DE102011079632A1

DE102011079632A1 - Anhängerkupplung

Info

Publication number: DE102011079632A1
Application number: DE102011079632A
Authority: DE
Inventors: Dirk Adamczyk; Thomas Köhne; Joachim Spratte; Julian Stratmann
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2011-07-22
Filing date: 2011-07-22
Publication date: 2013-01-24

Abstract

Anhängerkupplung für ein aus einem Zugfahrzeug (1) und einem Anhängerfahrzeug (2) gebildetes Gespann (3), mit einer Kupplungskugel (11), die mit einem an dem Anhängerfahrzeug (2) befestigten Kupplungsschloss (9) kuppelbar ist, einer die Kupplungskugel (11) tragenden und an dem Zugfahrzeug (1) befestigbaren Halterung (7) und einer Sensoreinrichtung (16), mittels welcher ein Oberflächenbereich (17) des Kupplungsschlosses (9) berührungsfrei abtastbar ist, wobei die Sensoreinrichtung (16) außerhalb von Kupplungskugel (11) und Kupplungsschloss (9) an der Halterung (7) oder an dem Zugfahrzeug (1) angebracht oder anbringbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anhängerkupplung für ein aus einem Zugfahrzeug und einem Anhängerfahrzeug gebildetes Gespann, mit einer Kupplungskugel, die mit einem an dem Anhängerfahrzeug befestigten Kupplungsschloss kuppelbar ist, einer die Kupplungskugel tragenden und an dem Zugfahrzeug befestigbaren Halterung und einer Sensoreinrichtung, mittels welcher ein Oberflächenbereich des Kupplungsschlosses berührungsfrei abtastbar ist.
Zur Erfassung des Knickwinkels eines aus einem Zugfahrzeug und einem Anhängerfahrzeug gebildeten Gespanns werden Sensoren eingesetzt, die auf dem Grundprinzip einer mechanischen Kupplung zwischen dem Sensor und dem Anhängerfahrzeug oder dem Zugfahrzeug beruhen (je nachdem ob der Sensor anhängerfest oder fahrzeugfest montiert ist). Eine derartige Knickwinkelerfassung ist wegen des Ausgleichs von Neigungen des Zugfahrzeugs/Anhängerfahrzeugs um die Längs- bzw. Querachse mit einem mechanischen Schlupf verbunden. Dieser Schlupf kann durch ungleichmäßige Reibverhältnisse zu einem Fehler in der Knickwinkelerfassung führen. Dabei kann das Sensorsignal so stark verfälscht sein, dass es nur mit aufwendigen Korrekturrechnungen oder gar nicht brauchbar ist.
Eine Möglichkeit, dieses Problem zu umgehen, ist aus der DE 10 2008 040 866 A1 bekannt, die ein Kugelgelenk offenbart, welches eine einen Hohlraum umfassende und ein erstes Kupplungsteil bildende Kugelaufnahme, eine in dem Hohlraum beweglich gelagerte und ein zweites Kupplungsteil bildende Gelenkkugel, eine an oder ortsfest zu einem der Kupplungsteile befestigte optische Bilderfassungseinrichtung, mittels welcher Bilder einer Oberfläche des anderen Kupplungsteils aufgenommen werden können, und eine Bildverarbeitungseinrichtung aufweist, mittels welcher durch Verarbeitung der Bilder wenigstens eine Lageänderung oder Bewegung der beiden Kupplungsteile relativ zueinander erfasst werden kann. Die Bilderfassungseinrichtung ist an oder ortsfest zu dem zweiten Kupplungsteil befestigt ist. Ferner ist die Kugelaufnahme von einer Kugelpfanne einer Deichsel eines Anhängers gebildet, wohingegen die Gelenkkugel von einem Kugelkopf einer an einem Zugfahrzeug befestigten Halterung gebildet ist.
Durch an der Kupplungskugel und/oder an dem Kupplungsschloss anhaftendem Schmutz und/oder Schmierstoff kann die Bilderfassungseinrichtung verunreinigt werden, sodass ihre Messgenauigkeit beeinträchtigt ist.
Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Verunreinigung der Sensoreinrichtung vermeiden oder zumindest reduzieren zu können.
Diese Aufgabe wird durch eine Anhängerkupplung nach Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Anhängerkupplung sind in den Unteransprüchen gegeben.
Die Anhängerkupplung für ein aus einem Zugfahrzeug und einem Anhängerfahrzeug gebildetes Gespann weist eine Kupplungskugel, die mit einem an dem Anhängerfahrzeug befestigten Kupplungsschloss gekuppelt oder kuppelbar ist, eine die Kupplungskugel tragende und an dem Zugfahrzeug befestigte oder befestigbare Halterung und eine Sensoreinrichtung auf, mittels welcher ein Oberflächenbereich des Kupplungsschlosses berührungsfrei abtastbar ist, wobei die Sensoreinrichtung außerhalb von Kupplungskugel und Kupplungsschloss an der Halterung oder an dem Zugfahrzeug angebracht oder anbringbar ist.
Durch das Anordnen und/oder Anbringen der Sensoreinrichtung außerhalb von Kupplungskugel und Kupplungsschloss an der Halterung oder an dem Zugfahrzeug wird erreicht, dass an der Kupplungskugel oder an dem Kupplungsschloss anhaftender Schmutz und/oder Schmierstoff im bestimmungsgemäßen Betrieb der Anhängerkupplung nicht in Kontakt mit der Sensoreinrichtung gelangt. Die Verunreinigung der Sensoreinrichtung kann somit deutlich reduziert werden. Insbesondere ist die Sensoreinrichtung im Abstand zu der Kupplungskugel und/oder zu dem Kupplungsschloss an der Halterung oder an dem Zugfahrzeug angebracht oder anbringbar. Ferner arbeitet die Sensoreinrichtung berührungsfrei, sodass die mit dem Schlupf verbundenen Probleme nicht auftreten. Da ein Oberflächenbereich des Kupplungsschlosses abgetastet wird, kann auf ein Anbringen von Reflektoren an einer Frontfläche des Anhängerfahrzeugs zu Abtastzwecken verzichtet werden, wie dies z. B. aus der DE 10 2004 025 252 A1 bekannt ist. Insbesondere entfällt der mit diesen Reflektoren verbundene Justieraufwand. Ferner ist der Abstand der Sensoreinrichtung zum Kupplungsschloss in der Regel geringer als der Abstand zwischen einander gegenüberliegenden Frontflächen von Zugfahrzeug und Anhängerfahrzeug, sodass die Abtastung über eine relativ geringe Entfernung erfolgt. Somit können äußere Störeinflüsse auf die Abtastung gering gehalten werden.
