CN104972850B - 牵引线和阻力线夹角传感器组件 - Google Patents

Abstract

在一个实施例中，一种牵引线和阻力线夹角传感器组件包括固定在连接球头和车辆上的安装表面之间的间隔件。元件围绕由连接球头限定的垂直轴与间隔件可旋转地连接，且连接件将元件固定到挂车。霍尔传感器与间隔件连接并感测元件的磁性部分以确定车辆和挂车之间的牵引线和阻力线夹角。牵引线和阻力线夹角传感器组件的这个和其他实施例可以独立地使用或与其他牵引线和阻力线夹角传感器或系统结合使用以估计车辆和挂车之间的牵引线和阻力线夹角，这可以有利地用于具有挂车倒车辅助系统的车辆的操作。

Description

牵引线和阻力线夹角传感器组件

技术领域

本发明所做出的公开内容大体涉及车辆中的驾驶辅助和主动安全技术，并且更具体地涉及可以和挂车倒车辅助系统结合使用的牵引线和阻力线夹角传感器组件(hitchangle sensor assembly)。

背景技术

当牵引挂车时倒车对于许多驾驶员来说是非常具有挑战性的。这对于不熟练于倒连着挂车的车辆的驾驶员来说更是如此，他们包括那些不经常驾驶挂车的人(如租用挂车、不经常使用私人挂车等)。这种困难的一个理由是倒连着挂车的车辆需要与当倒没有连着挂车的车辆时的正常转向相反的转向输入和/或在折叠(jackknife)状况发生之前需要制动以稳定车辆-挂车组合。这种困难的另一个理由是当倒连着挂车的车辆时转向的小错误被放大从而引起挂车偏离期望的路径。

发明内容

根据本发明的一个方面，一种牵引线和阻力线夹角传感器组件包括适于固定在连接球头和车辆上的安装表面之间的间隔件。元件围绕由连接球头限定的轴与间隔件可旋转地连接。连接件将元件固定到挂车。接近传感器与间隔件连接并感测用于确定牵引线和阻力线夹角的元件的移动。

根据本发明的一个实施例，其中接近传感器包括磁场传感器且元件包括磁性部分，使得磁场传感器适于感测元件的旋转位置。

根据本发明的一个实施例，其中磁场传感器包含线性霍尔效应传感器，由此元件的旋转相对于磁场传感器移动磁性部分。

根据本发明的一个实施例，其中磁性部分包括弓形形状，弓形形状的中心点从轴偏移，使得在第一旋转位置磁性部分与线性霍尔效应传感器在第一位置相交且在第二旋转位置磁性部分与线性霍尔效应传感器在与第一位置径向隔开的第二位置相交。

根据本发明的一个实施例，其中间隔件包括围绕轴并处于实质上水平面中的弯曲通道。

根据本发明的一个实施例，其中元件可滑动地连接在弯曲通道内。

根据本发明的一个实施例，其中连接件包括绳索，绳索具有在连接球头的相对侧上与元件连接的端部和适于与挂车的牵引杆连接的中心部分。

根据本发明的一个实施例，其中间隔件包括用于抵接连接球头的底表面的上表面，由此螺纹连接杆从连接球头的底表面向下延伸通过安装表面。

根据本发明的一个实施例，其中元件可以围绕螺纹连接杆在上表面和安装表面之间的实质上水平面中旋转。

根据本发明的另一个方面，一种牵引线和阻力线夹角传感器组件包括固定到连接球头的壳体和连接到挂车的元件。元件相对于壳体围绕连接球头的垂直轴可旋转并且具有围绕垂直轴在径向距离上变化的形状的磁性部分。霍尔传感器与壳体连接，用于感测磁性部分以确定牵引线和阻力线夹角。

