CN116472188A - 用于监测联接元件的联接状态的传感器装置和方法 - Google Patents

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CN116472188A CN202180069092.7A CN202180069092A CN116472188A CN 116472188 A CN116472188 A CN 116472188A CN 202180069092 A CN202180069092 A CN 202180069092A CN 116472188 A CN116472188 A CN 116472188A
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本杰明·伯尼施
赫尔穆特·舒斯特
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ETO Magnetic GmbH
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Abstract

本发明涉及一种用于监测挂车(12a；12b)、尤其是鞍式半挂车的联接元件(10a；10b)、尤其是联接螺栓、优选是主销(34a；34b)与牵引车辆(16a；16b)、尤其是鞍式牵引机的相应联接元件(14a；14b)的联接状态的传感器装置(44a；44b)，其具有至少一个传感器(18a；18b)，该传感器(18a；18b)至少设置成识别，尤其是检测，联接元件(10a，14a；10b，14b)相对于彼此的相对位置。提出的是，传感器(18a；18b)构成为超宽带传感器。

Description

用于监测联接元件的联接状态的传感器装置和方法
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的传感器装置、一种根据权利要求15所述的牵引车辆、一种根据权利要求16所述的自主行驶式牵引机、一种根据权利要求17所述的挂车、一种根据权利请求18所述的车辆组合以及一种根据权利要求19的前序部分所述的方法。
背景技术
已经提出的是，对在鞍式半挂车和鞍式牵引机之间、更准确地说在主销和联接板之间的联接过程进行传感器监测。然而，迄今已知的监测装置(例如感应传感器或霍尔传感器)需要多个分布式布置的传感器来可靠识别成功的联接/解联接，这些传感器的功能还会受到在主销的区域中分布的、经常混合有金属碎屑的大量润滑剂的损害。
发明内容
本发明的目的尤其是提供一种具有在监测挂车和牵引车辆之间的联接状态方面的有利特性的通用装置。根据本发明，该目的通过权利要求1、15、16、17、18和19的特征来实现，而本发明的有利的设计方案和改进方案可以从从属权利要求中获得。
本发明涉及一种用于监测挂车、尤其是鞍式半挂车的联接元件、尤其是联接螺栓、优选是主销与牵引车辆、尤其是鞍式牵引机的相应联接元件的联接状态的传感器装置，其具有至少一个传感器，该传感器至少设置成识别、尤其是检测,联接元件相对于彼此的相对位置，优选是联接元件和/或相应联接元件相对于传感器、尤其是相对于传感器的检测表面的相对位置。
提出的是，传感器构成为超宽带传感器。由此，可以尤其实现在监测挂车和牵引车辆之间的联接状态方面的有利特性。有利地，可以实现对联接状态的特别可靠的识别。有利地，可以通过使用UWB技术来实现对联接状态的可靠识别，即使在联接元件受到严重污染的情况下也是如此，该UWB技术尤其仅受到由金属碎屑或润滑剂引起的微不足道的影响。有利地，可以通过使用UWB技术来实现对联接元件的可靠的雷达识别，即使在狭小的占用空间比(例如，几厘米范围内的距离)的情况下也是如此。有利地，可以实现对联接状态的特别稳定持久且不易出错的识别。由此，可以特别实现对自主行驶式牵引车辆和/或牵引机的有利适用性。此外，可以有利地实现对联接状态的特别简单的识别。有利地，可以降低用于识别联接状态的传感器装置的复杂性。有利地，可以尤其与现有传感器装置相比减少传感器的所需数量，由此可以有利地降低成本。
尤其地，传感器装置设置成检测联接元件的已联接状态，在该已联接下，挂车以防丢失的方式紧固在牵引车辆上。尤其地，传感器装置设置成检测联接元件的已解联接状态，在该已解联接状态下，挂车与牵引车辆完全分离。另外，传感器装置设置成检测联接元件的有差错地和/或仅部分地联接的状态，在该有差错地和/或仅部分地联接的状态下，挂车不安全地、例如以不防丢失的方式紧固在牵引车辆上。尤其地，联接元件牢固地安装在挂车上。尤其地，联接元件构成为主销(主枢销)，优选地构成为2英寸主销或3.5英寸主销。尤其地，主销可以至少部分地覆盖有润滑剂，以减少摩擦效应，例如由转弯行驶期间的摆动运动引起的摩擦效应。尤其地，联接元件设置成彼此接合和/或卡合，以将挂车紧固在牵引车辆上。尤其地，牵引车辆的相应联接元件设置成将挂车的联接元件以防丢失的方式保持在已联接状态。“牵引车辆”应尤其理解为发动机驱动式牵引车辆，该发动机驱动式牵引车辆除了驾驶室中的人员和物体外，本身不用于输送人员或运输货物。优选地，牵引车辆设置成牵引挂车。然而，当然也可以设想的是，牵引车辆除了用于牵引挂车之外，还用于输送人员或运输货物。尤其地，牵引车辆构成为牵引机，尤其是鞍式牵引机。“挂车”应尤其理解为这样的车辆，该车辆具有用于输送货物或人员的装载表面，然而没有自己的驱动器，并且该车辆设置成被拖挂在牵引车辆或牵引机的后方。“设置”应尤其理解为专门编程、设计和/或配备。一物体设置用于特定功能应尤其理解为该物体在至少一个应用和/或操作状态下履行和/或执行该特定功能。