Insbesondere sind mittels der Sensoreinrichtung den Oberflächenbereich des Kupplungsschlosses charakterisierende Signale abgebbar. Bevorzugt ist eine mit der Sensoreinrichtung in Kommunikationsverbindung stehenden Auswerteeinrichtung vorgesehen, mittels welcher durch Verarbeitung der Signale wenigstens eine Lageänderung des Kupplungsschlosses relativ zu der Halterung erfassbar ist.
Mittels der Sensoreinrichtung ist bevorzugt ein von dem Oberflächenbereich des Kupplungsschlosses reflektiertes Abtastsignal erfassbar. Das Abtastsignal ist z. B. ein akustisches oder ein optisches Signal. Vorteilhaft umfasst die Sensoreinrichtung einen Signalgeber, mittels welchem das Abtastsignal erzeugbar und in Richtung auf das Kupplungsschloss abgebbar ist.
Unter einem Kupplungsvorgang ist das Kuppeln des Kupplungsschlosses mit der Kupplungskugel zu verstehen. Ist das Kupplungsschloss mit der Kupplungskugel gekuppelt, liegt ein gekuppelter Zustand vor. Unter einem Entkupplungsvorgang ist das Entkuppeln des Kupplungsschlosses von der Kupplungskugel zu verstehen. Ist das Kupplungsschloss von der Kupplungskugel entkuppelt, liegt ein entkuppelter Zustand vor.
Bevorzugt ist eine Reinigungsvorrichtung vorgesehen, mittels welcher die Sensoreinrichtung gereinigt werden kann. Die Reinigungsvorrichtung umfasst vorzugsweise ein oder mehrere Reinigungselemente, mit welchen die Sensoreinrichtung gereinigt werden kann. Beispielsweise umfasst die Reinigungsvorrichtung, vorzugsweise als Reinigungselement oder Reinigungselemente, eine oder mehrere Bürsten und/oder eine oder mehrere Elastomer- oder Kunststofflippen oder auch eine Hochdruckreinigung mittels eines Fluids, vorzugsweise mit Wasser. Das Reinigen der Sensoreinrichtung erfolgt insbesondere durch manuelle oder automatische Betätigung der Reinigungsvorrichtung. Vorteilhaft erfolgt die Reinigung im Rahmen eines Kupplungs- und/oder Entkupplungsvorgangs. Bevorzugt ist die Reinigungsvorrichtung im gekuppelten und/oder entkuppelten Zustand betätigbar, vorzugsweise auch mehrfach betätigbar, so dass die Sensoreinrichtung gereinigt werden kann. Somit ist die Sensoreinrichtung auch in staubigen Umgebungen einsetzbar. Beispielsweise ist die Sensoreinrichtung mittels der Reinigungsvorrichtung und/oder mittels der Reinigungselemente abdeckbar.
Gemäß einer Weiterbildung der Anhängerkupplung ist ein Schutzelement vorgesehen, mittels welchem die Sensoreinrichtung abdeckbar ist. In einem abgedeckten Zustand ist die Sensoreinrichtung mit dem Schutzelement abgedeckt, sodass diese vor Verunreinigungen geschützt ist. Insbesondere ist die Sensoreinrichtung im entkuppelten Zustand mit dem Schutzelement abgedeckt. Bevorzugt erfolgt ein Abdecken der Sensoreinrichtung mit dem Schutzelement im Rahmen eines Entkupplungsvorgangs. In einem freigegebenen Zustand ist die Sensoreinrichtung nicht mit dem Schutzelement abgedeckt, sodass diese den Oberflächenbereich des Kupplungsschlosses abtasten kann. Insbesondere ist die Sensoreinrichtung im gekuppelten Zustand nicht mit dem Schutzelement abgedeckt. Bevorzugt erfolgt ein Freigeben der Sensoreinrichtung im Rahmen eines Kupplungsvorgangs. Das Abdecken und/oder Freigeben der Sensoreinrichtung erfolgt insbesondere durch manuelle oder automatische Betätigung des Schutzelements. Bevorzugt wird das Schutzelement zum Freigeben der Sensoreinrichtung von der Sensoreinrichtung abgenommen und/oder wegbewegt.
Vorteilhaft ist das Schutzelement mit der Reinigungsvorrichtung kombiniert. Insbesondere umfasst oder bildet die Reinigungsvorrichtung das Schutzelement, oder das Schutzelement umfasst oder bildet insbesondere die Reinigungsvorrichtung. Das Schutzelement ist z. B. an der Reinigungsvorrichtung vorgesehen. Vorzugsweise ist die Reinigungsvorrichtung an dem Schutzelement vorgesehen, insbesondere auf einer der Sensoreinrichtung zugewandten Seite des Schutzelements. Beispielsweise trägt das Schutzelement auf seiner der Sensoreinrichtung zugewandten Seite ein oder mehrere Reinigungselemente, z. B. eine oder mehrere Bürsten, mit welchen die Sensoreinrichtung gereinigt werden kann. Somit ist durch ein Abdecken und/oder Freigeben der Sensoreinrichtung gleichzeitig ein Reinigen der Sensoreinrichtung möglich.
