DE102013201057A1

DE102013201057A1 - Method for detecting articulation angle between trailer and e.g. passenger car, involves determining whether angle rotation of code carrier is varied, for detecting change in angle rotation position of code carrier

Info

Publication number: DE102013201057A1
Application number: DE201310201057
Authority: DE
Inventors: Philipp Reinisch; Moritz Werling
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2013-01-23
Filing date: 2013-01-23
Publication date: 2014-07-24

Abstract

The method involves applying magnetic field on a code carrier between coupling unit and inductive sensors symmetrically. The eddy currents of coupling unit and code carrier are reacted upon a resonant circuit to obtain angle-adjusting magnetic field pattern and eddy currents. The obtained angle-adjusting magnetic field pattern and eddy currents are compared to determine whether angle rotation of code carrier is varied with applied eddy currents and magnetic field characteristics for detecting change in angle rotation position of code carrier. An independent claim is included for device for detecting articulation angle between trailer and tractor vehicle.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln des Knickwinkels zwischen einem Zugfahrzeug und einem Anhänger an einer aus einem dem Zugfahrzeug zugeordneten Kupplungsteil und einem dem Anhänger zugeordneten Kupplungsteil bestehenden Anhängerkupplung, an der eine induktiv arbeitende Sensoreinheit vorgesehen ist, welche im Zusammenwirken mit einem sog. Codeträger zumindest Änderungen der Drehwinkel-Position des Codeträgers gegenüber der Sensoreinheit zu erfassen in der Lage ist. Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.The invention relates to a method for determining the bending angle between a towing vehicle and a trailer on one of the towing vehicle associated coupling part and the trailer associated coupling part existing trailer hitch on which an inductively operating sensor unit is provided, which in cooperation with a so-called. Code carrier at least Changes in the rotational angle position of the code carrier relative to the sensor unit to detect is able. Furthermore, the invention relates to a device for carrying out the method according to the invention.

In der den nächstkommenden Stand der Technik bildenden DE 10 2005 045 195 A1 ist ein Winkelmesser zum Messen des sog. Knickwinkels an einem Gespann, bestehend aus einem Zugfahrzeug und einem mit diesem über eine Anhängerkupplung gekoppelten Anhänger, beschrieben. Neben dieser bekannten Vorrichtung zum Messen des Knickwinkels existieren selbstverständlich noch eine Vielzahl weiterer Winkelmessvorrichtungen zur Ermittlung des besagten Knickwinkels, dessen Größe beispielsweise ein den Fahrer beim Rückwärtsfahren des Gespanns im Lenken unterstützendes System benötigt. Die meisten dieser bekannten Messvorrichtungen enthalten relativ zueinander bewegbare Bauelemente und müssen daher nicht nur in aufwändiger Weise montiert und justiert werden, sondern sind auch oftmals störanfällig, Insbesondere aufgrund von an dieser Stelle unvermeidbarer Verschmutzung. Demgegenüber zuverlässiger sein kann der zitierte nächstkommende Stand der Technik, bei welchem ein beispielsweise magnetisch, induktiv oder kapazitiv arbeitender Codeträger vorgesehen ist, dessen dort sog. Codespur von einer Sensoreinheit erfasst wird. Jedoch kann auch hier eine aufwändige Montage und Justierung erforderlich sein.In the closest prior art forming DE 10 2005 045 195 A1 is a protractor for measuring the so-called kink angle on a trailer, consisting of a towing vehicle and a coupled thereto via a trailer hitch trailer described. In addition to this known device for measuring the kink angle, there are, of course, a large number of further angle measuring devices for determining said kink angle, the size of which, for example, requires a system assisting the driver in reversing the team in steering. Most of these known measuring devices contain relatively movable components and therefore not only have to be mounted and adjusted in a complex manner, but are also often prone to failure, in particular due to inevitable contamination at this point. In contrast, can be more reliable cited closest prior art, in which an example, magnetic, inductive or capacitive code carrier is provided, whose so-called. Code track is detected by a sensor unit. However, a complex assembly and adjustment may be required here.