根据本发明的一个实施例，其中霍尔传感器包含线性霍尔效应传感器，以及其中元件的旋转相对于霍尔传感器线性移动磁性部分。

根据本发明的一个实施例，其中霍尔传感器感测对应于元件相对于壳体的旋转位置的磁性部分的磁场强度，由此旋转位置用于确定牵引线和阻力线夹角。

根据本发明的一个实施例，其中磁性部分包含条形磁体，条形磁体具有大体远离垂直轴定向的第一侧和大体朝向垂直轴定向的具有与第一侧相反的极性的第二侧。

根据本发明的一个实施例，其中条形磁体包括弓形形状，弓形形状的中心轴偏离垂直轴，使得元件在第一旋转位置中条形磁体与霍尔传感器在第一位置相交且在第二旋转位置中条形磁体与霍尔传感器在与第一位置径向间隔的第二位置相交。

根据本发明的一个实施例，其中壳体围绕垂直轴且固定在连接球头的底表面和车辆安装表面之间。

根据本发明的一个实施例，其中壳体包括围绕垂直轴并处于实质上水平面中的弯曲通道，以及其中元件可滑动连接在弯曲通道内。

根据本发明的一个实施例，该组件进一步包含：

连接件，其具有在连接球头的相对侧上与元件连接的端部和适于与挂车的牵引杆连接的中心部分。

根据本发明的进一步方面，一种用于连接到车辆的挂车的牵引线和阻力线夹角传感器组件包括固定在连接球头和车辆上的安装表面之间的间隔件。元件围绕由连接球头限定的垂直轴与间隔件可旋转地连接。连接件将元件固定到挂车。磁体与元件连接且具有弓形形状，弓形形状与垂直轴的间隔在它的相对端之间增加。霍尔传感器与间隔件连接并感测磁体以确定元件的旋转位置。

根据本发明的一个实施例，其中霍尔传感器感测对应于元件相对于壳体的旋转位置的磁体的磁场强度，由此旋转位置用于确定挂车和车辆之间的牵引线和阻力线夹角。

根据本发明的一个实施例，其中磁体包含条形磁体，条形磁体具有含大体远离垂直轴定向的南极的第一侧和含大体朝向垂直轴定向的北极的第二侧。

本领域技术人员通过研究以下的说明书、权利要求书和附图将理解和领会本发明的这些和其它方面、目的以及特征。

附图说明

在附图中：

图1示出了车辆-挂车组合，车辆配置用于执行依照实施例的挂车倒车辅助功能；

图2是显示配置用于提供在提供依照一个实施例的挂车倒车辅助功能中使用的信息的动态模型的示意图；

图3是具有根据一个实施例的牵引线和阻力线夹角传感器组件的车辆和挂车的后部透视图；

图4是从图3的IV部分截取的放大透视图，示出了连接在车辆和挂车之间的牵引线和阻力线夹角传感器组件的一个实施例；

图4A是图4所示的牵引线和阻力线夹角传感器组件的底部透视图；

图5是图4的牵引线和阻力线夹角传感器组件的顶部透视图；

图6是图4的牵引线和阻力线夹角传感器组件的分解顶部透视图；

图7是牵引线和阻力线夹角传感器组件的顶部平面图，示出了根据一个实施例处于直线结构的车辆和挂车；

图8是牵引线和阻力线夹角传感器组件的顶部平面图，示出了根据一个实施例铰接到第一牵引线和阻力线夹角的挂车；以及

图9是牵引线和阻力线夹角传感器组件的顶部平面图，示出了根据一个实施例铰接到第二牵引线和阻力线夹角的挂车。

具体实施方式

虽然本发明主旨的各个方面参考特定的说明性实施例进行了描述，但是本发明主旨不限于这些实施例，并且在不脱离本发明主旨的前提下可以实施额外的修改、应用和实施例。在附图中，相同的附图标记将被用于说明同一部件。本领域技术人员可以认识到在此所阐述的各个部件在不脱离本发明主旨的范围的情况下可以改变。

