de um mecanismo de travamento (14), conforme apresentado na figura 5. Neste momento, o sistema detectará este travamento através de um sensor (16) de monitoramento da posição deste mecanismo (14). Ao detectar o travamento, a central eletrônica (10) eletrificará o eletroímã (4) e por atração magnética irá se movimentar no sentido positivo de Z (13), acoplando-se ao pino rei (5) que é fabricado em material ferromagnético.0024 Already in figure 3 it presents the situation in which the king pin (5) is in the position of engaged vehicle, but unlocked. In this condition, the electromagnet will remain in its lowest position on the Z axis, in the same condition as the previous figure, in the disengaged position. Figure 4 shows the condition immediately after the engagement, shown in figure 3. The fifth wheel (3) has a mechanical safety locking system, which after the engagement movement locks the king pin (5) in its working position, through a locking mechanism (14), as shown in figure 5. At this moment, the system will detect this locking through a sensor (16) monitoring the position of this mechanism (14). When detecting the lock, the electronic control unit (10) will electrify the electromagnet (4) and by magnetic attraction it will move in the positive direction of Z (13), coupling to the king pin (5) which is made of ferromagnetic material.

0025 Outra forma de ser realizar o acoplamento entre o pino rei (5) e o eletroímã (4) é por meio de uma mola de compressão (20). Em condição de desengate o eletroímã (4) encontra-se na sua posição mais alta no eixo Z, já com o veículo engatado, o pino rei (5) ao chegar em sua posição de trabalho, empurrará o eletroímã (4) para baixo que por sua vez irá comprimir a mola (20), garantido o contato mecânico entre as peças. Após o sistema detectar o travamento da quinta roda, conforme configuração apresentada na Figura 4, neste momento o eletroímã (4) será eletrificado, garantido a sua fixação magnética com o pino rei (5).0025 Another way to perform the coupling between the king pin (5) and the electromagnet (4) is by means of a compression spring (20). In disengagement condition, the electromagnet (4) is in its highest position on the Z axis, with the vehicle already engaged, the king pin (5) when it reaches its working position, will push the electromagnet (4) downwards. in turn will compress the spring (20), ensuring mechanical contact between the parts. After the system detects the locking of the fifth wheel, according to the configuration shown in Figure 4, at this moment the electromagnet (4) will be electrified, ensuring its magnetic fixation with the king pin (5).

0026 Para realizar o desengate da carreta semirreboque (2) é necessário, antes de fazer este procedimento, destravar a quinta roda (3). Este é um procedimento habitual dos caminhoneiros que basta o usuário puxar a alavanca de destrave (15) da quinta roda (3). Ao realizar este procedimento o mecanismo de travamento (14) irá se deslocar para permitir o movimento de desengate do pino rei (5), entrando em uma condição de pré-desengate, conforme apresentado na figura 6. Neste momento o sensor (16) detectará a posição deste mecanismo (14) em condição de pré-desengate e a central eletrônica (10) por sua vez cortará a alimentação elétrica do eletroímã (4) que irá se desacoplar do pino rei (5) por gravidade, permitindo o movimento seguro de desengate sem o eletroímã (4) acoplado.0026 To disengage the semi-trailer (2), it is necessary, before doing this procedure, to unlock the fifth wheel (3). This is a usual procedure for truck drivers that the user only has to pull the unlock lever (15) of the fifth wheel (3). When performing this procedure, the locking mechanism (14) will move to allow the disengagement movement of the king pin (5), entering a pre-disengagement condition, as shown in figure 6. At this moment the sensor (16) will detect the position of this mechanism (14) in a pre-disengagement condition and the electronic control unit (10) in turn will cut off the electrical supply of the electromagnet (4) which will be disconnected from the king pin (5) by gravity, allowing the safe movement of release without the electromagnet (4) attached.