Vorliegend soll daher ein demgegenüber weiter vereinfachtes Verfahren zum Ermitteln des Kickwinkels nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 aufgezeigt werden (= Aufgabe der vorliegenden Erfindung). Die Lösung dieser Aufgabe ist dadurch gekennzeichnet, dass ohne Vorsehen eines eigenständigen Codeträgers dasjenige Kupplungsteil als Codeträger fungiert, welches nicht von im wesentlichen rotationssymmetrischer Gestalt ist, während am anderen Kupplungsteil zumindest zwei induktive Sensoren vorgesehen sind, die mit Hilfe eines Schwingkreises elektromagnetische Felder aussenden, welche im als Codeträger fungierenden Kupplungsteil Wirbelströme hervorrufen, die auf die Schwingkreise zurückwirken, wobei aus den sich mit unterschiedlichen Drehwinkel-Positionen des Codeträger-Kupplungsteils ergebenden unterschiedlichen Wirbelströmen oder den daraus resultierenden charakteristischen Magnetfeldern in einer elektronischen Recheneinheit durch Vergleich mit zumindest einem sich für einen bekannten Knickwinkel einstellenden Magnetfeld-Muster oder Muster von Wirbelströmen auf die aktuelle Drehwinkel-Position geschlossen wird. Vorteilhafte Weiterbildungen sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind Inhalt der weiteren Ansprüche.In the present case, therefore, a further simplified method for determining the kick angle according to the preamble of claim 1 is to be shown (= object of the present invention). The solution to this problem is characterized in that, without providing a separate code carrier that one coupling part acts as code carrier, which is not of substantially rotationally symmetrical shape, while at the other coupling part at least two inductive sensors are provided which emit electromagnetic fields using a resonant circuit, which cause in the acting as a code carrier coupling part eddy currents, which act back on the resonant circuits, wherein from the different angular positions of the code carrier coupling part resulting different eddy currents or the resulting characteristic magnetic fields in an electronic processing unit by comparison with at least one for a known bending angle adjusting magnetic field pattern or pattern of eddy currents is closed to the current rotational angle position. Advantageous developments and an apparatus for carrying out the method according to the invention are content of the other claims.

Vereinfacht und in anderen Worten ausgedrückt sowie auf eine bevorzugte Ausführungsform reduziert wird vorliegend vorgeschlagen, zur Ermittlung des Knickwinkels zwischen dem Zugfahrzeug und dem Anhänger vorzugsweise in oder an der Anhängerkupplung des Zugfahrzeugs (beispielsweise Personenkraftwagens) mehrere (zumindest zwei) magnetische Sensoren (= Sensoreinheiten) bzw. auch als Sensoren fungierende Magnete geeignet zu verbauen und im Bedarfsfall elektrisch zu bestromen, so dass Magnetfelder entstehen. Die Ausbildung dieser von den Sensoren/Sensoreinheiten erzeugten Magnetfelder wird insbesondere auch von der auf die Anhängerkupplung des Zugfahrzeugs aufgesetzten Kupplungsklaue des Anhängers beeinflusst. Bei unter einem Knickwinkel von beispielsweise 0° angekuppeltem Anhänger (in diesem Fall beschreiben das Zugfahrzeug und der Anhänger eine gerade Linie) ergibt sich also im Zusammenwirken mit der Kupplungsklaue des Anhängers ein charakteristisches Magnetfeld, welches quasi den Innenaufbau der Kupplungsklaue beschreibt bzw. durch deren Innenaufbau geformt wird und mittels der genannten Sensoren in einer elektronischen Recheneinheit erfasst werden kann. In dieser elektronischen Recheneinheit ist nun zumindest ein Magnetfeld-Muster, welches sich mit einer gängigen Kupplungsklaue ergibt, für zumindest einen, ggf. auch für mehrere Knickwinkel und insbesondere für einen Knickwinkel von 0° hinterlegt. Durch rechnerischen Vergleich eines aktuell ermittelten Magnetfeld-Musters mit dem oder den hinterlegten Magnetfeld-Muster(n) kann dann auf verschiedene Weise ein Rückschluss auf den aktuellen Knickwinkel gezogen werden, wie im folgenden weiter erläutert wird.Simplified and in other words reduced and reduced to a preferred embodiment is proposed herein, for determining the bending angle between the towing vehicle and the trailer preferably in or on the trailer hitch of the towing vehicle (eg passenger car) several (at least two) magnetic sensors (= sensor units) or Also suitable as sensors magnets to install and energize if necessary, so that magnetic fields arise. The formation of these magnetic fields generated by the sensors / sensor units is particularly influenced by the attached to the trailer hitch of the tractor coupling claw of the trailer. When hitched at a bend angle of, for example, 0 ° trailer (in this case, the towing vehicle and the trailer describe a straight line) thus results in cooperation with the coupling claw of the trailer, a characteristic magnetic field, which describes quasi the internal structure of the clutch claw or through the internal structure is formed and can be detected by means of said sensors in an electronic processing unit. In this electronic processing unit, at least one magnetic field pattern, which results with a common clutch claw, is now stored for at least one, possibly also for a plurality of bending angles and in particular for a bending angle of 0 °. By computational comparison of a currently determined magnetic field pattern with the stored or the magnetic field pattern (s) can then be drawn in various ways a conclusion to the current kink angle, as will be further explained below.