本发明主旨是针对以相对低的成本并且提供直观的用户界面的方式提供挂车倒车辅助功能。特别是，这样的挂车倒车辅助功能提供用于通过允许车辆的驾驶员通过输入期望的挂车路径曲率作为车辆和挂车前进的倒车机动来指定挂车的期望路径来控制连接到车辆的挂车的行驶路径的曲率(即，挂车路径曲率控制)。虽然控制旋钮、一组虚拟按钮、或触摸屏可以各自实现，用于启用挂车路径曲率控制，但是本发明主旨不限于输入期望的挂车路径曲率的界面的任何特定配置。此外，在方向盘可以与车辆的转向轮机械分离的情况下，方向盘也可以用作输入期望的挂车路径曲率的界面。如将在此更详细地讨论的，由车辆和挂车限定的系统的运动学信息用于计算挂车的曲率和车辆的转向角之间的关系(即，运动学)，用于确定实现指定的挂车路径的车辆的转向角变化。对应于转向角变化的转向命令用于控制执行车辆的转向轮的转向角变化的牵引车辆的转向系统(例如，电动助力转向(EPAS)系统)以实现(例如，近似)指定的挂车的行驶路径。当驾驶员使用车辆变速器、加速器和制动来倒车辆-挂车组合时，挂车倒车辅助系统自动控制车辆-挂车组合。驾驶员通过使用输入设备(例如挂车转向旋钮)输入期望的挂车曲率命令。

在本发明的挂车倒车辅助系统的一些实施例中，使用表示车辆和连接到车辆的挂车之间的牵引线和阻力线夹角的信息可以是有利的。本发明主旨提供了针对估计连接到车辆的挂车的实际牵引线和阻力线夹角的实施例。不准确的牵引线和阻力线夹角会导致不充分或不适当的车辆系统控制的可能性，特别是当牵引线和阻力线夹角信息对控制车辆系统(例如挂车倒车辅助系统或挂车制动控制器)很重要时。根据一个实施例，牵引线和阻力线夹角传感器组件包括固定在连接球头和车辆上的安装表面之间的间隔件。牵引线和阻力线夹角传感器组件还提供了可以围绕连接球头限定的垂直轴与间隔件可旋转地连接的元件。连接件将该元件固定到挂车。磁体与该元件连接且具有弓形形状，弓形形状与垂直轴的间隔在其相对端之间增加。霍尔传感器与间隔件连接并且感测磁体以确定元件的旋转位置，从而确定牵引线和阻力线夹角。牵引线和阻力线夹角传感器组件的这个和其他实施例可以独立使用或与其它牵引线和阻力线夹角传感器或系统组合使用以估计车辆和挂车之间的牵引线和阻力线夹角，这可以有利地用于具有挂车倒车辅助系统的车辆的操作。

参考图1，示出了配置用于执行挂车倒车辅助功能的车辆100的实施例。车辆100的挂车倒车辅助系统105控制连接到车辆100的挂车110的行驶路径的曲率。这样的控制是通过车辆100的助力转向系统115和挂车倒车辅助系统105的相互作用来实现。当车辆100倒车时，在挂车倒车辅助系统105操作期间，车辆100的驾驶员有时限于以他/她可以通过车辆100的方向盘做出转向输入的方式。倒车辅助系统105的人机界面(HMI)设备可以用于命令挂车110的路径的曲率变化，如旋钮，从而将这些命令与在车辆100的方向盘做出的命令分开。根据图1所示的实施例，挂车倒车辅助系统105包括挂车倒车辅助控制模块120、挂车倒车转向输入装置125以及牵引线和阻力线夹角检测装置130。挂车倒车辅助控制模块120连接到挂车倒车转向输入装置125和牵引线和阻力线夹角检测装置130，用于允许它们之间的信息通信。挂车倒车辅助控制模块120配置用于执行从挂车倒车转向输入装置125、牵引线和阻力线夹角检测装置130、动力转向辅助控制模块135、制动系统控制模块145以及动力传动系统控制模块接收信息的逻辑(即，指令)。挂车倒车辅助控制模块120(如它的挂车曲率算法)根据从挂车倒车转向输入装置125、牵引线和阻力线夹角度检测装置130、动力转向辅助控制模块135、制动系统控制模块145以及动力传动系统控制模块150接收到的全部和一部分信息产生车辆转向信息。此后，车辆转向信息被提供给动力转向辅助控制模块135，用于通过动力转向辅助系统115影响车辆100的转向以实现命令的挂车110的行驶路径。