传感器装置优选至少部分地集成到牵引车辆和/或挂车中。然而，替代地也可以设想的是，传感器装置、尤其是传感器与牵引车辆和/或挂车分离地构成，并且/或者传感器装置、尤其是传感器可以可松开地紧固在牵引车辆或挂车上。有利地，由此可以设想的是，传感器装置、尤其是传感器可改装到牵引车辆或挂车上，并且/或者监测牵引车辆-挂车组合(车辆组合)的联接过程，而不存在对牵引车辆和挂车之间的联接状态的集成的监测可能性。“传感器”应优选理解为这样的技术构件，该技术构件可以检测其环境的至少一个、优选多个物理特性。尤其地，传感器设置成检测空间的、优选移动的物体、尤其是挂车的联接元件和/或相应联接元件的联接爪，和/或确定关于这些物体的物理特性的信息、例如相对于传感器的相对位置。尤其地，传感器具有视场，在该视场内传感器能够感测物体。优选地，传感器除了识别快速移动的物体之外，还能够感测非常缓慢移动的或处于静止状态的物体。
“超宽带传感器”应尤其理解为发射电磁波、尤其是波包的传感器，其中，所发射的电磁波、尤其是所发射的波包覆盖特别大的范围、优选为大于500MHz的带宽。尤其地，由超宽带传感器发射的波包包括多个不同频率的电磁波，这些电磁波优选具有相对于彼此的固定的相位关系。优选地，超宽带传感器构成为超宽带雷达传感器。尤其地，超宽带传感器检测所发射的电磁波的反射信号，尤其是所发射的波包的反射信号，以识别在传感器的视场中移动和/或布置的物体。优选地，超宽带传感器检测反射信号的运行时间差，其中，可以尤其从运行时间差推断出反射物体的距离。有利地，可以通过增加测量信号的范围来实现测量分辨率的增加并因此实现传感器的最小可区分测量距离的距离减少。优选地，超宽带传感器是连续操作式。优选地，超宽带传感器不发射脉冲信号，从而有利地不需要测量中断来接收脉冲响应。由此，可以有利地实现特别高的测量速度，这尤其允许高的测量精度和/或具有特别高的速度的物体测量。然而，替代地也可以设想的是，超宽带传感器是脉冲操作式。有利地，还可以通过使用超宽带传感器技术来防止其他无线电传输方法、尤其是诸如LoRa、5G或WLAN(尤其是802.11p)之类的其他窄带无线电传输方法的影响和/或干扰。“设置”应尤其理解为专门编程、设计和/或配备。一物体设置用于特定功能应理解为该物体在至少一个应用和/或操作状态下履行和/或执行该特定功能。
此外，提出的是，传感器设置成识别、尤其是检测在传感器的视场中布置和/或移动的联接元件的位置或在传感器的视场中布置和/或移动的相应联接元件的位置。由此，可以尤其实现在监测挂车和牵引车辆之间的联接状态方面的有利特性。尤其地，在这种情况下，传感器与联接元件或与相应联接元件一起移动。尤其地，传感器设置成确定在传感器的视场中布置和/或移动的联接元件距传感器的距离或在传感器的视场中布置和/或移动的相应联接元件距传感器的距离。
另外，提出的是，传感器设置成检测相应联接元件、尤其是相应联接元件的鞍式板的在传感器的尤其另外的视场中布置和/或移动的联接爪的位置。由此，可以尤其实现在监测挂车和牵引车辆之间的联接状态方面的有利特性。有利地，可以实现对相应联接元件的联接状态的特别可靠的识别。有利地，可以实现高的安全性。尤其地，超宽带传感器包括至少一个第一传感器天线。第一传感器天线优选具有视场，该视场沿第一方向取向。尤其地，超宽带传感器包括至少一个第二传感器天线。第二传感器天线优选具有尤其另外的视场，该尤其另外的视场沿第二方向取向。第一传感器天线的视场和第二传感器天线的尤其另外的视场尤其沿不同的、优选相反的方向取向。优选地，超宽带传感器包括两个沿不同方向取向的传感器天线，其中，传感器天线中的一个监测联接元件或另外的联接元件，并且其中，传感器天线中的另一个监测相应联接元件的联接爪。尤其地，传感器设置成检测联接爪相对于联接元件、尤其是主销的位置。尤其地，传感器至少设置成检测、优选区分联接爪的至少三个操作状态。在此，优选地，第一操作状态构成为“联接爪关闭”操作状态，在该“联接爪关闭”操作状态下，联接爪尤其处于固定位置，在该固定位置处防止将联接元件从联接区域移除。另外，在此优选地，第二操作状态优选构成为“联接爪打开”操作状态，在该“联接爪打开”操作状态下，联接爪尤其处于打开位置，在该打开位置处能够将联接元件从联接区域移除。此外，在此优选地，第三操作状态构成为“联接爪处于临界中间位置”操作状态，在该“联接爪处于临界中间位置”操作状态下，联接爪尤其处于与打开位置和固定位置不同的位置。
尤其地，超宽带传感器设置成同时检测挂车相对于牵引车辆的鞍座高度、挂车的联接元件、尤其是主销在相应联接元件的联接区域中的位置以及相应联接元件的联接爪的关闭状态。由于迄今对于这些参数中的每一个都需要至少一个单独的传感器，因而现在可以由此有利地减少传感器的数量。
此外，提出的是，超宽带传感器基于M序列技术。由此，可以有利地实现对在传感器的视场中移动的物体的特别精确的移动识别，尤其即使在高的移动速度的情况下，优选即使在该物体距传感器的距离特别小的情况下也是如此。有利地，M序列信号尤其与(UWB)脉冲信号和/或(UWB)正弦信号相比是噪声更低的。有利地，M序列信号尤其与(UWB)脉冲信号和/或(UWB)正弦信号相比是不易受干扰的。有利地，M序列信号尤其与(UWB)脉冲信号和/或(UWB)正弦信号相比引起来自其他应用、例如诸如LoRa、5G或WLAN(尤其是802.11p)之类的窄带无线电应用的少量干扰。有利地，M序列信号尤其与(UWB)脉冲信号和/或(UWB)正弦信号相比，仅少量受到来自其他无线电源、例如诸如LoRa、5G或WLAN(尤其是802.11p)之类的窄带无线电应用的信号的影响和/或干扰。有利地，M序列信号实现在传感器的整个(UWB)频率范围上的同时测量，从而可以实现每秒数千次测量。“M序列”应尤其理解为在专业术语“最大长度序列”或“具有最大长度的序列”下已知的伪随机二进制序列。尤其地，M序列表示伪噪声序列。尤其地，M序列具有平坦的频谱，该平坦的频谱优选类似于白噪声。尤其地，超宽带传感器设置成生成并发出基于M序列的和/或由M序列形成的信号、尤其是伪噪声信号。