Nach einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird zunächst ein Knickwinkel von 0° (Null Grad) oder zumindest von annähernd 0° hergestellt, indem das Zugfahrzeug den Anhänger über eine gewisse Wegstrecke in Fahrtrichtung nach vorne zieht, wobei die hierfür in einer oder der bereits genannten elektronischen Recheneinheit durchzuführende Abschätzung der geradlinigen Ausrichtung aus elektronisch ermittelbaren Daten des Zugfahrzeugs, nämlich dem Lenkwinkel von dessen lenkbaren Rädern zur Feststellung einer Geradeaus-Fahrt und der Raddrehzahl zur Feststellung der zurückgelegten Wegstrecke, einfach durchgeführt werden kann. Sobald mit ausreichender Genauigkeit (absolute Exaktheit ist nämlich nicht erforderlich) von einem eingestellten Knickwinkel von 0° ausgegangen werden kann, registriert die elektronische Recheneinheit das aktuelle Magnetfeld als Magnetfeld-Muster für einen Knickwinkel von 0° und speichert dieses ab, d. h. hinterlegt dieses für den aktuellen Fahrbetrieb. Im weiteren Fahrtverlauf wird ein sog. Tracking der sich mit unterschiedlichen Knickwinkeln einstellenden Magnetfelder durchgeführt, d. h. es wird quasi eine Spur der sich jeweils einstellenden Magnetfelder verfolgt und aus der Gestalt oder Lage des sich mit einem aktuellen Knickwinkel einstellenden Magnetfelds durch Vergleich mit dem bekannten hinterlegten und sich beim Knickwinkel von 0° einstellenden Magnetfeld-Muster verglichen und aus diesem elektronisch durchzuführenden Vergleich, bei dem sozusagen zwei unter einem Winkel, nämlich dem Knickwinkel, um die Rotationsachse der Anhängerkupplung gegeneinander verdrehte Magnetfelder verglichen werden, auf den aktuellen Knickwinkel geschlossen.According to a first embodiment of the present invention, an articulation angle of 0 ° (zero degrees) or at least approximately 0 ° is first produced by the towing vehicle pulling the trailer forward over a certain distance in the direction of travel, the one or the already mentioned electronic arithmetic unit to be performed estimation of the rectilinear alignment of electronically detectable data of the towing vehicle, namely the steering angle of the steerable wheels to determine a straight-ahead and the wheel speed to determine the distance traveled, can be easily performed. Once with sufficient accuracy (absolute accuracy is not required) of a set bending angle of 0 ° can be assumed, the electronic processing unit registers the current magnetic field as a magnetic field pattern for a bend angle of 0 ° and stores this, ie deposited this for the current driving operation. In the further course of the journey, a so-called tracking of magnetic fields which occur with different bending angles is carried out, that is to say a track of the respectively adjusting magnetic fields is tracked and from the shape or position of the magnetic field adjusting with a current bending angle by comparison with the known stored and are compared at the bending angle of 0 ° adjusting magnetic field pattern and from this electronic comparison to be made, in which so to speak two at an angle, namely the bending angle, around the axis of rotation of the trailer hitch against each other twisted magnetic fields are closed to the current kink angle.