如图1所描绘的实施例所示，挂车倒车转向输入装置125为挂车倒车辅助控制模块120提供定义至挂车倒车辅助控制模块120的命令的挂车110的行驶路径的信息(即，挂车转向信息)。挂车转向信息可以包括与命令的行驶路径的变化(例如，路径曲率半径的变化)有关的信息和与指示挂车即将沿着由挂车的纵向中心线轴限定的路径行驶(即，沿着实质上直线行驶路径)有关的信息。挂车倒车转向输入装置125可以包括旋转控制输入设备，用于允许车辆100的驾驶员与挂车倒车转向输入装置125配合以命令期望的挂车转向操作(例如，命令期望的挂车的行驶路径的半径变化和/或命令挂车沿着由挂车的纵向中心轴线轴定义的实质上直线行驶路径行驶)。

图1所示的牵引线和阻力线夹角检测装置130的实施例，其与挂车110的牵引线和阻力线夹角检测部件155结合操作，为挂车倒车辅助控制模块120提供与车辆100和挂车110之间的角有关的信息(即，牵引线和阻力线夹角信息)，即车辆100和挂车110的纵向中心轴线之间的角。牵引线和阻力线夹角检测装置130可以配置用于检测导致折叠条件和/或相关信息(例如，当已经达到牵引线和阻力线夹角阈值时)。

现在转到用于计算挂车的行驶路径的曲率和牵引挂车的车辆的转向角之间的关系的动态模型的讨论，低阶动态模型对于依照一些实施例配置的挂车倒车辅助系统来说是可取的。为了实现这样的低阶动态模型，可以作出关于与车辆/挂车系统相关的参数的某些假设。这些假设的例子包括，但不限于，挂车由车辆以相对低的速度倒车，车辆和挂车的车轮具有可以忽略的(例如，无)滑移，车辆的轮胎具有可以忽略的(例如，无)横向倾性(lateral compliance)，车辆和挂车的轮胎具有可以忽略的(例如，无)变形，车辆的驱动器动态可以忽略，车辆和挂车呈现可忽略的(例如，无)侧倾或俯仰运动。

如图2所示，对于车辆302和挂车304定义的系统，动态模型300是基于与车辆302和挂车304相关的各种参数。这些动态模型参数包括：

δ：车辆302的转向前轮306的转向角；

α：车辆302的横摆角；

β：挂车304的横摆角；

γ：牵引线和阻力线夹角(γ＝β-α)；

W：车辆302的轴距；

L：车辆302的连接点(hitch point)308和后桥310之间的长度；

D：挂车304的连接点308和车桥长度312之间的长度(桥长度312可以是有效的，或具有多桥配置的挂车的车桥长度等同物)；以及

r₂：挂车304的曲率半径。

图2的动态模型300揭示了挂车304的车桥312的中点314的挂车路径曲率半径r₂、车辆302的转向轮306的转向角δ以及牵引线和阻力线夹角γ之间的关系。如以下的等式所示，这种关系可以表示为提供挂车路径曲率κ₂，使得如果给定γ，挂车路径曲率κ₂可以基于调节转向角δ来控制(其中是挂车横摆率且挂车速度)。

或者，这种关系可以表示为根据挂车路径曲率κ₂和牵引线和阻力线夹角γ规定转向角δ。

因此，对于特定的车辆和挂车组合，某些动态模型参数(例如，D、W和L)是恒定的并且假设已知。V是车辆纵向速度且g是由于重力的加速度。K是速度依赖参数，当设置为零时做出不依赖车辆速度的转向角的计算。例如，特定车辆动态模型参数可以在车辆的电子控制系统中预先定义且特定挂车动态模型参数可以由车辆的驾驶员输入。挂车路径曲率κ₂从驾驶员通过挂车倒车转向输入装置的输入来确定。通过使用提供转向角的等式，可以产生用于控制车辆的转向系统(例如，它的驱动器)的相应的转向命令。