尤其地，M序列信号可借助反馈移位寄存器来生成。尤其地，传感器模块包括至少一个用于生成M序列的电路，该电路优选具有用于生成M序列的N级移位寄存器。尤其地，超宽带传感器包括发送单元，该发送单元产生并发射M序列发送信号。尤其地，由超宽带传感器发射的电磁波、尤其是由超宽带传感器发射的波包构成M序列发送信号。优选地，在这里，对由超宽带传感器发射的多个不同频率的电磁波、尤其是波包的相位关系的预先设置决定了所发射的发送信号是否是脉冲信号或是否该发送信号在时域内构成M序列。尤其地，超宽带传感器包括接收单元，该接收单元接收M序列发送信号的由物体反射的部分。尤其地，超宽带传感器包括评估单元，该评估单元评估接收到的所反射的M序列发送信号并从中至少确定反射物体的距离。有利地，具有M序列技术的超宽带传感器的测量和测量结果至少基本上不受超宽带传感器的测量路径区域中的脂肪、污垢和/或冰层以及雨和/或雾的影响。
此外，提出的是，超宽带传感器在100MHz和6GHz之间的频带工作，范围至少为500MHz、优选至少1GHz、优选至少2GHz、更优选至少4GHz并且特别优选至少5.5GHz，和/或在6GHz和8.5GHz之间的频带工作，范围至少为500MHz、优选至少1GHz、优选至少1.5GHz、更优选至少2GHz并且特别优选至少2.5GHz。由此，可以有利地避免由诸如LoRa、5G或WLAN(尤其是802.11p)之类的另外的无线电源产生的干扰、尤其是相互干扰。有利地，尤其是由于6GHz和8.5GHz之间的大范围频带，可以实现特别高的空间分辨率和/或特别低的最小测量距离。此外，对于这些频带有利地不需要发送许可证，尤其是当发送功率在-41.3dbm/MHz的范围内时。优选地，超宽带传感器的发送功率为-41.3dbm/MHz或更低。尤其地，在100MHz和6GHz之间的频带和/或在6GHz和8.5GHz之间的频带至少设置用于距离测量，尤其是在传感器的近程区域中也是如此。尤其可以设想的是，传感器模块、尤其是传感器或传感器模块的至少两个传感器在两个频带(100MHz至6GHz和6GHz至8.5GHz)中至少部分地同时或交替地测量和/或操作。
当传感器的可用视场尤其是除了远程区域之外还包括传感器的近程区域的一部分时，可以有利地实现对联接过程的安全和/或可靠的监测，尤其是即使在联接元件的设置得相对高的移动速度和狭小的占用空间比的情况下也是如此。尤其地，可以由此有利地实现对牵引车辆在联接过程期间的引导、优选自动引导。“可用视场”应尤其理解为传感器的视场的一部分，在该一部分中能够实现对在视场中移动的物体相对于传感器的可靠的距离测量。“可靠的距离测量”应尤其理解为精度为至少5cm、优选至少3cm、优选至少1.5cm并且特别优选至少0.5cm的距离测量。在该上下文中，“近程区域”应尤其理解为这样的区域，该区域由具有距传感器、尤其是距传感器的发送单元和/或距接收单元的距离为至多0.15m、优选至多0.1m、有利地不超过0.05m、优选不超过0.03m并且特别优选至多0.015m的点形成。有利地，超宽带传感器能够在传统激光雷达和/或雷达测量装置是盲区的区域进行测量，特别是由于它们的发送脉冲长度和接收脉冲长度是有限延伸的。
此外，提出的是，传感器的可用视场、尤其是传感器的天线面积具有至少1cm×1cm、优选至少2cm×2cm、优选至少4cm×4cm、有利地至少6cm×6cm并且特别优选至多8cm×8cm的最小面积延伸。由此，可以有利地实现对联接状态的特别可靠的识别，例如该识别可以实现对位于传感器的视场中的小金属碎屑的可靠辨别。有利地，可以例如实现对主销的真实尺寸的可靠识别，即使主销由混合有金属碎屑的润滑层覆盖也是如此。
此外，完全包围传感器的传感器模块优选如此确定尺寸，使得该传感器模块可集成到鞍形板、主销或成主销板中。由此，可以有利地实现在现有联接构件中的简单的可集成性。有利地，由此能够集成到有限的可供使用的结构空间中。有利地，可以实现传感器装置的高的紧凑性。有利地，不需要重新设计已经存在的鞍形板、主销或主销板的尺寸。由此，可以有利地实现高的接受度和快速传播。优选地，传感器模块、尤其是包围传感器的传感器壳体如此确定尺寸，使得其沿至少两个彼此垂直的空间方向的最大延伸小于15cm、优选小于10cm并且优选小于7cm。优选地，完全包围传感器模块、尤其是传感器壳体的最小假想立方体具有至少两个彼此垂直的侧边，这些侧边小于15cm，优选小于10cm并且优选小于7cm。优选地，完全包围传感器模块、尤其是传感器壳体的最小假想立方体小于15cm×15cm×15cm，有利地小于12cm×12cm×12cm，更优选地小于10cm×10cm×10cm，更优选小于7cm×7cm×7cm并且特别优选小于5cm×5cm×5cm。
另外，提出的是，传感器集成到牵引车辆中、尤其是鞍式牵引机的鞍式板中。由此，可以尤其实现在监测由牵引车辆进行的联接过程、尤其是由至少部分自主行驶式牵引机进行的联接过程方面的有利特性。有利地，可以通过牵引车辆实现对挂车的联接元件的可靠且精确的监测。有利地，可以实现对分配给牵引车辆的相应联接元件的联接状态的持久监测。尤其地，相应联接元件、优选是鞍式板通过传感器的集成而构成传感器装置的组成部分。尤其地，分配给牵引车辆的相应联接元件构成联接区域，该联接区域优选设置用于接收挂车的联接元件。尤其地，传感器布置在联接区域的近程区域中。尤其地，传感器至少部分地集成到鞍式板的限制联接区域的一部分中和/或鞍式板的限制联接区域的表面中。尤其地，传感器布置在鞍式板的与联接区域的水平开口相对的子区域中。尤其地，传感器设置成监测联接区域。优选地，传感器的视场覆盖联接区域的至少大部分。“大部分”应尤其理解为至少51％、优选至少66％并且优选至少80％。