Zur Anordnung und/oder Anbringung der Sensoreinrichtung an dem Zugfahrzeug oder an der Halterung bieten sich verschiedene Positionen an. Vorteilhaft ist die Sensoreinrichtung aber in enger räumlicher Nähe zu der Kupplungskugel an dem Zugfahrzeug oder an der Halterung angebracht oder anbringbar, sodass auch das Kupplungsschloss im gekuppelten Zustand in enger räumlicher Nähe zu der Sensoreinrichtung angeordnet ist. Die Position, an der die Sensoreinrichtung angeordnet ist, bestimmt insbesondere auch den Oberflächenbereich des Kupplungsschlosses, der mittels der Sensoreinrichtung abgetastet werden kann.
Gemäß einer Ausgestaltung der Anhängerkupplung ist ein an der Halterung oder an dem Zugfahrzeug befestigter oder befestigbarer und vorzugsweise die Sensoreinrichtung umfassender elektrischer Steckverbinder vorgesehen, der insbesondere elektrische Kontakte aufweist. Bevorzugt ist an die elektrischen Kontakte des Steckverbinders wenigstens eine elektrische Komponente des Anhängerfahrzeugs elektrisch anschließbar. Insbesondere ist die Sensoreinrichtung in den Steckverbinder integriert. Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass die Sensoreinrichtung nicht separat montiert werden muss, da ein Steckverbinder in der Regel ohnehin an dem Zugfahrzeug oder an der Halterung zu montieren ist. Somit kann Montageaufwand eingespart werden. Ferner sind die elektrischen Kontakte des Steckverbinders in der Regel ohnehin mit der Elektrik des Zugfahrzeugs zu verbinden, sodass eine elektrische Verbindung der Sensoreinrichtung mit der Auswerteeinrichtung wenig zusätzlichen Arbeitsaufwand verursacht. Der Steckverbinder umfasst bevorzugt ein Gehäuse, in dem insbesondere die Sensoreinrichtung angeordnet ist. Somit kann die Sensoreinrichtung durch das Gehäuse des Steckverbinders geschützt werden. Vorteilhaft umfasst der Steckverbinder das Schutzelement und/oder die Reinigungsvorrichtung. Somit ist ein insgesamt kompakter Aufbau erzielbar, der insbesondere nicht mehr oder nicht viel mehr Bauraum in Anspruch nimmt als ein herkömmlicher Steckverbinder ohne Sensoreinrichtung. Das Schutzelement kann z. B. bewegbar an dem Gehäuse gelagert oder bewegbar mit diesem verbunden sein. Vorzugsweise ist der Steckverbinder mittels seines Gehäuses an der Halterung oder an dem Zugfahrzeug befestigt oder befestigbar. Der Steckverbinder ist bevorzugt als Steckdose ausgebildet, die auch als Anhängersteckdose bezeichnet wird.
Die wenigstens eine elektrische Komponente des Anhängerfahrzeugs umfasst bevorzugt eine Beleuchtung. Diese Beleuchtung weist z. B. ein oder mehrere Rücklichter und/oder ein oder mehrere Blinklichter und/oder eine Nebelschlussleuchte und/oder ein oder mehrere andere elektrische Leuchtelemente auf. Zusätzlich oder alternativ kann die wenigstens eine elektrische Komponente auch andere elektrische Bauelemente und/oder Baugruppen umfassen.
Vorteilhaft ist ein elektrischer Gegensteckverbinder vorgesehen, der insbesondere elektrische Kontakte aufweist und unter Ausbildung einer Steckverbindung mit dem Steckverbinder zusammengesteckt werden kann. Im zusammengesteckten Zustand von Steckverbinder und Gegensteckverbinder stehen insbesondere die elektrischen Kontakte des Steckverbinders mit den elektrischen Kontakten des Gegensteckverbinders elektrisch in Verbindung. Die wenigstens eine elektrische Komponente ist vorteilhaft mit den elektrischen Kontakten des Gegensteckverbinders elektrisch verbunden. Im getrennten Zustand von Steckverbinder und Gegensteckverbinder sind insbesondere die elektrischen Kontakte des Steckverbinders von den elektrischen Kontakten des Gegensteckverbinders elektrisch getrennt. Der Gegensteckverbinder ist vorzugsweise als Stecker ausgebildet, der auch als Anhängerstecker bezeichnet wird.
Bevorzugt erfolgt ein Abdecken der Sensoreinrichtung mit dem Schutzelement im Rahmen eines Trennens von Steckverbinder und Gegensteckverbinder. Im getrennten Zustand von Steckverbinder und Gegensteckverbinder ist die Sensoreinrichtung insbesondere mit dem Schutzelement abgedeckt. Bevorzugt erfolgt ein Freigeben der Sensoreinrichtung im Rahmen des Zusammensteckens von Steckverbinder und Gegensteckverbinder. Im zusammengesteckten Zustand von Steckverbinder und Gegensteckverbinder ist die Sensoreinrichtung insbesondere nicht mit dem Schutzelement abgedeckt, sodass diese den Oberflächenbereich des Kupplungsschlosses abtasten kann. Bevorzugt erfolgt die Reinigung der Sensoreinrichtung mittels der Reinigungsvorrichtung im Rahmen des Zusammensteckens und/oder des Trennens von Steckverbinder und Gegensteckverbinder.
Vorteilhaft ist in einer Wandung des Steckverbindergehäuses ein Loch vorgesehen, durch welches hindurch der Oberflächenbereich des Kupplungsschlosses mittels der Sensoreinrichtung abtastbar ist. Insbesondere fluchtet das Loch mit der Sensoreinrichtung. Bevorzugt erstreckt sich das Loch als Durchgangsloch durch die Wandung des Gehäuses hindurch. Beispielsweise ist das Loch mit dem Schutzelement abdeckbar oder verschließbar. In diesem Fall wird beim Abdecken oder Verschließen des Lochs mit dem Schutzelement bevorzugt auch die Sensoreinrichtung mit dem Schutzelement abgedeckt.