Nach einer alternativen Ausführungsform, welche aber auch mit dem soeben erläuterten Tracking-Verfahren kombiniert werden kann, können für verschiedene Knickwinkel die sich jeweils mit üblichen Kupplungsklauen einstellenden Magnetfeld-Muster in der elektronischen Recheneinheit hinterlegt sein, so dass einfach durch direkten Vergleich eines sich mit einem aktuellen Knickwinkel einstellenden Magnetfelds mit den für verschiedene Knickwinkel hinterlegten Magnetfeld-Mustern bei ausreichender Anzahl von hinterlegten Mustern mit ausreichender Genauigkeit auf den aktuellen Knickwinkel geschlossen werden kann. Dabei ist es auch möglich, dass ein aktuell mit einem noch unbekannten Knickwinkel erfasstes Magnetfeld in der elektronischen Recheneinheit virtuell solange um die Rotationsachse der Anhängerkupplung gedreht wird, bis eine ausreichende Übereinstimmung mit einem für einen bestimmten Knickwinkel hinterlegten Magnetfeld-Muster festgestellt wird und es wird dann unter Berücksichtigung dieses virtuellen Verdrehwinkels ausgehend vom Knickwinkel für das als ausreichend übereinstimmend identifizierte Magnetfeld-Muster auf den aktuellen Knickwinkel geschlossen.According to an alternative embodiment, which however can also be combined with the just explained tracking method, the magnetic field patterns which are in each case set with the usual coupling claws can be stored in the electronic arithmetic unit for different bending angles, so that simply by direct comparison of one with one another current bending angle-adjusting magnetic field with the magnetic field patterns stored for different bending angles can be closed with sufficient accuracy on the current bending angle with sufficient number of stored patterns. It is also possible that a currently detected with a still unknown bending angle magnetic field in the electronic computing unit is virtually rotated as long as the axis of rotation of the trailer hitch until a sufficient match with a stored for a given bending angle magnetic field pattern is detected and it will taking into account this virtual twist angle, starting from the kink angle for the magnetic field pattern identified as sufficiently coincident, to the current kink angle.

Im übrigen kann auch für das zuerst erläuterte „reine” Tracking-Verfahren eine Genauigkeits-Steigerung erzielt werden, wenn mit Erreichen eines Knickwinkels von 0° das sich dabei einstellende Magnetfeld mit einem für diesen Knickwinkel hinterlegten Magnetfeld-Muster abgeglichen wird. Dabei können in der besagten elektronischen Recheneinheit auch verschiedene sich bei einem Knickwinkel von 0° mit unterschiedlichen gängigen Bauarten von Kupplungsklauen einstellende Magnetfelder-Muster hinterlegt sein.Incidentally, an accuracy increase can also be achieved for the "pure" tracking method explained at the outset, when, when a bending angle of 0 ° is reached, the magnetic field which occurs is matched with a magnetic field pattern stored for this bending angle. In this case, various magnetic field patterns can also be deposited in the said electronic processing unit at a bend angle of 0 ° with different common types of coupling claws.

Ausdrücklich sei darauf hingewiesen, dass zuvor für die ausführliche Erläuterung der Erfindung zwar von zu erfassenden Magnetfeldern und registrierten oder hinterlegten Magnetfeld-Mustern gesprochen wurde, dass jedoch die konkret zu erfassenden und/oder hinterlegten Daten lediglich eine repräsentative Größe für das Magnetfeld darstellen. Anstelle des Magnetfelds können somit auch Angaben über den Wirbelstrom-Verlauf oder die Amplituden eines mit den Sensoreinheiten erzeugten elektromagnetischen Schwingkreises verwendet werden. In diesem Sinne kann also ein aktuell festgestelltes, quasi „gemessenes” Wirbelstrom-Bild (oder dgl.) mit einem bei einem Knickwinkel von 0° ermittelten und/oder für diesen oder weitere Knickwinkel hinterlegten Wirbelstrom-Musterbild(ern) (oder dgl.) verglichen werden. Entweder durch das bereits erläuterte Tracking oder durch Vergleich mit mehreren für verschiedene Knickwinkel hinterlegten Musterbildern kann dann bei weitgehender Übereinstimmung auf den aktuellen Knickwinkel geschlossen werden. Im Rahmen des soeben genannten Trackings kann im übrigen auch virtuell bzw. rechnerisch das hinterlegte Muster beispielsweise ausgehend von der Neutralstellung (Knickwinkel = 0°) soweit um die Rotationsachse der Anhängerkupplung des Fahrzeugs gedreht werden, bis eine weitgehende Übereinstimmung zwischen dem gedrehten hinterlegten Muster und dem gemessenen Wirbelstrom-Bild (oder dgl.) elektronisch feststellbar ist. Die dann erreichte virtuelle bzw. rechnerische Drehposition entspricht dann zumindest mit ausreichender Genauigkeit bzw. mit vertretbaren Toleranzen dem aktuellen Knickwinkel.It should be expressly pointed out that it was previously spoken for the detailed explanation of the invention of magnetic fields to be detected and registered or stored magnetic field patterns, however, that represent the concrete to be detected and / or deposited data only a representative size for the magnetic field. Instead of the magnetic field, it is therefore also possible to use information about the eddy current profile or the amplitudes of an electromagnetic resonant circuit generated by the sensor units. In this sense, therefore, a currently ascertained, quasi "measured" eddy current image (or the like) with an eddy current pattern image (s) (or the like) determined at an articulation angle of 0 ° and / or deposited for this or further articulation angle (or the like) be compared. Either by the already explained tracking or by comparison with a plurality of pattern images stored for different bending angles, it can then be concluded that the current bending angle is largely identical. In the context of the just mentioned tracking the stored pattern, for example, starting from the neutral position (bending angle = 0 °) as far as the axis of rotation of the trailer hitch of the vehicle can be virtually or mathematically rotated until a substantial match between the rotated stored pattern and the measured eddy current image (or the like.) Is detected electronically. The then achieved virtual or mathematical rotational position then corresponds to the current bending angle, at least with sufficient accuracy or with reasonable tolerances.