0027 Para a melhor compreensão do funcionamento técnico do sistema reivindicado apresenta-se a figura 7, que mostra os principais componentes em condição de engate. Nesta figura a quinta roda (3) está oculta para melhor entendimento do sistema. Nesta condição e conforme explicado anteriormente, o eletroímã (4) estará eletrificado e acoplado ao pino rei (5) por atração magnética. O eletroímã (4) possui integrado à sua estrutura um conjunto de sensores (6), composto por acelerômetros e giroscópio, que uma vez acoplado, acompanharão integralmente as movimentações do pino rei (5) em relação à quinta roda (3). Este acompanhamento dos sensores (6) detectará os deslocamentos e as acelerações do pino rei (5) principalmente nos eixos X (19) e Z (18) e a rotação no eixo Z (17). Estes movimentos explicitados na figura 7 são os mais relevantes de detecção para sistemas automotivos de controle veicular, mas de toda forma, o sistema reivindicado também permite que sejam monitoradas rotações nos eixos X e Y e a translação no eixo Y, totalizando a medição de 6 graus de liberdade. Para permitir estas medições, o conjunto eletroímã (4) e sensores (6) necessita trabalhar livremente, acompanhando integralmente as movimentações do pino rei (5). O eletroímã (4) é disposto em um suporte (7) que permite sua livre rotação no eixo Z (17) e também translação no eixo Z (18). Este suporte (7) é ligado ao dispositivo de fixação (11) e a quinta roda (3) por um conjunto de molas (9), que permite os movimentos translacionais nos eixos X (19), Y e também em Z (18) e as rotações em X e Y.0027 For a better understanding of the technical functioning of the claimed system, figure 7 is shown, which shows the main components in coupling condition. In this figure, the fifth wheel (3) is hidden for a better understanding of the system. In this condition and as previously explained, the electromagnet (4) will be electrified and attached to the king pin (5) by magnetic attraction. The electromagnet (4) has integrated in its structure a set of sensors (6), composed of accelerometers and gyroscope, which, once coupled, will fully follow the movements of the king pin (5) in relation to the fifth wheel (3). This monitoring of the sensors (6) will detect the displacements and accelerations of the king pin (5) mainly on the X (19) and Z (18) axes and the rotation on the Z axis (17). These movements explained in figure 7 are the most relevant detection for automotive vehicle control systems, but in any case, the claimed system also allows the rotation in the X and Y axes and the translation in the Y axis to be monitored, totaling the measurement of 6 degrees of freedom. To allow these measurements, the electromagnet (4) and sensors (6) set need to work freely, fully following the movements of the king pin (5). The electromagnet (4) is arranged on a support (7) that allows its free rotation on the Z axis (17) and also translation on the Z axis (18). This support (7) is connected to the fixing device (11) and the fifth wheel (3) by a set of springs (9), which allows translational movements on the X (19), Y and also on Z (18) axes and the X and Y rotations.

0028 Como as medições de movimento do pino rei (5) geradas pelo sistema são relativas à quinta roda (3), para a referência espacial do conjunto de sensores (6) a central eletrônica (10) poderá ser localizada e fixa na quinta roda (3). Como o conjunto sensores (6) irá se movimentar solidário ao pino rei (5), as leituras geradas por este conjunto (6) serão em valores absolutos, estes valores poderão ser comparados com as leituras de sensores presentes na central eletrônica (10) presente na quinta roda (3). Por fim, serão geradas as medições de movimentos e acelerações relativos entre o conjunto de sensores (6) e a central (10) e que por lógica, irão se referenciar aos movimentos entre o pino rei (5) e a quinta roda (3).0028 Since the movement measurements of the kingpin (5) generated by the system are related to the fifth wheel (3), for the spatial reference of the set of sensors (6) the control unit (10) can be located and fixed on the fifth wheel ( 3). As the sensor set (6) will move in solidarity with the king pin (5), the readings generated by this set (6) will be in absolute values, these values can be compared with the sensor readings present in the electronic control unit (10) present on the fifth wheel (3). Finally, measurements of relative movements and accelerations between the set of sensors (6) and the central (10) will be generated and which, by logic, will refer to the movements between the king pin (5) and the fifth wheel (3) .