Die Sensoreinrichtung kann an das Loch angrenzen, in dieses eingreifen oder im Abstand zu diesem angeordnet sein. Das Loch ist z. B. ein freies Loch. Das Loch kann aber auch mit einer Scheibe verschlossen sein, die insbesondere aus einem Material besteht, durch welches hindurch eine Abtastung des Oberflächenbereichs mittels der Sensoreinrichtung möglich ist. Ein solches Material kann als durchlässiges oder transparentes Material bezeichnet werden, wobei sich die Durchlässigkeit oder Transparenz auf das Abtastsignal bezieht, welches von der Sensoreinrichtung zur Abtastung des Oberflächenbereichs empfangbar ist. Handelt es sich bei dem Abtastsignal um ein optisches Signal, so ist die Scheibe vorteilhaft für dieses optische Signal durchlässig oder transparent. Die Scheibe ist insbesondere in das Loch eingesetzt. Vorzugsweise wird die Scheibe der Sensoreinrichtung zugerechnet. Somit kann ein Abdecken der Sensoreinrichtung mit dem Schutzelement und/oder der Reinigungsvorrichtung ein Abdecken der Scheibe mit dem Schutzelement und/oder der Reinigungsvorrichtung sein oder umfassen. Ferner kann ein Reinigen der Sensoreinrichtung mittels der Reinigungsvorrichtung ein Reinigen der Scheibe mittels der Reinigungsvorrichtung sein oder umfassen.
Gemäß einer ersten Alternative umfasst das Steckverbindergehäuse einen ersten Gehäuseteil und einen relativ zu diesem bewegbaren, insbesondere drehbaren, und vorzugsweise das Schutzelement und/oder die Reinigungsvorrichtung aufweisenden oder bildenden zweiten Gehäuseteil. Somit ist durch Bewegen, insbesondere durch Drehen, des zweiten Gehäuseteils relativ zu dem ersten Gehäuseteil die Sensoreinrichtung mit dem Schutzelement abdeckbar und/oder mittels der Reinigungsvorrichtung reinigbar. Das zweite Gehäuseteil ist z. B. ringförmig ausgebildet. Insbesondere ist das zweite Gehäuseteil mit dem Loch versehen, sodass durch Bewegen, insbesondere durch Drehen, des zweiten Gehäuseteils relativ zu dem ersten Gehäuseteil das Loch aus seiner mit der Sensoreinrichtung fluchtenden Lage heraus bewegbar ist. Das zweite Gehäuseteil weist vorteilhaft eine Wandung auf, wobei die Wandung das Schutzelement und/oder die Reinigungsvorrichtung umfasst oder bildet und/oder wobei in der Wandung das Loch vorgesehen ist. Vorzugsweise ist der Steckverbinder mittels seines ersten Gehäuseteils an der Halterung oder an dem Zugfahrzeug befestigt oder befestigbar.
Gemäß einer zweiten Alternative umfasst der Steckverbinder einen vorzugsweise das Schutzelement und/oder die Reinigungsvorrichtung aufweisenden Deckel, mit welchem insbesondere die elektrischen Kontakte abdeckbar sind. Ein Deckel ist in der Regel ohnehin vorgesehen, um die elektrischen Kontakte des Steckverbinders vor Umwelteinflüssen zu schützen. Somit ist es möglich, durch Abdecken der Kontakte des Steckverbinders mit dem Deckel auch die Sensoreinrichtung mit dem Schutzelement abzudecken und/oder mittels der Reinigungsvorrichtung zu reinigen. Bevorzugt wird durch das Abdecken der Kontakte des Steckverbinders mit dem Deckel auch das Loch abgedeckt oder verschlossen, sofern dieses Loch vorhanden ist. Das Schutzelement und/oder die Reinigungsvorrichtung ist z. B. als ein in Richtung des Gehäuses vorstehender Bereich des Deckels ausgebildet oder an einem in Richtung des Gehäuses vorstehenden Bereich des Deckels vorgesehen.
Die Halterung ist bevorzugt heckseitig an dem Zugfahrzeug befestigt oder befestigbar. Insbesondere ist die Halterung am Fahrwerk oder am Fahrzeugaufbau des Zugfahrzeugs, beispielsweise an einem hinteren Querträger des Zugfahrzeugs, befestigt oder befestigbar. Die Halterung kann dauerhaft mit dem Zugfahrzeug verbunden oder von diesem abnehmbar sein. Ferner ist es möglich, die Halterung bewegbar, insbesondere schwenkbar, an dem Zugfahrzeug zu befestigen. Die Halterung ist bevorzugt als Stange ausgebildet, die auch als Kupplungsstange bezeichnet wird. Beispielsweise ist diese Stange gekrümmt ausgebildet. Die Kupplungskugel bildet bevorzugt ein freies Ende der Halterung. Vorzugsweise weist die Kupplungskugel in Zugfahrzeughochrichtung nach oben. Das Anhängerfahrzeug weist insbesondere eine Deichsel auf, wobei das Kupplungsschloss bevorzugt an einem freien Ende der Deichsel sitzt oder dieses bildet. Dieses freie Ende bildet insbesondere ein vorderes Ende der Deichsel. Ferner können elektrische Leitungen entlang der Deichsel verlegt sein, die einerseits mit der wenigstens einen elektrischen Komponente des Anhängerfahrzeugs und andererseits mit dem Gegensteckverbinder, insbesondere mit den elektrischen Kontakten des Gegensteckverbinders, elektrisch verbunden sind.