仍然参照图2，在一个实施例中，限制车辆302和挂车304获得折叠角(即，车辆/挂车系统达到折叠条件)的可能性。折叠角γ(j)是指当倒车不能通过车辆的最大转向输入克服时——例如，车辆302的转向前轮306以最大转向角变化率移动到最大转向角δ——的牵引线和阻力线夹角γ，。折叠角γ(j)是车辆302的转向轮306的最大转向角、车辆302的轴距W、车辆302的连接点308和后桥310之间的距离L、以及连接点308和当挂车具有多桥时挂车304的有效桥312之间的长度D的函数。有效桥312可以是单桥挂车的实际桥或具有多桥的挂车的有效桥位置。当车辆302和挂车304的牵引线和阻力线夹角γ达到或超过折叠角γ(j)时，车辆302必须往前拉以减少牵引线和阻力线夹角γ。因此，对于限制车辆/挂车系统达到折叠角的可能性，优选控制挂车的横摆角，同时保持车辆/挂车系统的牵引线和阻力线夹角相对较小。

如在此所公开，使用表示车辆和连接到车辆的挂车之间的牵引线和阻力线夹角的信息是有利的，在此也描述为实际牵引线和阻力线夹角γ(a)或挂车角。例如，挂车倒车辅助系统105和其它可想到的车辆系统可以使用牵引线和阻力线夹角信息作为到系统的输入。依照先前的公开内容，估计的牵引线和阻力线夹角γ可以由从车辆上的一个或多个传感器、挂车上的一个或多个传感器、车辆100上的牵引线和阻力线夹角检测装置130、挂车110上的牵引线和阻力线夹角检测部件155、或其它可想到的传感器系统采集到的信息中得到。

现在参考图3-9，示出的牵引线和阻力线夹角传感器组件1400的一个实施例用于确定车辆100和连接到车辆100的挂车110之间的牵引线和阻力线夹角γ。牵引线和阻力线夹角传感器组件1400包括固定到车辆100的连接球头15的壳体1402，由此连接到挂车110的元件1404相对于壳体1402围绕由连接球头15限定的轴1406旋转。根据另一个实施例，牵引线和阻力线夹角传感器组件1400限定壳体1402为固定在连接球头15和车辆100上的安装表面1410之间的间隔件1408。元件1404可以与间隔件1408旋转地连接，用于围绕由连接球头15限定的轴1406旋转。连接件1412可以将元件1404固定到挂车110，用于结合挂车110的角运动旋转元件1404。接近传感器1414与间隔件1408连接并感测用于确定牵引线和阻力线夹角的元件1404的运动。可以预期的是，在其它实施例中，元件1404可以可供选择地固定到挂车110以基于挂车110的角运动相对于传感器旋转元件1404。牵引线和阻力线夹角传感器组件1400的这些和其它实施例在以下进行更详细地描述。

如图3-4示出的实施例中所示，车辆100包括车辆牵引装置连接器(hitchconnector)1416，车辆牵引装置连接器具有与车辆100上的安装表面1410连接的连接球头15，连接球头15通常在横跨车辆100的后部1426的车辆100宽度上居中并接近保险杠1418处。根据示出的实施例，挂车110包括牵引杆112，示为纵向延伸杆，具有设置在其前端的连接器组件114。连接器组件114连接到连接球头15，以提供车辆100和挂车110之间的枢转连接117。然而，可以预期的是，挂车110可以包括可供选择的连接器组件114且车辆100可以包括可供选择的牵引装置连接器，如第五轮连接，欧式连接球头，或其他可以想到的配置，以提供车辆100和挂车110之间的枢转连接117。

也如图4所示，车辆100包括具有接合连接底座(hitch mount)1422的纵向定向孔的接收器1402。同样地，连接底座1422包括具有大体方形截面的连接件1424，以接合接收器1420的孔。连接底座1422的后部与连接件1424整体连接，且包括具有大体水平方向的实质上平的安装表面1410。在另外的实施例中，连接接收器1420可以配置有设置在较高或较低高度的安装表面1410，通常被称为连接下降(hitch drop)，其配置用于特定的挂车110。连接底座1422的安装表面1410也可以具有与示出的形状或曲率不同的可供选择的形状或曲率。此外，可以预期的是，安装表面1410可以包括连接底座1422的下表面1428(图4A)、直接在保险杠1418上的实质上水平位置、或车辆100上其它合适的牵引位置。在示出的实施例中，连接球头15与连接底座1422的安装表面1410连接接近连接底座1422的后端。