此外，提出的是，传感器的至少一部分、尤其是传感器的至少一个传感器天线集成到牵引车辆的相应联接元件的表面中，该表面在牵引车辆和挂车之间的有序的联接状态下与挂车的联接元件、尤其是鞍式半挂车的主销的至少一个表面相对地布置，或与保持板的至少一个表面相对地布置，尤其与鞍式半挂车的主销板相对地布置，在该保持板上紧固有挂车的联接元件。由此，可以实现对联接状态的特别可靠的识别。例如，第一传感器天线的视场如此取向，使得该视场实现对联接区域的监测。例如，第二传感器天线的视场如此取向，使得该视场实现对枢转进入和枢转离开联接区域的联接爪的监测。为此，第二传感器天线的视场尤其垂直向下或垂直向上取向。将传感器部件集成到表面中应尤其理解为传感器部件构成表面的一部分，其中，优选地，向外覆盖传感器部件的一个或多个保护层和/或保护盖被分配给传感器部件、尤其是传感器表面。在该上下文中，“有序的联接状态”应尤其理解为车辆组合的一种状态，在该状态下，挂车以防丢失的方式紧固在牵引车辆上。
替代地或附加地提出的是，传感器集成在挂车中、尤其是鞍式牵引机的鞍式半挂车的主销或主销板中。由此，可以尤其实现在监测涉及挂车的联接过程、尤其是由至少部分自主行驶式牵引机进行的联接过程方面的有利特性。有利地，可以实现对联接元件接近牵引车辆的相应联接元件、尤其是接近鞍式板的联接区域进行可靠且精确的监测。有利地，可以实现对分配给挂车的联接元件的联接状态的持久监测。尤其地，在这种情况下，联接元件、优选是主销通过传感器的集成而构成传感器装置的部件。尤其地，在这种情况下，传感器集成到主销或主销板的表面中。尤其地，在这种情况下，传感器布置在主销的表面的沿径向方向(水平方向)位于外部的子区域中或在主销板的沿垂直方向向下指向的部分中。尤其地，传感器设置成监测相应联接元件在联接区域中的定位。尤其地，传感器集成到挂车的联接元件的表面中，该表面在牵引车辆和挂车之间的有序的联接状态下与牵引车辆的相应联接元件、尤其是牵引机的鞍式板的至少一个表面相对地布置。
此外，提出的是，集成到牵引车辆或挂车中的传感器的至少一个测量表面、优选是传感器的所有测量表面如此嵌入到相应联接元件的表面中，使得所集成的传感器的测量表面相对于牵引车辆或挂车的围绕所集成的传感器的表面下沉。由此，可以有利地实现传感器装置的高度的操作安全性。有利地，可以减少例如由于磨损而对传感器、尤其是传感器的构成测量表面的表面的损坏，该表面尤其是由于操作原因而不能由金属构成。尤其地，测量表面构成为传感器的表面，通过该表面发出超宽带测量信号。尤其地，测量表面构成为传感器的表面，通过该表面再次接收所反射的超宽带信号。尤其地，第一传感器天线具有第一测量表面。尤其地，第二传感器天线具有第二测量表面，该第二测量表面与第一测量表面不同地构成和/或与第一测量表面不同地取向。可以设想的是，传感器具有至少一个第三测量表面，该第三测量表面例如分配给第三传感器天线，该第三传感器天线沿第三方向取向，例如垂直向上取向。尤其地，至少一个测量表面相对于牵引车辆、尤其是鞍式板或挂车、尤其是主销或主销板的表面下沉至少0.5mm、优选至少1mm、有利地至少2mm、优选至少5mm并且优选至多20mm。由测量表面的下沉产生的空腔下沉可以在操作中掺入有润滑剂，但由此有利地，UWB传感器的功能性至少基本上保持不受影响。位于测量表面的空腔下沉中的润滑剂可以必要时甚至用于进一步增强抗磨性。
此外，提出的是，传感器沿面向视场的方向具有表面，该表面由非导电材料构成，尤其是由非金属材料构成，优选至少大部分由陶瓷、玻璃和/或塑料构成。由此，可以有利地实现传感器测量的高效率。优选地，传感器的传感器壳体至少在传感器天线的区域中由非金属材料构成。
此外，提出的是，传感器装置具有控制和/或调节单元，该控制和/或调节单元设置成评估超宽带传感器的反射信号并依赖于所评估的反射信号向牵引车辆输出联接确认信号、解联接确认信号或“联接过程运行”信号。由此，可以有利地实现对至少部分自主行驶式牵引车辆的控制。此外，通过可以简单地识别有差错的或不完全的联接，可以由此有利地实现高度的安全性。“控制和/或调节单元”应尤其理解为具有至少一个控制电子器件的单元。“控制电子器件”应尤其理解为具有处理器单元、尤其是处理器并且具有存储单元、尤其是存储介质以及具有存储在存储单元中的操作程序的单元。
此外，提出的是，控制和/或调节单元设置成评估超宽带传感器的反射信号，并此时自动滤除干扰信号，例如由布置在联接元件之间的金属碎屑产生的干扰信号。由此，可以有利地实现对联接状态的特别可靠的识别，例如通过实现对位于传感器的视场中的小金属碎屑的可靠辨别。尤其地，控制和/或调节单元在反射信号中搜索特定的已知尺寸的结构，该尺寸大约对应于待检测物体例如主销的尺寸。尤其地，控制和/或调节单元此时在反射信号中搜索其表面在较大区域上距离大约相同远的结构。例如，在覆盖有含金属碎屑的润滑剂的主销的典型检测中，反射数据的若干百分比例如3％来自分布式布置的金属碎屑，并且97％来自主销或主销板的相邻部分。控制和/或调节单元设置成识别金属碎屑并在位置确定和/或距离确定时忽略金属碎屑。
此外，提出了一种牵引车辆，尤其是牵引机，优选是鞍式牵引机，其具有优选构成为鞍式板的相应联接元件并且具有集成到相应联接元件中的传感器装置。由此，联接过程可以有利地简化和/或至少部分自动化。