Der Oberflächenbereich des Kupplungsschlosses kann mittels der Sensoreinrichtung ein- oder mehrdimensional, vorzugsweise zweidimensional, abgetastet werden. Beispielsweise kann der Oberflächenbereich des Kupplungsschlosses mittels der Sensoreinrichtung akustisch, z. B. durch Ultraschall, abgetastet werden. Eine höhere Auflösung ist in der Regel aber mit einer optischen Abtastung erzielbar. Bevorzugt ist daher der Oberflächenbereich des Kupplungsschlosses mittels der Sensoreinrichtung optisch abtastbar. Die Sensoreinrichtung umfasst insbesondere eine optische Bilderfassungseinrichtung, mittels welcher Bilder des Oberflächenbereichs aufnehmbar sind. Dies hat den Vorteil, dass keine zusätzlichen Reflektoren an dem Kupplungsschloss montiert werden müssen. Optional soll das Montieren zusätzlicher Reflektoren an dem Kupplungsschloss aber möglich sein. Die von der Sensoreinrichtung abgegebenen oder abgebbaren Signale umfassen somit vorzugsweise Bilddaten der aufgenommenen Bilder. Beispielsweise weist die Bilderfassungseinrichtung und/oder die Sensoreinrichtung eine Kamera auf oder ist als solche ausgebildet. Insbesondere umfasst die Bilderfassungseinrichtung und/oder Sensoreinrichtung eine oder wenigstens eine zweidimensionale Sensorfläche, mittels welcher der Oberflächenbereich des Kupplungsschlosses optisch erfassbar und dadurch die Bilder aufnehmbar sind. Die Bilder sind vorzugsweise mehrdimensionale, insbesondere zweidimensionale, Bilder. Insbesondere umfassen die von der Sensoreinrichtung abgegebenen oder abgebbaren Signale mehrdimensionale, insbesondere zweidimensionale, Bilddaten der aufgenommenen Bilder. Die Auswerteeinrichtung kann vorteilhaft eine Bildauswertung durchführen und dadurch die Lageänderung des Kupplungsschlosses relativ zu der Halterung und/oder dem Zugfahrzeug ermitteln.
In einem einfachen Fall kann als Abtastsignal das Licht der Umgebung genutzt werden. Bevorzugt umfasst die Sensoreinrichtung als Signalgeber aber ein Beleuchtungsmittel, mittels welchem der Oberflächenbereich beleuchtet wird oder werden kann. Das von dem Beleuchtungsmittel abgegebene Licht bildet in diesem Sinne das Abtastsignal. Vorzugsweise wird das von dem Beleuchtungsmittel abgegebene Licht von dem Oberflächenbereich reflektiert und dann mittels der Sensoreinrichtung erfasst. Dies bietet den Vorteil, dass die Sensoreinrichtung den Oberflächenbereich auch bei schlechten äußeren Lichtverhältnissen und/oder Dunkelheit mit ausreichender Genauigkeit abtasten kann. Das Beleuchtungsmittel umfasst z. B. wenigstens einen Laser oder wenigstens eine Leuchtdiode. Beispielsweise kann die Sensoreinrichtung nach dem Prinzip einer optischen Computermaus arbeiten. Vorteilhaft umfasst die Sensoreinrichtung einen so genannten Maussensorchip.
Der Oberflächenbereich bildet insbesondere einen Bereich der Außenfläche des Kupplungsschlosses. Sollte der Oberflächenbereich des Kupplungsschlosses ein unzureichendes Reflektionsvermögen für das Abtastsignal aufweisen, können die reflektierenden Eigenschaften des Oberflächenbereichs z. B. durch eine besondere Lackierung und/oder durch das Anbringen von einem oder mehreren Aufklebern verbessert werden. Ferner ist es möglich, in dem Oberflächenbereich eine Markierung für einen Referenzpunkt vorzusehen, die auch als Nullpunktmarkierung bezeichnet werden kann.
Mittels der Auswerteeinrichtung ist insbesondere ein Knickwinkel der Anhängerkupplung und/oder des Gespanns ermittelbar. Der Knickwinkel ist insbesondere der Winkel, der zwischen den Längsachsen von Zugfahrzeug und Anhängerfahrzeug eingeschlossen wird, insbesondere in einer zur Zugfahrzeughochachse senkrechten Ebene. Bevorzugt ist mittels der Sensoreinrichtung eine Drehung oder Verdrehung des Kupplungsschlosses relativ zu der Halterung um eine durch den Mittelpunkt der Kupplungskugel hindurch verlaufende Hochachse ermittelbar, die sich vorzugsweise in Richtung der Zugfahrzeughochachse erstreckt. Aus dieser Drehung oder Verdrehung ist mittels der Auswerteeinrichtung insbesondere der Knickwinkel bestimmbar. Bevorzugt ist der Abstand zwischen der Sensoreinrichtung und dem Oberflächenbereich des Kupplungsschlosses relativ konstant, insbesondere bei einer Drehung des Kupplungsschlosses um die Hochachse.
Das Kupplungsschloss umfasst bevorzugt eine Kugelpfanne, in der die Kupplungskugel gelagert werden kann. Im gekuppelten Zustand ist die Kupplungskugel insbesondere in der Kugelpfanne gelagert. Vorteilhaft umfasst das Kupplungsschloss ein Klemmstück, mittels welchem die Kupplungskugel in der Kugelpfanne formschlüssig gesichert werden kann. Im gekuppelten Zustand ist die Kupplungskugel in der Kugelpfanne insbesondere formschlüssig mittels des Klemmstücks gesichert. Vorteilhaft drückt das Klemmstück im gekuppelten Zustand die Kupplungskugel in die Kugelpfanne. Bevorzugt ist das Klemmstück durch ein Betätigungselement betätigbar, welches beispielsweise als bewegbar, insbesondere schwenkbar, an dem Kupplungsschloss gelagerter Hebel ausgebildet ist.