Bei einer bevorzugten Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens fungiert im Falle einer für Personenkraftwagen (PKW) handelsüblichen Anhängerkupplung die Kupplungsklaue des Anhängers als weiter oben genannter Codeträger, während zumindest zwei induktive Sensoren nahe des Kugelkopfes des am PKW vorgesehenen Kupplungsteils vorgesehen sind. Ausdrücklich sei jedoch darauf hingewiesen, dass das erfindungsgemäße Verfahren auch mit andersartig gestalteten Kupplungsteilen einer Anhängerkupplung durchgeführt werden kann, solange zumindest eines der Kupplungsteile eine ausrechend nicht rotationssymmetrische Gestalt aufweist und aus einem Material besteht, in welchem über Magnetfelder Wirbelströme hervorgerufen werden, die ihrerseits mit induktiven Sensoren, welche am anderen zumindest abschnittsweise eine signifikante Rotationssymmetrie aufweisenden Kupplungsteil vorgesehen sind, messbar sind.In a preferred device for carrying out the method according to the invention acts in the case of a commercial for passenger cars (PKW) trailer hitch the coupling claw of the trailer as above code carrier, while at least two inductive sensors are provided near the ball head of the coupling part provided on the car. Expressly, however, it should be noted that the inventive method can be performed with differently shaped coupling parts of a trailer hitch, as long as at least one of the coupling parts has an ausrechend not rotationally symmetrical shape and consists of a material in which magnetic fields eddy currents are caused, which in turn with inductive Sensors, which are provided on the other at least partially a significant rotational symmetry having coupling part, are measurable.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102005045195 A1 [0002]

Claims

Method for determining the bending angle between a towing vehicle and a trailer on a towing vehicle associated coupling part and the trailer associated coupling part existing trailer hitch on which an inductively operating sensor unit is provided, which in cooperation with a so-called. Code carrier at least changes the rotational angle Position of the code carrier relative to the sensor unit is capable of detecting, characterized in that without providing a separate code carrier that one coupling part acts as a code carrier, which is not of rotationally symmetrical shape, while at the other coupling part at least two inductive sensors are provided by means of a Oscillating circuit emit electromagnetic fields, which cause the acting as a code carrier coupling part eddy currents, which act back on the resonant circuits, from which with different rotational angle positions of the Codetr äger coupling part resulting different eddy currents or the resulting characteristic magnetic fields in an electronic arithmetic unit is closed by comparing with at least one adjusting for a known bending angle magnetic field pattern or pattern of eddy currents on the current rotational angle position

The method according to claim 1, wherein, starting from a characteristic magnetic field or eddy current image or the like detected at a suitably determined bending angle of 0 °, tracking is carried out with respect to the respective actual characteristic magnetic field or eddy current image or the like.

A method according to claim 1 or 2, wherein the characteristic magnetic field or eddy current image or the like recorded with a current bending angle is compared with characteristic magnetic field patterns or eddy current pattern images or the like deposited for different bending angles, possibly in combination with a virtual one Rotation of the currently detected or patterned magnetic field or eddy current image about the axis of rotation of the trailer hitch.

Apparatus for carrying out the method according to any one of the preceding claims, wherein in the case of a trailer for commercial vehicles trailer coupling the coupling claw of the trailer acts as a code carrier, while at least two inductive sensors are provided near the ball head of the coupling part provided on the car.

Apparatus for carrying out the method according to any one of claims 1-3, wherein the deposited in the electronic processing unit pattern have been created with various common coupling parts.