进一步参考图4和图4A所示的实施例，连接件1412与挂车110的牵引杆112的底表面1430在与连接球头15纵向隔开的距离处连接。在图示的实施例中，连接件1412包含绳索1432，绳索1432具有在连接球头15的相对侧上与牵引线和阻力线夹角传感器的元件1404连接的端部1434。绳索1432从端部1434向后延伸以在绳索1432的中心部分1436与挂车110连接。具体而言，在图示的实施例中，绳索1432具有在大体上包围配置用于磁力连接到挂车110的牵引杆112的铁磁部分的圆柱形磁体1440的圆周的中心部分1436形成的环1438。绳索的环1438用在圆柱形磁体1440的相对侧上的绳索的相对部分之间形成的系带1442固定到圆柱形磁体1440周围。绳索1432可以包含弹性体材料，以允许圆柱形磁体1440连接到不同类型的挂车和其上的位置。可以预期的是，此外或作为选择，连接件1412可以包括跨越牵引线和阻力线夹角传感器组件1400的元件1404和挂车110之间的大体不可弯曲的或实质上刚性的构件。

现在参考图5所示的实施例。示出的间隔件1408固定地连接在连接球头15的底表面1444和安装表面1410之间。更具体地，所示的连接球头15的实施例包括球形的头部1446，头部1446通过颈部1450连接到具有大体圆盘形状的肩部1448。颈部1450具有实质上圆柱形形状，具有限定连接球头15的垂直定向轴1406的中心轴1452。同样地，颈部1450与肩部1448是同轴的且头部1446具有实质上与垂直轴1406共线的中心点。连接球头15的底表面1444由肩部1448的配置用于抵接连接底座1422的安装表面1410的面向下的表面限定。在示出的牵引线和阻力线夹角传感器组件1400的实施例中，间隔件1408固定在底表面1444和安装表面1410之间，使得连接球头15的头部1446和颈部1450在车辆100和挂车110的操作期间不被牵引线和阻力线夹角传感器组件1400干扰。

如图6所示，示出的连接球头15具有从与连接球头15的颈部1450同轴对齐的底表面1444向下延伸的圆柱形状的螺纹连接部分1454。螺纹构件的直径尺寸设置成延伸通过连接底座1422中的同样尺寸的连接孔1456，如本领域中通常理解的那样。如图所示，连接底座1422中的连接孔1456是实质上圆柱形的，并且垂直定向以延伸在安装表面1410和连接底座1422的下表面1428之间。在示出的实施例中，提供螺母1458以螺纹接合螺纹构件，从而以与连接底座1422的下表面1428抵接接触的方式固定螺母1458，以提供连接球头15的底表面1444和安装表面1410之间的压缩力，用于实现连接球头15和连接底座1422之间的间隔件1408的安全和大致固定的连接。

进一步参考图6，间隔件1408包括围绕连接球头15的轴1406在与安装表面1410平行对齐的实质上水平平面上的弯曲通道1460。在示出的实施例中，弯曲通道1460在间隔件1408的上段1462周围形成，以为间隔件1408的下段1464提供足够的高度以容纳与其连接的接近传感器1414。另外，在图示的实施例中，中心孔1466通过上段和下段垂直地形成，用于与连接底座1422中的连接孔1456对齐。垂直支承段1468沿着间隔件1408的上表面和间隔件1408的底表面之间的中心孔1466的内表面1470限定，以承受负载以及连接球头15和安装表面之间的压缩力。更具体地，接近上段1462的垂直支承段1468包括足以承受连接球头15与安装表面1410之间的力的壁厚和压缩强度，从而防止间隔件1408的变形或屈曲。间隔件108可以由具有上述性质的各种材料制成，并且在一个实施例中可以由金属或金属合金制成，并且在更优选的实施例中可以由机加工的钢制成。

仍参照图6中，元件1404与间隔件1408的上部的通道可滑动地连接，以实现元件1404相对于间隔件1408围绕由连接球头15限定的轴1406旋转的能力。在图示的实施例中，元件1404具有环形形状，孔眼1472从元件1404的相对横向侧突出，用于接合连接件1412的端部1434。元件1404也可以由多种材料制成；然而，元件1404优选由聚合物材料制成，并且更优选地，用具有低摩擦系数的塑料材料模制以围绕间隔件1408的弯曲通道1460可滑动地旋转。