Durch die berührungslose Abtastung des Oberflächenbereichs mittels der Sensoreinrichtung kann eine Verfälschung der von dem Sensor abgegebenen Signale durch mechanischen Schlupf verhindert werden. Ferner wird die Sensoreinrichtung durch die Reinigungsvorrichtung und/oder das Schutzelement resistenter gegenüber Verschmutzungen. Insbesondere ermöglicht die Integration des Schutzelements und/oder der Reinigungsvorrichtung in den Steckverbinder eine kostengünstige Realisierung der Anhängerkupplung, da keine Nachbearbeitungsschritte an der Kupplungskugel und/oder an der Kugelpfanne des Kupplungsschlosses erforderlich sind.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen:
1 eine schematische Draufsicht auf ein Gespann aus einem Zugfahrzeug und einem Anhängerfahrzeug, welches mittels einer Anhängerkupplung gemäß einer ersten Ausführungsform mit dem Zugfahrzeug verbunden ist,
2 eine schematische Schnittansicht der Anhängerkupplung gemäß der ersten Ausführungsform,
3 eine schematische, perspektivische Ansicht eines Steckverbinders der Anhängerkupplung gemäß der ersten Ausführungsform bei abgenommenem Deckel,
4 eine schematische, perspektivische Ansicht des Steckverbinders nach 3 bei aufgesetztem Deckel,
5 eine schematische, perspektivische Ansicht eines Steckverbinders einer Anhängerkupplung gemäß einer zweiten Ausführungsform bei freigegebener Sensoreinrichtung,
6 eine schematische, perspektivische Ansicht des Steckverbinders nach 5 im abgedeckten Zustand der Sensoreinrichtung,
7 eine schematische Seitenansicht einer Anhängerkupplung gemäß einer dritten Ausführungsform,
8 eine schematische Seitenansicht einer Anhängerkupplung gemäß einer vierten Ausführungsform und
9 eine schematische Seitenansicht einer Anhängerkupplung gemäß einer fünften Ausführungsform.
Aus 1 ist eine Draufsicht auf ein aus einem Zugfahrzeug 1 und einem Anhängerfahrzeug 2 gebildetes Gespann 3 ersichtlich, wobei das Zugfahrzeug 1 über eine Anhängerkupplung 4 gelenkig mit dem Anhängerfahrzeug 2 verbunden ist. Die gewöhnliche Vorwärtsfahrtrichtung des Gespanns 3 ist mit dem Bezugszeichen 5 gekennzeichnet. Die Anhängerkupplung 4 umfasst eine mit dem Fahrzeugaufbau oder Fahrgestell 6 des Zugfahrzeugs 1 starr verbundene Kupplungsstange 7. Ferner ist an einer Deichsel 8 des Anhängerfahrzeugs 2 ein Kupplungsschloss 9 befestigt, welches der Anhängerkupplung zugerechnet werden kann. Das Kupplungsschloss 9 umfasst eine Kugelpfanne 10, in der eine schematisch dargestellte Kupplungskugel 11 sitzt, die an einem in Fahrtrichtung 5 hinteren Ende der Kupplungsstange 7 angeordnet ist. Die Kupplungsstange 7 bildet in dieser Hinsicht eine Halterung für die Kupplungskugel 11. Ferner bildet das Kupplungsschloss 9 ein in Fahrtrichtung 5 vorderes Ende der Deichsel 8.
Der Winkel α zwischen der Längsachse 12 des Zugfahrzeugs 1 und der Längsachse 13 des Anhängerfahrzeugs 2 bildet den so genannten Knickwinkel oder Gespannwinkel. Der Knickwinkel α liegt insbesondere in einer zur Fahrzeughochrichtung 14 des Zugfahrzeugs 1 senkrechten Ebene, wobei die Fahrzeughochrichtung 14 in 1 senkrecht zur Zeichenebene verläuft.
Aus 2 ist eine geschnittene Ansicht der Anhängerkupplung 4 entlang der Längsachse 12 und in Fahrzeughochrichtung 14 ersichtlich. Zur Erfassung des Knickwinkels α ist in einem an der Kupplungsstange 7 befestigten Steckverbinder 15 eine Sensoreinrichtung 16 angeordnet, mittels welcher ein Oberflächenbereich 17 des Kupplungsschlosses 9 optisch abgetastet wird. Der Steckverbinder 15 umfasst ein an der Kupplungsstange 7 befestigtes Gehäuse 18, in dessen Wandung 19 ein durchgehendes Loch 20 vorgesehen ist, durch welches hindurch der Oberflächenbereich 17 mittels der Sensoreinrichtung 16 abgetastet wird. Die Sensoreinrichtung 16 umfasst dazu eine Kamera 21, mittels welcher Bilder des Oberflächenbereichs 17 aufgenommen werden. Ferner umfasst die Sensoreinrichtung 16 ein Beleuchtungsmittel 22, mittels welchem der Oberflächenbereich 17 beleuchtet wird. Die Sensoreinrichtung 16 ist über elektrische Leitungen 23 mit einer im Zugfahrzeug 1 angeordneten Auswerteeinrichtung 24 elektrisch verbunden und gibt an diese über die elektrischen Leitungen 23 elektrische Signale 25 ab, die Bilddaten der von der Kamera 21 aufgenommenen Bilder umfassen.
Gemäß 2 ist die Kupplungskugel 11 einstückig mit der Kupplungstange 7 ausgebildet. Ferner verläuft durch den Kugelmittelpunkt 27 der Kupplungskugel 11 eine sich in Fahrzeughochrichtung 14 des Zugfahrzeugs 1 erstreckende Hochachse 26. Die Kupplungskugel 11 sitzt in der Kugelpfanne 10 und ist in dieser mittels eines betätigbaren Klemmstücks 28 formschlüssig gesichert. Die in dem Kupplungsschloss 9 vorgesehene und durch die Kugelpfanne 10 sowie durch das Klemmstück 28 begrenzte Ausnehmung, in welcher die Kupplungskugel 11 sitzt, ist mit dem Bezugszeichen 29 gekennzeichnet und weist konkave Lagerflächen 30 und 31 auf, von denen die Fläche 30 eine Lagerfläche der Kugelpfanne 10 und die Fläche 31 eine Lagerfläche des Klemmstücks 28 beschreibt, welches dem Kupplungsschloss 9 zuzurechnen ist. Ferner umfasst die Kupplungskugel 11 eine konvexe Lagerfläche 32, welche mit den Lagerflächen 30 und 31 in Berührung steht. Die einander berührenden Flächen 30, 31 und 32 von Kupplungsschloss 9 und Kupplungskugel 11 sind alle als Kugelflächen ausgebildet, sodass eine Verdrehung, insbesondere eine beliebige oder jedwede Verdrehung, des Kupplungsschlosses 9 um den Kugelmittelpunkt 27 der Kupplungskugel 11 relativ zu dieser möglich ist. Die Anhängerkupplung 4 bildet in diesem Sinne ein Kugelgelenk.