此外，还提出了一种至少部分自主行驶式牵引机，尤其是鞍式牵引机，其具有优选构成为鞍式板的相应联接元件并且具有集成到相应联接元件中的传感器装置，其中，依赖于由控制和/或调节单元对超宽带传感器的反射信号的评估来阻止或释放至少部分自主行驶式牵引机、尤其是鞍式牵引机的推进。由此，可以有利地实现对至少部分、优选完全自主的联接过程的执行。此外，可以有利地确保至少部分自动行驶式牵引机的特别高的交通安全性。尤其地，当超宽带传感器检测到联接元件和相应联接元件之间的不完全的或有差错的联接时，阻止至少部分自动行驶式牵引机的推进。尤其地，当超宽带传感器检测到联接元件和相应联接元件之间的完全的和/或有序的联接时，释放至少部分自主行驶式牵引机的推进。尤其地，为此，控制和/或调节单元与至少部分自主行驶式牵引机的车载计算机通信。替代地也可以设想的是，控制和/或调节单元与至少部分自主行驶式牵引机的车载计算机一体式构成。两个单元“部分一体式”构成应尤其理解为，这些单元具有至少一个、尤其至少两个、有利地至少三个共同元件，这些共同元件是两个单元的部件、尤其是功能上相关的部件。“部分自主牵引机”应尤其理解为这样的牵引机，该牵引机可以至少时间分段地或在至少一种行驶模式、例如停车模式或用于在没有人类驾驶员影响的情况下联接和/或解联接挂车的联接和/或解联接模式下行驶和控制。还可以设想的是，牵引车辆构成为完全自主行驶式牵引机。
替代地或附加地，提出了一种挂车，尤其是鞍式半挂车，其具有优选包括主销和主销板的联接元件并且具有集成到联接元件中、尤其是主销或主销板中的传感器装置。由此，联接过程可以有利地简化和/或至少部分自动化。
此外，提出了一种车辆组合，尤其是鞍式牵引机，其具有牵引车辆或具有至少部分自主行驶式牵引机并具有挂车，挂车和/或牵引车辆具有传感器装置。由此，联接过程可以有利地简化和/或至少部分地自动化。
此外，提出了一种用于监测挂车、尤其是鞍式半挂车的联接元件、尤其是联接螺栓、优选是主销，与牵引车辆、尤其是鞍式牵引机的相应联接元件的联接状态的方法，该方法具有检测步骤，在该检测步骤中检测在传感器的视场中布置和/或移动的联接元件的位置，或者在该检测步骤中检测在传感器的视场中布置和/或移动的相应联接元件的位置，其中，联接元件的位置或相应联接元件的位置在检测步骤中由构成为超宽带传感器的传感器检测。由此，可以尤其实现在监测挂车和牵引车辆之间的联接状态方面的有利特性。有利地，可以实现对联接状态的特别可靠的识别。有利地，可以通过使用UWB技术来实现对联接状态的可靠识别，即使在联接元件受到严重污染的情况下也是如此，该UWB技术尤其仅受到由金属碎屑或润滑剂引起的微不足道的影响。
在本文中，根据本发明的传感器装置、根据本发明的牵引车辆、根据本发明的自主行驶式牵引机、根据本发明的挂车、根据本发明的车辆组合以及根据本发明的方法不应限于上文所述的应用和实施方式。尤其地，根据本发明的传感器装置、根据本发明的牵引车辆、根据本发明的自主行驶式牵引机、根据本发明的挂车、根据本发明的车辆组合以及根据本发明的方法可以具有与本文提到的各个元件、构件和单元的数量不同的数量以执行本文所述的功能方式。
附图说明
另外的优点产生于以下的附图说明。附图中示出了本发明的两个实施例。附图、说明书和权利要求书包含许多组合的特征。本领域技术人员也将符合目的地单独考虑这些特征并将它们组合成有意义的另外的组合。在附图中：
图1示出了具有挂车和牵引车辆的车辆组合；
图2示出了挂车的联接元件的示意图；
图3a示出了牵引车辆的相应联接元件的前侧的示意图；
图3b示出了牵引车辆的相应联接元件的后侧的示意图；
图4示出了具有传感器装置的车辆组合的联接元件的子区域的示意性局部剖视图；
图5示出了相应联接元件的包围相应联接元件的联接区域的部段的另外的示意性立体图；
图6示出了用于监测联接状态的方法的流程图；以及
图7示出了具有替代传感器装置的替代挂车的替代联接元件。
具体实施方式
图1示出了具有挂车12a和牵引车辆16a的车辆组合48a。车辆组合48a构成为鞍式牵引机。挂车12a构成为鞍式半挂车。牵引车辆16a构成为鞍式牵引机。牵引车辆16a构成为部分自主行驶式牵引机。也可以设想的是，牵引车辆16a构成为完全自主行驶式牵引机。
部分自主行驶式牵引机具有控制和/或调节单元42a。控制和/或调节单元42a设置成依赖于由传感器装置44a输出的信号来控制、优选地阻挡或释放至少部分自主行驶式牵引机的推进。
挂车12a具有联接元件10a(参见图2)。挂车12a的联接元件10a构成为主销34a。挂车12a的联接元件10a借助保持板36a紧固在挂车12a上。保持板36a构成为主销板。联接元件10a设置用于建立在挂车12a和牵引车辆16a之间的已联接状态。联接元件10a构成鞍式联接器54a的一部分。牵引车辆16a具有相应联接元件14a(参见图3a和图3b)。相应联接元件14a构成为鞍式板26a。相应联接元件14a设置用于建立在挂车12a和牵引车辆16a之间的已联接状态。相应联接元件14a构成鞍式联接器54a的一部分。联接元件10a设置成与相应联接元件14a相互作用以建立已联接状态。相应联接元件14a构成联接区域62a。联接区域62a设置成至少部分地接收和/或至少部分地包围联接元件10a以建立适当的联接状态。联接区域62a具有侧向开口40a。通过联接区域62a的侧向开口40a，联接元件10a可侧向插入到联接区域62b中和/或可从联接区域62c中侧向移除。通过牵引车辆16a或挂车12a的水平移动、尤其是行驶移动，联接元件10a和相应联接元件14a可相对于彼此移动。
鞍式联接器54a设置用于在牵引车辆16a和挂车12a之间的连接。鞍式联接器54a设置成接收挂车(半挂车)12a的重量的大部分。鞍式联接器54a设置成在已联接状态下界定挂车12a相对于牵引车辆16a的操纵空间。鞍式联接器54a设置成在已联接状态下吸收挂车12a的推力、拉力和摆动力。
图4示出了车辆组合48a的联接元件10a、14a的子区域的示意性局部剖视图。车辆组合48a具有传感器装置44a。传感器装置44a设置用于监测挂车12a的联接元件10a与牵引车辆16a的相应联接元件14a的联接状态。传感器装置44a具有传感器18a。传感器装置44a、尤其是车辆组合48a优选地构成为没有另外的监测联接状态的传感器。传感器18a至少设置成识别和/或检测联接元件10a、14a相对于彼此的相对位置。传感器18a构成为超宽带传感器。超宽带传感器使用M序列技术。超宽带传感器在100MHz和6GHz之间的频带工作，范围至少为500MHz。此外或替代地，超宽带传感器在6GHz和8.5GHz之间的频带工作，范围至少为500MHz。
