DE102013213663A1

DE102013213663A1 - trailer hitch

Info

Publication number: DE102013213663A1
Application number: DE102013213663.3A
Authority: DE
Inventors: Klaus Haskamp; Michael Klank; Julian Stratmann
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2013-07-12
Filing date: 2013-07-12
Publication date: 2015-01-15
Also published as: WO2015003862A1; EP3019354A1

Abstract

Anhängekupplung für ein Kraftfahrzeug, mit einer fahrzeugfest angeordneten Zugstange (4), die an ihrem freien Ende eine Kupplungskugel (3) aufweist, wobei die Kupplungskugel (3) wenigstens einen Sensor (15) zur Winkelerfassung aufweist, um einen Winkel (α) zwischen dem Kraftfahrzeug und einem Anhänger zu ermitteln, wenn eine Kupplungskugelaufnahme (2) des Anhängers auf der Kupplungskugel (3) drehbar gelagert und mittels eines Verschlussstücks (7) auf der Kupplungskugel (3) gesichert ist, wobei wenigstens ein Sensor an der Kupplungskugel (3) durch wenigstens einen Foliensensor (15), insbesondere aus einem MID-fähigen Kunststoffträger gebildet ist.A trailer hitch for a motor vehicle, comprising a pull rod (4) fixed to the vehicle and having a coupling ball (3) at its free end, the hitch ball (3) having at least one angular detection sensor (15) at an angle (α) between the Motor vehicle and a trailer to determine when a coupling ball receptacle (2) of the trailer on the coupling ball (3) rotatably mounted and secured by a closure piece (7) on the coupling ball (3), wherein at least one sensor on the coupling ball (3) by at least one film sensor (15), in particular from an MID-capable plastic carrier is formed.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anhängekupplung für ein Kraftfahrzeug, mit einer fahrzeugfest angeordneten Zugstange, einer Kupplungskugel, die an einem freien Ende der Zugstange angeordnet ist, wobei die Kupplungskugel wenigstens einen Sensor zur Winkelerfassung aufweist. Des Weiteren betrifft die Erfindung einen Foliensensor zur Verwendung an einer Anhängerkupplung sowie ein Verfahren zur Winkelerfassung zwischen Zugfahrzeug und Anhänger gemäß den Oberbegriffen der weiteren unabhängigen Ansprüche. The invention relates to a towing hitch for a motor vehicle, with a vehicle-fixed pull rod, a coupling ball which is arranged at a free end of the pull rod, wherein the coupling ball has at least one sensor for angle detection. Furthermore, the invention relates to a film sensor for use on a trailer hitch and a method for angle detection between towing vehicle and trailer according to the preambles of the further independent claims.

Eine Anhängerkupplung mit der Möglichkeit zur Winkelerfassung ist aus der EP 1 796 926 B1 bekannt, wobei die Winkelerfassungsvorrichtung einen Permanentmagneten und magnetfeldempfindliche Sensoren aufweist. Hierbei sind jedoch Komponenten der Winkelerfassungsvorrichtung sowohl an der Kupplungskugel als auch an der Kupplungskugelaufnahme vorgesehen. Beim Verwenden eines Anhängers mit einfacher Kupplungskugelaufnahme, in der keine Komponenten der Winkelerfassungsvorrichtung zusätzlich eingebaut sind, funktioniert daher die Knickwinkelmessung nicht. A trailer hitch with the possibility for angle detection is from the EP 1 796 926 B1 known, wherein the angle detection device comprises a permanent magnet and magnetic field sensitive sensors. However, components of the angle detection device are provided both on the coupling ball and on the coupling ball receptacle. When using a trailer with a simple coupling ball receiver, in which no components of the angle detection device are additionally installed, therefore, the kink angle measurement does not work.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Knickwinkelmessung auch mit einer einfachen Kupplungskugel bzw. Kupplungskugelaufnahme ermöglichen zu können, die nicht in besonderer Weise für eine solche Winkelmessung ausgebildet ist. It is an object of the invention to enable a kink angle measurement with a simple coupling ball or coupling ball receptacle, which is not designed in a special way for such an angle measurement.