0029 O sistema é calibrado através de uma posição de referência do pino rei (5), que é a posição que esta peça (5) deveria trabalhar sem folgas. Esta posição pode ser previamente definida no sistema ou autocalibrada. Esta auto calibração pode ser realizada à cada engate. No momento que o eletroímã acoplar-se ao pino rei (5), o sistema ajusta esta posição como posição de referência, condição apresentada na figura 4.0029 The system is calibrated through a reference position of the king pin (5), which is the position that this part (5) should work without looseness. This position can be previously defined in the system or self-calibrated. This self-calibration can be performed at each engagement. When the electromagnet is attached to the king pin (5), the system adjusts this position as a reference position, a condition shown in figure 4.

0030 De forma geral, conforme apresentadas as suas funcionalidades e vantagens, o presente sistema reivindicado baseia-se em um conceito de monitoramento da articulação onde todos os seus componentes estão dispostos exclusivamente na quinta roda (3). Este sistema realizará o acompanhamento integral das movimentações e acelerações do pino rei (5) simplesmente através do acoplamento de um eletroímã (4) por atração magnética, que será realizado apenas quando o veículo estiver engatado.0030 In general, according to its functionalities and advantages, the present system claimed is based on a concept of monitoring the joint where all its components are arranged exclusively on the fifth wheel (3). This system will perform the integral monitoring of the movements and accelerations of the king pin (5) simply by coupling an electromagnet (4) by magnetic attraction, which will be performed only when the vehicle is engaged.

0031 Por ser um sistema de baixa complexidade, permite uma alta aplicabilidade industrial, custo acessível e com grande potencial de utilização para suprir as necessidades tecnológicas de sistemas voltados para a segurança, automação e controle da dinâmica de veículos articulados.0031 As it is a low complexity system, it allows a high industrial applicability, affordable cost and with great potential for use to meet the technological needs of systems aimed at safety, automation and dynamic control of articulated vehicles.

Claims

“FINGER REIN MONITORING SYSTEM IN QUINTA RODA WITH ELECTRONIC COUPLING” characterized by being a system for detecting, measuring and monitoring movements and accelerations of the king pin (5) in relation to the fifth wheel (3) in six degrees of freedom; consisting of a set of sensors (6) accelerometers and gyroscope, which is integrated with an electromagnet (4) located on the fifth wheel (3).

“FINGER REIN PINO REI MONITORING SYSTEM WITH ELECTRONIC COUPLING” according to claim 1, characterized by the fact that the electromagnet (4) of the system, under conditions of coupling the semi-trailer (2) to the fifth wheel (3), will be electrified , attach to the king pin (5) by magnetic attraction and fully follow the movements of the pin (5); and the set of sensors (6) integrated with the electromagnet (4), from this monitoring, detect and monitor the movements of translations, rotations and accelerations of the king pin (5) on the X, Y and Z axes.

“FINGER REIN PINO REI MONITORING SYSTEM WITH ELECTRONIC COUPLING” according to claims 1 and 2 characterized by the fact that the electronic control unit (10) of the system: for the spatial reference of the set of sensors (6) is located and fixed on the fifth wheel (3); from this benchmark, measure the relative movements - rotation angles, clearances, movements and accelerations on the X, Y and Z axes - of the set of sensors (6) coupled to the king pin (5), in relation to the fifth wheel (3 ); with these measurements generate information and transmit it to the other automotive systems of the vehicle set.

“FINGER REIN PINO REI MONITORING SYSTEM WITH ELECTRONIC COUPLING” characterized by the fact that the system monitors and detects coupling and pre-disengagement conditions, through a sensor (16) for monitoring the position of the locking mechanism (14) the fifth wheel (3); in conditions of coupling, the electronic central (10) electrify the electromagnet (4) to promote its magnetic coupling to the king pin (5) and in pre-disengagement conditions, the central (10) cut the electrical supply of the electromagnet (4) to detach it from the king pin (5).

“REIN PIN QUARTER MONITORING SYSTEM WITH ELECTRONIC COUPLING” to allow full monitoring of the three-dimensional movements of the king pin (5) in six degrees of freedom characterized by the fact that the electromagnet (4) is arranged on a support (7 ) that allows rotations and translations of this part (4) on the Z axis; this support (7) is fixed on the fifth wheel (3), through a set of springs (9) that allows rotations and translations on the X and Y axes.