在图1至图5所示的实施例中，传感器18a被分配给车辆组合48a的牵引车辆16a。在图1至图5所示的实施例中，传感器18a集成到车辆组合48a的牵引车辆16a的相应联接元件14a中。在这种情况下，传感器18a集成到牵引车辆16a的鞍式板26a中。传感器18a具有传感器天线52a。传感器18a的每个传感器天线52a具有视场56a(参见图4)。视场56a构成传感器18a的传感器天线52a的检测区域。视场56a包括限制可用视场20a、22a、74a的子区域。可用视场20a、22a、74a各自构成视场56a的部分，在该部分中能够通过传感器18a进行可靠的检测、尤其是距离检测。传感器18a的可用视场20a、22a、74a具有至少3cm×3cm的面积延伸。构成为超宽带传感器的传感器18a的可用视场20a、22a、74a包括传感器18a的近程区域28a的一部分。传感器18a的近程区域28a由视场56a的距传感器天线52a仅几厘米的区域形成。在示例性描述的情况下，传感器18a的近程区域28a构成为传感器18a的视场56a的距相应传感器天线52a至多5cm的区域。在示例性描述的情况下，可用视场20a、22a、74a各自包括相应近程区域28a的子区域58a，该子区域58a从近程区域28a的外端部延伸到距相应传感器天线52a约0.5cm的最小距离。
在图1至图5所示的情况下，传感器18a设置成检测在传感器18a的视场20a中布置和/或移动的联接元件10a的位置。在这种情况下，传感器18a设置成检测在传感器18a的视场20a中布置和/或移动的联接元件10a距传感器18a的距离78a。此外，传感器18a设置成检测在传感器18a的视场20a中移动的联接元件10a的移动速度。传感器18a的一部分、尤其是传感器天线52a中的至少一个传感器天线集成到牵引车辆16a的相应联接元件14a的表面30a中。因此，表面30a的由传感器天线52a覆盖的部分构成测量表面38a。其中集成有传感器18a的部分、尤其是传感器天线52a的表面30a在牵引车辆16a和挂车12a之间的有序的联接状态下与挂车12a的联接元件10a的至少一个表面32a相对地布置。由此，检测联接元件10a在相应联接元件14a的联接区域62a中的位置。
传感器18a的另外的部分、尤其是传感器天线52a中的至少一个另外的传感器天线集成到牵引车辆16a的相应联接元件14a的另外的表面60a中。因此，另外的表面60a的由传感器天线52a覆盖的部分构成测量表面38a。其中集成有传感器18a的另外的部分、尤其是另外的传感器天线52a的另外的表面60a在牵引车辆16a和挂车12a之间的有序的联接状态下与保持板36a、尤其是鞍式半挂车的主销板的至少一个表面76a相对地布置，在该保持板36a上紧固有挂车12a的联接元件10a。由此，在联接过程期间和在已联接状态下检测保持板36a的高度位置、尤其是挂车12a的鞍座高度。
相应联接元件14a具有联接爪24a(参见图3a至图4)。联接爪24a设置成在已联接状态下至少部分地围绕联接元件10a接合。联接元件10a具有沿圆周方向绕转的槽82a。联接爪24a设置成将联接元件10a夹持在槽82a的区域中。联接爪24a构成夹持开口84a，该夹持开口84a如此确定尺寸，使得其可以仅在槽82a的区域中围绕联接元件10a接合。在槽82a的区域之外，联接元件10a的直径对于联接爪24a来说太大。联接爪24a设置成将联接元件10a固定在已联接状态下。联接爪24a是可移动地支承的。在已解联接状态下，联接爪24a处于打开位置(未示出)，该打开位置允许将联接元件10a不受阻碍地插入到联接区域62a中。在已联接状态下，联接爪24a处于固定位置80a，该固定位置80a防止将联接元件10a从联接区域62a移除(参见例如图3B)。固定位置80a被锁定在已联接状态下。相应联接元件14a具有锁定机构64a(参见图3B)。联接爪24a是可移动地、尤其可水平移动地、优选可水平枢转地支承的。锁定机构64a设计成防止或释放联接爪24a的可移动性和/或可枢转性。锁定机构64a可手动和/或自动地、例如借助控制和/或调节单元42a来致动。在联接过程中，联接元件10a朝着联接区域62a移动，直到联接元件10b碰到联接爪24a，该联接爪24b然后被枢转。在枢转时，联接爪24a通过所偏转的螺栓68a旋转。一旦联接爪24a到达为有序的联接而设置的位置，螺栓68a就接合到联接爪24a的凹槽72a中并由此联接爪24a被固定在该位置。锁定机构64a附加地保护联接爪24a免受发生的负载。在解联接过程中，松开锁定机构64a和螺栓68a，从而联接爪24a可以从为有序的联接而设置的位置旋转离开，并且因此联接元件10a可以从联接区域62a被移除。
传感器18a设置成识别和/或检测联接爪24a的位置和/或移动。传感器18a包括传感器天线52a，该传感器天线52a的视场22a如此取向，使得检测联接爪24a的位置和/或移动、优选相对于联接元件10a的位置和/或移动。传感器18a的附加的另外的部分、尤其是传感器天线52a中的至少一个附加的另外的传感器天线52a集成到牵引车辆16a的相应联接元件14a的附加的另外的表面70a中。因此，附加的另外的表面70a的由传感器天线52a覆盖的部分构成测量表面38a。其中集成有传感器18a的附加的另外的部分、尤其是附加的另外的传感器天线52a的附加的另外的表面70a与可移动地支承的联接爪24a的至少一个表面66a相对地布置。由此，检测联接爪24a的瞬时位置。