Diese Aufgabe wird durch eine Anhängerkupplung nach Anspruch 1, mittels eines Foliensensors nach Anspruch 9 sowie eines Verfahrens nach Anspruch 14 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Anhängerkupplung sind in den Unteransprüchen und in der nachfolgenden Beschreibung angegeben. This object is achieved by a trailer hitch according to claim 1, by means of a film sensor according to claim 9 and a method according to claim 14. Preferred developments of the trailer coupling are given in the subclaims and in the following description.

Die Anhängerkupplung weist eine Zugstange auf, die an ihrem freien Ende eine Kupplungskugel trägt, wobei die Kupplungskugel wenigstens einen Sensor zur Winkelerfassung aufweist, um einen Winkel zwischen dem Kraftfahrzeug und einem Anhänger zu ermitteln, wenn eine Kupplungskugelaufnahme des Anhängers auf der Kupplungskugel drehbar gelagert und mittels eines Verschlussstücks auf der Kupplungskugel gesichert ist. Wenigstens ein Sensor ist dabei an der Kupplungskugel durch wenigstens einen Foliensensor gebildet. The trailer hitch has a pull rod, which carries at its free end a coupling ball, wherein the hitch ball has at least one sensor for angle detection to determine an angle between the motor vehicle and a trailer when a coupling ball receiver of the trailer rotatably mounted on the hitch ball and by means a locking piece is secured on the coupling ball. At least one sensor is formed on the coupling ball by at least one film sensor.

Der Foliensensor ist im nicht verbauten Zustand nach Art eines flachen bzw. ebenen Papier- oder Kunststoffstreifens ausgebildet. Die Dicke der Folie beträgt vorzugsweise etwa 0,1–1mm. Der Foliensensor ist somit flexibel in dem Sinne, dass die Folie bzw. der Folienstreifen rings um einen Zylinder anlegbar ist und diesen zumindest teilweise umschließt. Die Folie mit aufgebrachtem Sensormaterial ergibt den eigentlichen Foliensensor. Die Folie stellt ein Trägermaterial dar, auf welches ein Sensormaterial z.B. aus Metall angeordnet ist. Als Metalle eignen sich z.B. Kupfer, Silber, Gold, Aluminium oder Derivate aus Legierungen dieser Metalle. Insbesondere ist das Trägermaterial ein Kunststoffträger aus MID-fähigem Kunststoffmaterial, auf dem elektrische Leitungen beispielsweise mittels des LDS-Verfahrens (Laser Direkt Strukturierung) aufgebracht sind. Alternativ können die elektrischen Leitungen auch mittels MID-Heißprägen aufgeprägt werden. MID ist die Kurzform für Molded Interconnect Device (englisch für Spritzgegossene Schaltungsträger). Mit MID werden elektronische Bauteile bezeichnet, bei denen metallische Leiterbahnen auf spritzgegossene Kunststoffträger aufgetragen sind. The film sensor is designed in the uninstalled state in the manner of a flat or flat paper or plastic strip. The thickness of the film is preferably about 0.1-1mm. The film sensor is thus flexible in the sense that the film or the film strip around a cylinder can be applied and this at least partially encloses. The film with applied sensor material results in the actual film sensor. The film is a substrate to which a sensor material e.g. is arranged from metal. Suitable metals are e.g. Copper, silver, gold, aluminum or derivatives of alloys of these metals. In particular, the carrier material is a plastic carrier made of MID-compatible plastic material, on which electrical lines are applied, for example by means of the LDS method (laser direct structuring). Alternatively, the electrical lines can also be impressed by means of MID hot stamping. MID is the short form for Molded Interconnect Device (English for injection-molded circuit carriers). With MID electronic components are referred to, in which metallic conductors are applied to injection-molded plastic carrier.