如图7示出的实施例中所示，元件1404具有被配置用于接近传感器1414以感测元件1404的旋转位置的磁性部分1472，旋转位置相当于挂车110相对于车辆100的牵引线和阻力线夹角。在示出的实施例中，磁性部分1472包括具有从连接球头15的轴1406偏移的中心点1474的弓形形状，使得弓形形状围绕轴1406在径向距离上变化。更具体地，磁性部分1472的弓形形状具有与轴1406的间隔从磁体的一端1475到另一端1475稳步增加。因此，可以预期的是，在其他实施例中，磁性部分1472的弓形形状可以不具有限定中心点的圆形形状，但可以仍然在围绕垂直轴1406的距离处变化以提供表示牵引线和阻力线夹角的反馈至接近传感器1414。进一步地，在所示实施例中，磁性部分1472包含具有大体远离垂直轴1406定向的第一侧1478和大体朝向轴1406定向的第二侧1480，使得第一侧1478具有与第二侧1480相反的极性。在一个实施例中，条形磁体1476的第一侧1478具有远离垂直轴1406定向的南极且第二侧1480具有朝向垂直轴1406定向的北极。可以是预期的是，在可供选择的实施例中极性可以被翻转，并且此外可以预期的是，条形磁体1476可以具有设置在海尔贝克阵列(Halbach array)或其他布置中的单独的磁体以基于元件1404相对于间隔件1408的旋转提供横跨接近传感器1414变化的磁场。

因此，如在图7所示的实施例中进一步示出的，接近传感器1414包括设置在大致平行于元件1404围绕间隔件1408旋转的水平面的平面上的磁场传感器1482，特别是线性霍尔效应传感器。然而，可以预期的是，作为选择，磁场传感器1482可以设置在不同的位置或相对于间隔件1408的不同取向，以基于元件1404相对于间隔件1408的旋转提供不同的和可区分的电压输出。

参考图6和8，挂车110远离与图7所示的实质上共线位置枢转到图8所示的具有第一牵引线和阻力线夹角1484的右侧方向和图9所示的具有第二牵引线和阻力线夹角1486的左侧方向。如图8所示，连接件1412随着挂车110相对与车辆100的角变化旋转元件1404。基于旋转到第一牵引线和阻力线夹角1484，元件1404的磁性部分1472从与磁场传感器1482的中心位置1488相交(图7)移动到与磁场传感器1482的前部位置1490相交。磁场传感器1482在前部位置1490输出比在中央位置1488低的电压，使得差异可测量且可转换到第一牵引线和阻力线夹角1484，在一般情况下，准确地关联车辆100和挂车110之间的牵引线和阻力线夹角γ。

作为选择，在图9中，基于旋转到第二牵引线和阻力线夹角1486，旋转元件1404的磁性部分1472，使得磁性部分1472在后部位置1492与接近传感器1414相交。在所示的实施例中，线性霍尔效应传感器，构造用于感测霍尔效应传感器的水平面内的磁性部分1472的相交位置。因此，线性霍尔效应传感器在与左侧方向相对的右侧方向输出实质上更低的电压，对应于图9中所示的小的输出值和图8中所示的更大的输出值，由此牵引线和阻力线夹角传感器组件1400的控制器配置用于关联大于图7所示的共线方向的输出值到挂车110的右侧朝向，和关联小于共线方向的输出值到挂车110的左侧朝向。因此，磁场传感器感测对应于元件1404相对于壳体1402的旋转位置的磁体的磁场强度，由此旋转位置用于确定挂车110和车辆100之间的牵引线和阻力线夹角γ。也可以理解，在牵引线和阻力线夹角传感器组件1400的另外的实施例中，接近传感器1414可以包括电位计、电容传感器、电感传感器、以及如本领域的普通技术人员通常理解的其它可想到的传感器。

应当理解的是，在不脱离本发明的构思的前提下可以在上述结构中做出变化和修改，进一步应该理解的是，这些构思旨在被以下权利要求覆盖，除非这些权利要求通过他们的文字另有明确说明。