在图4所示的相应联接元件14a的剖视图中示出的是，传感器18a的测量表面38a如此嵌入到相应联接元件14a的相应表面30a、60a、70a中，使得传感器18a的测量表面38a相对于包围测量表面38a的表面86a下沉。测量表面38a相对于包围的表面86a下沉约1mm。测量表面38a各自构成传感器18a的面向视场20a、22a、74a的表面30a、60a、70a。传感器18a的面向视场20a、22a、74a的表面30a、60a、70a各自由非导电材料构成，尤其是由非金属材料构成。传感器18a的面向视场20a、22a、74a的表面30a、60a、70a各自由陶瓷、玻璃和/或塑料构成。
传感器18a设置成与控制和/或调节单元42a通信。控制和/或调节单元42a设置成评估超宽带传感器的反射信号。控制和/或调节单元42a设置成依赖于所评估的反射信号向牵引车辆16a输出联接确认信号、解联接确认信号或“联接过程运行”信号。控制和/或调节单元42a设置成依赖于由传感器18a确定的信号来控制牵引车辆16a。控制和/或调节单元42a设置成依赖于对超宽带传感器的反射信号的评估来阻挡或释放至少部分自主行驶式牵引机的推进。控制和/或调节单元42a设置成在评估超宽带传感器的反射信号时自动滤除干扰信号，这些干扰信号例如会由布置在联接元件10a、14a之间并嵌入到润滑脂中的金属碎屑产生。
图5示出了相应联接元件14a的包围联接元件62a的部段的另外的示意性立体图，其中示出了测量表面38a的可能布置。
图6示出了用于监测挂车12a的联接元件10a与牵引车辆16a的相应联接元件14a的联接状态的方法的流程图。在至少一个方法步骤88a中，联接爪24a处于打开位置，并且牵引车辆16a以沿行驶方向取向的侧向开口40a朝向挂车12a的联接元件10a移动。在至少一个检测步骤50a中，检测在传感器18a的视场20a、74a中布置和/或移动的联接元件10a的位置。然而，在替代的检测步骤50b中，当然也可以检测在传感器18b的视场20b中布置和/或移动的相应联接元件14b的位置。在这里，联接元件10a、10b的位置或相应联接元件14a、14b的位置在检测步骤50a、50b中由构成为超宽带传感器的传感器18a、18b检测。在至少一个另外的方法步骤90a中，检测相应联接元件14a的在传感器18a的另外的视场22a中布置和/或移动的联接爪24a的位置。在至少一个另外的方法步骤92a中，由传感器18a检测的信号(无线或有线)被发送到控制和/或调节单元42a以进行处理。在至少一个另外的方法步骤94a中，在传感器信号的评估时自动滤除干扰信号。在方法步骤94a中，由布置在联接元件10a、14a之间的金属碎屑产生的干扰信号也被自动滤除。在至少一个另外的方法步骤96a中，依赖于由传感器18a确定的信号来控制自主行驶式牵引机。在至少一个另外的方法步骤98a中，依赖于控制和/或调节单元42a的评估向牵引车辆16a输出联接确认信号、解联接确认信号或“联接过程运行”信号。在至少一个另外的方法步骤100a中，在接收到联接确认信号时，授予自主行驶式牵引机的行驶许可。
在图7中示出了本发明的另一实施例。以下描述和附图基本上限于实施例之间的差异，其中，对于名称相同的构件，尤其是对于具有相同附图标记的构件，原则上也可以参考其他实施例的附图和/或描述、尤其是图1至图6的实施例的描述。为了区分实施例，将字母a后置于图1至图6中的实施例的附图标记。在图7的实施例中，字母a由字母b替代。
图7示出了具有替代的传感器装置44b的替代的挂车12b的替代的联接元件10b。传感器装置44b具有构成为超宽带传感器的传感器18b。传感器18b集成到挂车12b中。传感器18b集成到联接元件10b中。传感器18b集成到挂车12b的主销34b中。传感器18b集成到联接元件10b的保持板36b中。传感器18b设置成识别和/或检测在传感器18b的视场20b中布置和/或移动的相应联接元件14b的位置。
附图标记说明：
10 联接元件
12 挂车
14 相应联接元件
16 牵引车辆
18 传感器
20 可用视场
22 可用视场
24 联接爪
26 鞍式板
28 近程区域
30 表面
32 表面
34 主销
36 保持板
38 测量表面
40 开口
42 控制和/或调节单元
44 传感器装置
48 车辆组合
50 检测步骤
52 传感器天线
54 鞍式联接器
56 视场
58 子区域
60 表面
62 联接区域
64 锁定机构
66 表面
68 螺栓
70 表面
72 凹槽
74 可用视场
76 表面
78 距离
80 固定位置
82 槽
84 夹持开口
86 表面
88 方法步骤
90 方法步骤
92 方法步骤
94 方法步骤
96 方法步骤
98 方法步骤
100 方法步骤

Claims (19)

1.一种用于监测挂车(12a；12b)、尤其是鞍式半挂车的联接元件(10a；10b)、尤其是联接螺栓、优选是主销(34a；34b)与牵引车辆(16a；16b)、尤其是鞍式牵引机的相应联接元件(14a；14b)的联接状态的传感器装置(44a；44b)，其具有至少一个传感器(18a；18b)，所述传感器(18a；18b)至少设置成识别，尤其是检测，所述联接元件(10a，14a；10b，14b)相对于彼此的相对位置，其特征在于，所述传感器(18a；18b)构成为超宽带传感器。
2.根据权利要求1所述的传感器装置(44a；44b)，其特征在于，所述传感器(18a；18b)设置成识别在所述传感器(18b)的视场(20a)中布置和/或移动的所述联接元件(10a)的位置或在所述传感器(18b)的视场(20b)中布置和/或移动的所述相应联接元件(14b)的位置。
3.根据权利要求1或2所述的传感器装置(44a；44b)，其特征在于，所述传感器(18a；18b)设置成检测所述相应联接元件(14a；14b)、尤其是所述相应联接元件(14a；14b)的鞍式板(26a；26b)的在所述传感器(18a；18b)的尤其另外的视场(22a；22b)中布置和/或移动的联接爪(24a；24b)的位置。
4.根据前述权利要求中任一项所述的传感器装置(44a；44b)，其特征在于，所述超宽带传感器基于M序列技术。