Über den wenigstens einen Foliensensor ist die Verdrehung der Kupplungskugelaufnahme relativ zu der Kupplungskugel um eine Drehachse bzw. die Hochachse der Kugel erfassbar, wenn die Kupplungskugelaufnahme auf der Kupplungskugel positioniert ist (Anhänger an Zugfahrzeug angekuppelt), wobei mittels des Foliensensors die Position des Verschlussstücks relativ zu der Kupplungskugel erfassbar ist. About the at least one film sensor, the rotation of the coupling ball receptacle relative to the coupling ball about an axis of rotation or the vertical axis of the ball is detected when the coupling ball receptacle is positioned on the coupling ball (trailer coupled to traction vehicle), said means of the film sensor, the position of the closure piece relative to the coupling ball is detected.

Das Verschlussstück verhindert, dass sich die Kupplungskugelaufnahme von der Kupplungskugel lösen kann. In der Regel ist ein solches Verschlussstück bei standardmäßigen Kupplungskugelaufnahmen vorhanden, sodass diese für die Winkelerfassung verwendbar sind, ohne Änderungen vornehmen zu müssen. Aus der Information über die Position des Verschlussstücks kann die Verdrehung der Kupplungskugelaufnahme relativ zu der Kupplungskugel bestimmt werden. Insbesondere müssen an der Kupplungskugelaufnahme zur Winkelerfassung keine baulichen Änderungen vorgenommen werden, sodass auch eine mögliche Schwächung der Anhängerkupplung aufgrund solcher Änderungen vermeidbar ist. Die Drehachse verläuft insbesondere durch den Mittelpunkt der Kupplungskugel und beschreibt in diesem Fall die Hochachse der Kupplungskugel, die zumindest senkrecht zur Fahrzeuglängs- bzw. -querachse verläuft. The closure piece prevents the coupling ball receptacle from being able to detach from the coupling ball. As a rule, such a closure piece is available with standard coupling ball mounts, so that they can be used for angle detection, without having to make changes. From the information about the position of the closure piece, the rotation of the coupling ball receptacle relative to the coupling ball can be determined. In particular, no structural changes must be made to the coupling ball mount for angle detection, so that even a possible weakening of the trailer hitch due to such changes is avoidable. The axis of rotation extends in particular through the center of the coupling ball and describes in this case the vertical axis of the coupling ball, which extends at least perpendicular to the vehicle longitudinal or transverse axis.

Mittels des Foliensensors ist die Position des Verschlussstücks relativ zu der Kupplungskugel bevorzugt in einer senkrecht zur Drehachse verlaufenden Ebene erfassbar. Vorteilhaft verläuft diese Ebene durch den Mittelpunkt der Kupplungskugel. Die Position des Verschlussstücks relativ zu der Kupplungskugel ist insbesondere eine Drehstellung. Bevorzugt wird die Position des Verschlussstücks relativ zu der Kupplungskugel durch einen Winkel charakterisiert, um den das Verschlussstück relativ zu der Kupplungskugel um die Drehachse verdreht ist. Dieser Winkel kann auch als Drehwinkel oder Verdrehwinkel des Verschlussstücks bezeichnet werden. Insbesondere ist der Verdrehwinkel des Verschlussstücks mittels des Foliensensors erfassbar. Vorzugsweise entspricht das Erfassen des Verdrehwinkels des Verschlussstücks dem Erfassen der Position des Verschlussstücks. By means of the film sensor, the position of the closure piece relative to the coupling ball is preferably detectable in a plane extending perpendicular to the axis of rotation. Advantageously, this plane passes through the center of the coupling ball. The position of the closure piece relative to the coupling ball is in particular a rotational position. Preferably, the position of the closure piece is characterized relative to the coupling ball by an angle by which the closure piece is rotated relative to the coupling ball about the axis of rotation. This angle can also be referred to as the angle of rotation or angle of rotation of the closure piece. In particular, the angle of rotation of the closure piece can be detected by means of the film sensor. Preferably, the detection of the twist angle of the closure piece corresponds to the detection of the position of the closure piece.