Aus 3 ist eine perspektivische Ansicht des Steckverbinders 15 ersichtlich, der mehrere elektrische Kontakte 33 umfasst, die mit Rücklichtern 34, Blinklichtern 35, Bremslichtern 36 und einer Nebelschlussleuchte 37 des Anhängerfahrzeugs 2 elektrisch verbunden werden können (siehe 1). Die elektrischen Kontakte 33 sind an einer Stirnseite 44 des Gehäuses 18 angeordnet und von außen zugängig, so dass ein Gegensteckverbinder des Anhängerfahrzeugs 2 mit dem Steckverbinder 15 zusammengesteckt werden kann. Ist der Gegensteckverbinder nicht mit dem Gegensteckverbinder 15 zusammengesteckt, können die elektrischen Kontakte 33 zum Schutz vor Verunreinigungen mit einem Deckel 38 abgedeckt werden, der schwenkbar an dem Gehäuse 18 gelagert ist. Der Steckverbinder 15 umfasst ein Schutzelement 39, welches gemäß der ersten Ausführungsform als Vorsprung an dem Deckel 38 ausgebildet ist. Wird der Deckel 38 zum Abdecken der Kontakte 33 auf die Stirnseite 44 des Gehäuses 18 aufgesetzt, wird das Loch 20 und damit gleichzeitig die Sensoreinrichtung 16 abgedeckt. Auf seiner im aufgesetzten Zustand der Sensoreinrichtung 16 zugewandten Innenseite ist an dem Schutzelement 39 eine Bürste 40 vorgesehen, mittels welcher die Sensoreinrichtung 16 beim Aufsetzen und Abnehmen des Deckels 38 gereinigt wird. Die Bürste 40 bildet in diesem Sinne eine Reinigungsvorrichtung. In 4 ist der Steckverbinder 15 mit aufgesetztem Deckel 38 gezeigt, wobei ersichtlich ist, dass das Loch 20 mit dem Schutzelement 39 abgedeckt ist.
Aus 5 ist ein Steckverbinder 15 einer Anhängerkupplung gemäß einer zweiten Ausführungsform ersichtlich, wobei zu der ersten Ausführungsform identische oder ähnliche Merkmale mit denselben Bezugszeichen wie bei der ersten Ausführungsform bezeichnet sind. Das Gehäuse 18 des Steckverbinders 15 umfasst einen an der Kupplungsstange befestigten ersten Gehäuseteil 41 und einen zweiten Gehäuseteil 42, der relativ zu dem ersten Gehäuseteil 41 in Richtung des Pfeils 43 um eine Drehachse 45 drehbar ist. Die Drehachse 45 bildet bevorzugt eine Mittellängsachse des Steckverbinders 15. Das Loch 20 ist in der Wandung 46 des zweiten Gehäuseteils 42 vorgesehen und fluchtet gemäß 5 mit der Sensoreinrichtung 16, sodass diese betriebsbereit ist. Wird der zweite Gehäuseteil 42 in Richtung des Pfeils 43 relativ zu dem ersten Gehäuseteil 41 gedreht, so wird das Loch 20 aus seiner mit der Sensoreinrichtung 16 fluchtenden Lage herausgebracht, sodass die Sensoreinrichtung 16 von der Wandung 46 des zweiten Gehäuseteils 42 abgedeckt wird, was aus 6 ersichtlich ist. Die Wandung 46 des zweiten Gehäuseteils 42 bildet in diesem Sinne das Schutzelement zum Abdecken der Sensoreinrichtung. Ausgehend von dem in 6 gezeigten Zustand muss der zweite Gehäuseteil 42 zum Zusammenstecken des Steckverbinders 15 mit einem Gegensteckverbinder bevorzugt in Gegenrichtung des Pfeils 43 gedreht werden, sodass die Sensoreinrichtung 16 beim Zusammenstecken von Steckverbinder 15 und Gegensteckverbinder automatisch freigegeben wird. Vorteilhaft wird beim Trennen von Steckverbinder 15 und Gegensteckverbinder der zweite Gehäuseteil 42 in Richtung des Pfeils 43 zurückgedreht, entweder manuell oder automatisch. Ferner kann an der Innenseite der Wandung 46 des zweiten Gehäuseteils 42 eine Bürste vorgesehen sein, mit welcher die Sensoreinrichtung 16 durch Drehen des zweiten Gehäuseteils 42 gereinigt wird. Der bei der ersten Ausführungsform vorhandene Vorsprung am Deckel 38 kann vorhanden sein oder entfallen. Ist der Vorsprung vorhanden, kann er z. B. dazu dienen, das Loch 20 in der aus 6 ersichtlichen Lage abzudecken.
Abgesehen von diesen Unterschieden stimmt die zweite Ausführungsform mit der ersten Ausführungsform überein, sodass zur weiteren Beschreibung der zweiten Ausführungsform auf die Beschreibung der ersten Ausführung verwiesen wird. Insbesondere kann der Steckverbinder gemäß der zweiten Ausführungsform den Steckverbinder gemäß der ersten Ausführungsform ersetzen.