5.根据前述权利要求中任一项所述的传感器装置(44a；44b)，其特征在于，所述超宽带传感器在100MHz和6GHz之间的频带工作，范围至少为500MHz，和/或在6GHz和8.5GHz之间的频带工作，范围至少为500MHz。
6.根据前述权利要求中任一项所述的传感器装置(44a；44b)，其特征在于，所述传感器(18a；18b)的可用视场(20a，22a，74a；20b；22b；74b)包括所述传感器(18a；18b)的近程区域(28a；28b)的至少一部分。
7.根据前述权利要求中任一项所述的传感器装置(44a；44b)，其特征在于，所述传感器(18a；18b)的所述可用视场(20a，22a，74a；20b；22b；74b)具有至少1cm×1cm、优选至少2cm×2cm、优选至少4cm×4cm的面积延伸。
8.根据前述权利要求中任一项所述的传感器装置(44a)，其特征在于，所述传感器(18a)集成到所述牵引车辆(16a)中、尤其是所述鞍式牵引机的鞍式板(26a)中。
9.根据权利要求8所述的传感器装置(44a)，其特征在于，所述传感器(18a)的至少一部分集成到所述牵引车辆(16a)的所述相应联接元件(14a)的表面(30a)中，所述表面(30a)在所述牵引车辆(16a)和所述挂车(12a)之间的有序的联接状态下与所述挂车(12a)的所述联接元件(10a)、尤其是所述鞍式半挂车的主销(34a)的至少一个表面(32a)相对地布置，或与保持板(36a)、尤其是所述鞍式半挂车的主销板的至少一个表面(76a)相对地布置，在所述保持板(36a)上紧固有所述挂车(12a)的所述联接元件(10a)。
10.根据权利要求1至7中任一项所述的传感器装置(44b)，其特征在于，所述传感器(18b)集成在所述挂车(12b)中、尤其是鞍式牵引机的鞍式半挂车的主销(34b)或主销板中。
11.根据前述权利要求中任一项所述的传感器装置(44a；44b)，其特征在于，集成到所述牵引车辆(16a；16b)或所述挂车(12a；12b)中的所述传感器(18a；18b)的至少一个测量表面(38a；38b)如此嵌入到所述相应联接元件(10b；14a)的所述表面(30a，60a，70a；32b)中，使得所述集成的传感器(18b；18a)的所述测量表面(38a；38b)相对于包围所述集成的传感器(18a；18b)的表面(86a；86b)下沉。
12.根据前述权利要求中任一项所述的传感器装置(44a；44b)，其特征在于，所述传感器(18a；18b)沿面向所述视场(20a，22a，74a；20b，22b；74b)的方向具有表面(30a，60a，70a；32b)，所述表面(30a，60a，70a；32b)由非导电材料构成，尤其是由非金属材料构成，优选至少大部分由陶瓷、玻璃和/或塑料构成。
13.根据前述权利要求中任一项所述的传感器装置(44a；44b)，其特征在于，控制和/或调节单元(42a；42b)，所述控制和/或调节单元(42a；42b)设置成评估所述超宽带传感器的反射信号并依赖于所评估的反射信号向所述牵引车辆(16a；16b)输出联接确认信号、解联接确认信号或“联接过程运行”信号。
14.根据前述权利要求中任一项所述的传感器装置(44a；44b)，其特征在于，控制和/或调节单元(42a；42b)，所述控制和/或调节单元(42a；42b)设置成评估所述超宽带传感器的反射信号，并此时自动滤除干扰信号，例如由布置在所述联接元件(10a，14a；10b，14b)之间的金属碎屑产生的干扰信号。
15.一种牵引车辆(16a)，尤其是牵引机，优选是鞍式牵引机，其具有优选构成为鞍式板(26a)的相应联接元件(14a)并且具有根据权利要求1至9或11至14中任一项所述的集成到相应联接元件(14a)中的传感器装置(44a)。
16.一种至少部分自主行驶式牵引机，尤其是鞍式牵引机，其具有优选构成为鞍式板(26a)的相应联接元件(14a)并且具有至少根据权利要求14所述的集成到相应联接元件(14a)中的传感器装置(44a)，其特征在于，依赖于由所述控制和/或调节单元(42a)对所述超宽带传感器的反射信号的评估来阻止或释放所述至少部分自主行驶式牵引机、尤其是鞍式牵引机的推进。
17.一种挂车(12b)，尤其是鞍式半挂车，其具有优选包括主销(34b)和主销板的联接元件(10b)并且具有根据权利要求1至7或10至14中任一项所述的集成到联接元件(10a)中、尤其是主销(34b)或主销板中的传感器装置(44b)。
18.一种车辆组合(48a；48b)，尤其是鞍式牵引机，其具有根据权利要求15所述的牵引车辆(16a)或者具有根据权利要求16所述的至少部分自主行驶式牵引机和/或具有根据权利要求17所述的挂车(12b)。
19.一种用于监测挂车(12a；12b)、尤其是鞍式半挂车的联接元件(10a；10b)、尤其是联接螺栓、优选是主销(34a；34b)与牵引车辆(16a；16b)、尤其是鞍式牵引机的相应联接元件(14a；14b)的联接状态的方法，其具有检测步骤(50a；50b)，在所述检测步骤(50a；50b)中检测在传感器(18a；18b)的视场(20a，22a，74a；20b，22b，74b)中布置和/或移动的联接元件(10a；10b)的位置，或者在所述检测步骤(50a；50b)中检测在传感器(18a；18b)的视场(20a，22a，74a；20b，22b，74b)中布置和/或移动的相应联接元件(14a；14b)的位置，其特征在于，所述联接元件(10a；10b)的位置或所述相应联接元件(14a；14b)的位置在所述检测步骤(50a；50b)中由构成为超宽带传感器的传感器(18a；18b)检测。
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