Es ist möglich, dass der Foliensensor den Verdrehwinkel des Verschlussstücks lediglich relativ erfasst. Bevorzugt erfasst der Foliensensor den Verdrehwinkel des Verschlussstücks aber absolut. Somit ist ein Offsetabgleich, d.h. ein manuelles Festlegen einer absoluten Nullposition durch den Fahrer, beispielsweise in einer Rangierassistenzfunktion, nicht erforderlich. Unter Offsetabgleich ist die Feststellung einer bestehenden Abweichung zu verstehen, wobei die Abweichung z.B. durch Fertigungstoleranzen der zueinander in Bezug stehenden Bauteile hervorgerufen sein kann. Bevorzugt wird der Verdrehwinkel ausgehend von einer Referenzlage des Verschlussstücks (Nullmarke) bestimmt, der vorteilhaft ein Wert von 0° zugeordnet wird. Die Erfassung der Position des Verschlussstücks kann z.B. induktiv, kapazitiv und/oder resistiv oder auch piezoresistiv durchgeführt werden, wenn der Foliensensor als ein solcher entsprechender Sensor ausgebildet ist. It is possible that the film sensor only relatively detects the twist angle of the closure piece. Preferably, however, the film sensor detects the angle of rotation of the closure piece absolutely. Thus, offset compensation, i. a manual setting of an absolute zero position by the driver, for example in a Rangierassistenzfunktion, not required. By offset compensation is meant the detection of an existing deviation, the deviation being e.g. may be caused by manufacturing tolerances of the components related to each other. Preferably, the angle of rotation is determined starting from a reference position of the closure piece (zero mark), which is advantageously assigned a value of 0 °. The detection of the position of the closure piece may e.g. be carried out inductively, capacitively and / or resistively or piezoresistive when the film sensor is designed as such a corresponding sensor.

Das Verschlussstück ist in Umfangsrichtung insbesondere durch Seitenränder begrenzt, deren Lage relativ zu der Kupplungskugel mittels des Foliensensors erfassbar ist. Die Umfangsrichtung bezieht sich insbesondere auf die Drehachse. Somit verläuft die Umfangsrichtung bevorzugt um die Drehachse herum. Die Lage jedes Seitenrands relativ zu der Kupplungskugel ist insbesondere eine Drehstellung bzw. konzentrisch ausgebildet. Bevorzugt wird die Lage jedes Seitenrands relativ zu der Kupplungskugel durch einen Verdrehwinkel charakterisiert, um den der jeweilige Seitenrand relativ zu der Kupplungskugel um die Drehachse verdreht ist. Vorteilhaft ist dieser Verdrehwinkel für jeden der Seitenränder mittels des Foliensensors erfassbar. Aus den Verdrehwinkeln der Seitenränder ist insbesondere der Verdrehwinkel des Verschlussstücks bestimmbar. Vorzugsweise entspricht das Erfassen der Verdrehwinkel der Seitenränder dem Erfassen der Position des Verschlussstücks. The closure piece is limited in the circumferential direction, in particular by side edges whose position relative to the coupling ball by means of the film sensor can be detected. The circumferential direction relates in particular to the axis of rotation. Thus, the circumferential direction preferably extends around the axis of rotation. The position of each side edge relative to the coupling ball is in particular a rotational position or concentric. Preferably, the position of each side edge is characterized relative to the coupling ball by a twist angle by which the respective side edge is rotated relative to the coupling ball about the axis of rotation. Advantageously, this twist angle for each of the side edges can be detected by means of the film sensor. From the angles of rotation of the side edges in particular the twist angle of the closure piece can be determined. Preferably, detecting the twist angles of the side edges corresponds to detecting the position of the closure piece.