Claims (16)

1.一种牵引线和阻力线夹角传感器组件，其包含：

间隔件，其适于固定在连接球头和车辆上的安装表面之间；

元件，其围绕由连接球头限定的轴与间隔件可旋转地连接，所述元件包括磁性部分，所述磁性部分具有中心点从轴偏移的弓形形状，所述弓形形状具有与轴的间隔从磁性部分的一端到另一端的稳步增加；

连接件，用于将元件固定到挂车；以及

磁场传感器，其与间隔件连接并且感测用于确定牵引线和阻力线夹角的元件的旋转位置。

2.根据权利要求1所述的牵引线和阻力线夹角传感器组件，其中磁场传感器包含线性霍尔效应传感器，由此元件的旋转相对于磁场传感器移动磁性部分。

3.根据权利要求2所述的牵引线和阻力线夹角传感器组件，其中在第一旋转位置中磁性部分与线性霍尔效应传感器在第一位置相交且在第二旋转位置中磁性部分与线性霍尔效应传感器在与第一位置径向隔开的第二位置相交。

4.根据权利要求1所述的牵引线和阻力线夹角传感器组件，其中间隔件包括围绕轴并处于实质上水平面中的弯曲通道。

5.根据权利要求2所述的牵引线和阻力线夹角传感器组件，其中元件可滑动地连接在弯曲通道内。

6.根据权利要求1所述的牵引线和阻力线夹角传感器组件，其中连接件包括绳索，绳索具有在连接球头的相对侧上与元件连接的端部和适于与挂车的牵引杆连接的中心部分。

7.根据权利要求1所述的牵引线和阻力线夹角传感器组件，其中间隔件包括用于抵接连接球头的底表面的上表面，由此螺纹连接杆从连接球头的底表面向下延伸通过安装表面。

8.根据权利要求7所述的牵引线和阻力线夹角传感器组件，其中元件可以围绕螺纹连接杆在上表面和安装表面之间的实质上水平面中旋转。

9.一种牵引线和阻力线夹角传感器组件，其包含：

壳体，其固定到连接球头；

元件，其连接到挂车且相对于壳体围绕连接球头的垂直轴可旋转，元件具有围绕垂直轴在径向距离上变化的形状的磁性部分，所述磁性部分具有中心轴偏离垂直轴的弓形形状，所述弓形形状具有与轴的间隔从磁性部分的一端到另一端的稳步增加；以及

霍尔传感器，其与壳体连接，用于感测磁性部分以确定牵引线和阻力线夹角。

10.根据权利要求9所述的牵引线和阻力线夹角传感器组件，其中霍尔传感器包含线性霍尔效应传感器，以及其中元件的旋转相对于霍尔传感器线性移动磁性部分。

11.根据权利要求9所述的牵引线和阻力线夹角传感器组件，其中霍尔传感器感测对应于元件相对于壳体的旋转位置的磁性部分的磁场强度，由此旋转位置用于确定牵引线和阻力线夹角。

12.根据权利要求11所述的牵引线和阻力线夹角传感器组件，其中磁性部分包含条形磁体，条形磁体具有大体远离垂直轴定向的第一侧和大体朝向垂直轴定向的具有与第一侧相反的极性的第二侧。

13.根据权利要求12所述的牵引线和阻力线夹角传感器组件，其中元件在第一旋转位置中条形磁体与霍尔传感器在第一位置相交且在第二旋转位置中条形磁体与霍尔传感器在与第一位置径向间隔的第二位置相交。

14.根据权利要求9所述的牵引线和阻力线夹角传感器组件，其中壳体围绕垂直轴且固定在连接球头的底表面和车辆安装表面之间。

15.根据权利要求9所述的牵引线和阻力线夹角传感器组件，其中壳体包括围绕垂直轴并处于实质上水平面中的弯曲通道，以及其中元件可滑动连接在弯曲通道内。

16.根据权利要求9所述的牵引线和阻力线夹角传感器组件，进一步包含：

连接件，其具有在连接球头的相对侧上与元件连接的端部和适于与挂车的牵引杆连接的中心部分。