Aus den 7 bis 9 sind zusätzliche Ausführungsformen der Anhängerkupplung 4 ersichtlich, wobei zu der ersten Ausführungsform ähnliche oder identische Merkmale mit denselben Bezugszeichen wie bei der ersten Ausführungsform bezeichnet sind. Im Unterschied zu den ersten beiden Ausführungsformen ist bei den zusätzlichen Ausführungsformen die Sensoreinrichtung 16 nicht in den Steckverbinder 15 integriert, der somit durch einen herkömmlichen Steckverbinder gebildet sein kann. Gemäß der aus 7 ersichtlichen dritten Ausführungsform ist die Sensoreinrichtung 16 heckseitig am Zugfahrzeug 1 angeordnet, insbesondere auf Höhe der Kupplungskugel 11 und/oder des Kupplungsschlosses 9. Gemäß der aus 8 ersichtlichen vierten Ausführungsform ist die Sensoreinrichtung 16 unterhalb der Kupplungskugel 11 an der Kupplungsstange 7 angeordnet. Entsprechendes gilt für die aus 9 ersichtliche fünfte Ausführungsform der Anhängerkupplung, wobei die Position der Sensoreinrichtung 16 gegenüber der vierten Ausführungsform um die Hochachse 26 verdreht ist. Durch die unterschiedlichen Anordnungen der Sensoreinrichtung 16 werden bei den zusätzlichen Ausführungsformen unterschiedliche Oberflächenbereiche 17 des Kupplungsschlosses 9 mittels der Sensoreinrichtung 16 abgetastet. Bei jeder der zusätzlichen Ausführungsformen kann ein Schutzelement zum Abdecken der Sensoreinrichtung 16 und/oder eine Reinigungsvorrichtung zum Reinigen der Sensoreinrichtung 16 vorgesehen sein, wobei dieses Schutzelement und/oder diese Reinigungsvorrichtung insbesondere nicht in den Steckverbinder 16 integriert ist. Abgesehen von diesen Unterschieden stimmen die zusätzlichen Ausführungsformen gemäß der 7 bis 9 im Wesentlichen mit der ersten Ausführungsform überein, sodass zur weiteren Beschreibung der zusätzlichen Ausführungsformen auf die Beschreibung der ersten Ausführungsform verwiesen wird.
Bezugszeichenliste

1: Zugfahrzeug
2: Anhängerfahrzeug
3: Gespann
4: Anhängerkupplung
5: Fahrtrichtung des Gespanns
6: Fahrgestell/Fahrzeugaufbau des Zugfahrzeugs
7: Kupplungsstange/Halterung
8: Deichsel des Anhängerfahrzeugs
9: Kupplungsschloss
10: Kugelpfanne
11: Kupplungskugel
12: Längsachse des Zugfahrzeugs
13: Längsachse des Anhängerfahrzeugs
14: Hochachse des Zugfahrzeugs
15: Steckverbinder
16: Sensoreinrichtung
17: Oberflächenbereich
18: Gehäuse des Steckverbinders
19: Wandung des Steckverbindergehäuses
20: Loch im Gehäuse des Steckverbinders
21: Kamera
22: Beleuchtungsmittel
23: elektrische Leitungen
24: Auswerteeinrichtung
25: elektrische Signale von Sensoreinrichtung
26: Hochachse
27: Mittelpunkt der Kupplungskugel
28: Klemmstück
29: Ausnehmung in Kupplungsschloss
30: Lagerfläche der Kugelpfanne
31: Lagerfläche des Klemmstücks
32: Lagerfläche der Kupplungskugel
33: elektrischer Kontakt
34: Rücklicht
35: Blinklicht
36: Bremslicht
37: Nebelschlussleuchte
38: Deckel des Steckverbinders
39: Vorsprung am Deckel/Schutzelement
40: Bürste/Reinigungsvorrichtung
41: erster Gehäuseteil
42: zweiter Gehäuseteil
43: Pfeil/Drehrichtung
44: Stirnseite des Gehäuses
45: Drehachse
46: Wandung des zweiten Gehäuseteils
α: Knickwinkel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102008040866 A1 [0003]
DE 102004025252 A1 [0008]

Claims

Anhängerkupplung für ein aus einem Zugfahrzeug (1) und einem Anhängerfahrzeug (2) gebildetes Gespann (3), mit einer Kupplungskugel (11), die mit einem an dem Anhängerfahrzeug (2) befestigten Kupplungsschloss (9) kuppelbar ist, einer die Kupplungskugel (11) tragenden und an dem Zugfahrzeug (1) befestigbaren Halterung (7) und einer Sensoreinrichtung (16), mittels welcher ein Oberflächenbereich (17) des Kupplungsschlosses (9) berührungsfrei abtastbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (16) außerhalb von Kupplungskugel (11) und Kupplungsschloss (9) an der Halterung (7) oder an dem Zugfahrzeug (1) angebracht oder anbringbar ist.
Anhängerkupplung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen an der Halterung (7) oder an dem Zugfahrzeug (1) befestigbaren und die Sensoreinrichtung (16) umfassenden, elektrischen Steckverbinder (15).
Anhängerkupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Steckverbinder (19) ein Gehäuse (18) umfasst, in dem die Sensoreinrichtung (16) angeordnet ist, wobei in einer Wandung (19; 46) des Gehäuses (18) ein mit der Sensoreinrichtung (16) fluchtendes Loch (20) vorgesehen ist, durch welches hindurch der Oberflächenbereich (17) des Kupplungsschlosses (9) mittels der Sensoreinrichtung (16) abtastbar ist.
Anhängerkupplung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Steckverbinder (15) ein Schutzelement (39; 46) umfasst, mittels welchem die Sensoreinrichtung (16) abdeckbar ist.
Anhängerkupplung nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Loch (20) mit dem Schutzelement (39) abdeckbar oder verschließbar ist.
Anhängerkupplung nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (18) einen ersten Gehäuseteil (41) und einen relativ zu diesem drehbaren, das Schutzelement (46) aufweisenden oder bildenden und mit dem Loch (20) versehenen zweiten Gehäuseteil (42) umfasst, sodass durch Drehen des zweiten Gehäuseteils (42) das Loch (20) aus seiner mit der Sensoreinrichtung (16) fluchtenden Lage heraus bewegbar ist.
Anhängerkupplung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Steckverbinder (15) einen das Schutzelement (39) aufweisenden Deckel (38) umfasst, mit welchem elektrische Kontakte (33) des Steckverbinders (15) abdeckbar sind.
Anhängerkupplung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Schutzelement (39; 46) eine Reinigungsvorrichtung (40) kombiniert ist, mittels welcher die Sensoreinrichtung (16) gereinigt werden kann.