Bevorzugt ist im Bereich der Seitenränder jeweils mindestens ein Freiraum vorgesehen, dessen Lage mittels des Foliensensors erfassbar ist. Die Freiräume entstehen insbesondere dadurch, dass die Seitenränder in Umfangsrichtung nach außen hin abgerundet sind. Beispielsweise sind die Freiräume zwischen den Seitenrändern und der Kupplungskugel vorgesehen. Die Lage der Freiräume kann relativ einfach mittels des Foliensensors erfasst werden, wie später noch erläutert wird. Die Lage jedes Freiraums relativ zu der Kupplungskugel entspricht insbesondere einer Drehstellung. Bevorzugt wird die Lage jedes Freiraums relativ zu der Kupplungskugel durch einen Verdrehwinkel charakterisiert, um den der jeweilige Freiraum relativ zu der Kupplungskugel um die Drehachse verdreht ist. Vorteilhaft ist dieser Verdrehwinkel für jeden der Freiräume mittels des Foliensensors erfassbar. Aus den Verdrehwinkeln der Freiräume ist insbesondere der Verdrehwinkel des Verschlussstücks bestimmbar. Vorzugsweise entspricht das Erfassen der Verdrehwinkel der Freiräume dem Erfassen der Position des Verschlussstücks. Insbesondere entspricht das Erfassen der Verdrehwinkel der Freiräume dem Erfassen der Verdrehwinkel der Seitenränder. Preferably, at least one free space is provided in the region of the side edges, the position of which is detectable by means of the film sensor. The free spaces are created in particular by the fact that the side edges are rounded in the circumferential direction to the outside. For example, the free spaces between the side edges and the coupling ball are provided. The location of the free spaces can be relatively easily detected by means of the film sensor, as will be explained later. The position of each free space relative to the coupling ball corresponds in particular to a rotational position. Preferably, the position of each free space is characterized relative to the coupling ball by a twist angle by which the respective space is rotated relative to the coupling ball about the axis of rotation. This angle of rotation is advantageously detectable for each of the free spaces by means of the film sensor. From the angles of rotation of the free spaces in particular the twist angle of the closure piece can be determined. Preferably, the detection of the twist angle of the clearances corresponds to the detection of the position of the closure piece. In particular, the detection of the twist angle of the clearances corresponds to the detection of the twist angles of the side edges.

Die vorgenannten Seitenränder und/oder Freiräume sind in der Regel bei standardmäßigen Kupplungskugelaufnahmen vorhanden, sodass an diesen für die Winkelmessung keine besonderen Maßnahmen ergriffen werden müssen. Auch sogenannte Anti-Schlinger-Kupplungen weisen diese Freiräume auf. Diese unterscheiden sich von den Standardkupplungen dadurch, dass in dem Verschlussstück zumindest ein zusätzlicher Bremsbelag angebracht ist, der mit einer Federkraft beaufschlagt ist. Der Bremsbelag drückt durch die Federkraft auf den Kugelkopf und kann mögliche Schlinger- und/oder Kippbewegungen reduzieren, in dem die Verdreh- und/oder Kippneigung gegenüber der Kupplungskugel durch die zusätzliche Reibkraft gemindert wird. Schlingerbewegungen sind dabei Bewegung nahezu um die Hochachse, während unter Kippbewegungen Bewegungen um Achsen zu verstehen sind, die in etwa senkrecht zur Hochachse verlaufen. Generell eignen sich alle vorhandenen Freiräume für die Ermittlung des Verdrehwinkels. The aforementioned side edges and / or free spaces are usually present in standard coupling ball recordings, so that no special measures must be taken on these for the angle measurement. Also so-called anti-skid couplings have these open spaces. These differ from the standard couplings in that in the closure piece at least one additional brake pad is attached, which is acted upon by a spring force. The brake pad pushes by the spring force on the ball head and can reduce possible lurching and / or tilting movements, in which the torsional and / or tendency to tilt against the coupling ball is reduced by the additional frictional force. Rolling movements are movement almost around the vertical axis, while tilting movements are understood to mean movements about axes that are approximately perpendicular to the vertical axis. In general, all available free spaces are suitable for determining the angle of rotation.

Vorteilhaft bildet die Kupplungskugelaufnahme, auch Zugmaul genannt, zusammen mit dem Verschlussstück eine die Kupplungskugel umschließende Kugelpfanne. Bevorzugt liegt die Kugelpfanne, insbesondere mit Ausnahme der Freiräume, in Umfangsrichtung und/oder umlaufend an der Kupplungskugel an. Die Kugelpfanne weist insbesondere eine hohlkugelförmige Lagerfläche auf, die an der kugelförmigen Außenfläche der Kupplungskugel anliegt. Bevorzugt ist ein Teil der hohlkugelförmigen Lagerfläche an der Kupplungskugelaufnahme vorgesehen, wobei ein anderer Teil der hohlkugelförmigen Lagerfläche an dem Verschlussstück vorgesehen ist. Vorteilhaft weist die Kupplungskugelaufnahme eine Ausnehmung auf, in welcher der eine Teil der hohlkugelförmigen Lagerfläche vorgesehen ist. Bevorzugt ist das Verschlussstück in der Ausnehmung oder an deren Rand angeordnet. Advantageously, the coupling ball receptacle, also called Zugmaul, together with the closure piece forms a ball socket enclosing the coupling ball. Preferably, the ball socket, in particular with the exception of the free spaces, in the circumferential direction and / or circumferentially on the coupling ball. The ball socket has in particular a hollow spherical bearing surface which rests against the spherical outer surface of the coupling ball. Preferably, a part of the hollow spherical bearing surface is provided on the coupling ball receiving, wherein another part of the hollow spherical bearing surface is provided on the closure piece. Advantageously, the coupling ball receiving a recess, in which the one part of the hollow spherical bearing surface is provided. Preferably, the closure piece is arranged in the recess or at the edge thereof.

Die Kupplungsaufnahme und/oder das Verschlussstück bestehen bevorzugt aus Metall, insbesondere aus Stahl. Bevorzugt bestehen die Kupplungskugelaufnahme und/oder das Verschlussstück aus Magnetwerkstoff, insbesondere aus einem ferromagnetischen Material. Somit können z.B. elektrische Spulen auf dem Foliensensor als Sensoren eingesetzt werden, um die Lage der Freiräume zu erfassen. Die Kugelpfanne beeinflusst den Scheinwiderstand, insbesondere die Induktivität der jeweiligen Spulen des Foliensensors. Im Bereich der Freiräume fehlt aber diese Beeinflussung, was eine Änderung des Scheinwiderstands, insbesondere der Induktivität, zur Folge hat. Diese Änderung des Scheinwiderstandes, insbesondere der Induktivität, ist messbar und somit die Lage des Freiraums erfassbar. Vorzugsweise ist der Foliensensor durch induktive Abstandssensoren gebildet. The coupling receptacle and / or the closure piece are preferably made of metal, in particular of steel. Preferably, the coupling ball receptacle and / or the closure piece of magnetic material, in particular of a ferromagnetic material. Thus, for example electric coils are used on the film sensor as sensors to detect the position of the free spaces. The ball socket influences the impedance, in particular the inductance of the respective coils of the film sensor. In the field of open spaces, however, this influence is missing, which results in a change in the impedance, in particular the inductance. This change of the impedance, in particular the inductance, is measurable and thus the position of the free space can be detected. Preferably, the film sensor is formed by inductive distance sensors.

Bei Ausbildung des Foliensensors als induktiver Sensor kann die sich im Bereich der Freiräume ändernde Induktivität gemessen werden. Der Freiraum ist dabei als Luftspalt zu verstehen. Da sich in diesem Bereich das magnetische Feld ändert, lässt sich die Änderung der durch einen elektrischen Schwingkreis an die Spule des Foliensensors angelegten elektrischen Spannung über eine Auswerteeinheit ermitteln. Über die Spannungsänderung über den Umfang der Kupplungskugel lässt sich der Verdrehwinkel ableiten. When the film sensor is designed as an inductive sensor, the inductance changing in the region of the free spaces can be measured. The free space is to be understood as an air gap. Since the magnetic field changes in this area, the change in the electrical voltage applied by an electrical resonant circuit to the coil of the film sensor can be determined via an evaluation unit. About the change in voltage over the circumference of the coupling ball, the angle of rotation can be derived.

Bevorzugt ist die elektrische Spule als Planarspule auf der Folie aufgebracht und bildet somit den Foliensensor aus. Bei einer Planarspule handelt es sich um eine flach bzw. eben ausgebildete Spule, die auch als Leiterzug oder Leiterbahn auf einer elektrischen Leiterplatte bzw. Leiterfolie hergestellt sein kann. Die Leitung ist flachbauend auf dem Trägermaterial, vorliegend der Folie, aufgebracht, insbesondere aufgedampft oder aufgeätzt, geklebt oder per Laserdirektstrukturierung aufgebracht. Denkbar ist auch, dass das Sensormaterial zwischen zwei Folienteilen eingebracht ist. So kann z.B. nach dem Aufdampfen der Spule eine weitere Folie über die Folie mit Spule aufgeklebt werden, so dass das Spulenmaterial, geschützt zwischen den Folien angeordnet ist. Weiterhin ist es denkbar, dass das Sensormaterial innerhalb einer oder zwischen zwei Kunststoffschichten eingebracht ist. So kann z.B. nach dem Aufdampfen der Spule eine weitere Kunststoffschicht über den zuvor strukturierten Kunststoff (MID-fähiger Kunststoffträger) oder die Folie gespritzt werden, so dass das Spulenmaterial, geschützt zwischen den Kunststoffschichten angeordnet ist. Preferably, the electrical coil is applied as a planar coil on the film and thus forms the film sensor. In a planar coil is a flat or just trained coil, which can also be made as a conductor or trace on an electrical circuit board or conductor foil. The line is flat construction on the carrier material, in this case the film, applied, in particular vapor-deposited or etched, glued or applied by laser direct structuring. It is also conceivable that the sensor material is introduced between two film parts. Thus, e.g. After the coil has been vapor-deposited, another foil is glued over the foil with the coil so that the coil material is arranged in a protected manner between the foils. Furthermore, it is conceivable that the sensor material is incorporated within one or between two plastic layers. Thus, e.g. after vapor deposition of the coil, a further plastic layer is sprayed over the previously structured plastic (MID-compatible plastic carrier) or the film, so that the coil material, protected between the plastic layers is arranged.

Die Planarspule kann in bevorzugter Weise als archimedische Spirale ausgebildet sein. Dabei handelt es sich um eine ebene Spirale, die anschaulich gesprochen z.B. beim Aufwickeln eines gleichmäßig dicken Teppiches oder Papier- oder Folienstreifens entsteht. Die Planarspule kann dabei alternativ als eckige bzw. rechteckige archimedische Spirale oder auch als eine an wenigstens zwei Längsseiten verjüngte rechteckige archimedische Spirale ausgebildet sein. Mit der Verjüngung ist gemeint, dass die an den Längsseiten verlaufenden Leiterbahnen zum Kern bzw. Spulenmittelpunkt hin einen geringeren Durchmesser aufweisen als an den jeweiligen Eckpunkten. Darüber hinaus können die Planarspulen als Luftspulen ohne Kern oder als Spulen mit Kern ausgebildet sein. Die Form der Planarspule ist grundsätzlich frei wählbar. Es ist lediglich vorzusehen, dass sich das Feld in radialer Richtung, also in Richtung der Kupplungskugelaufnahme bzw. der Seitenränder bzw. des Verschlussstücks ausbreiten kann. The planar coil can be formed in a preferred manner as an Archimedean spiral. This is a plane spiral, which is illustratively spoken e.g. when winding a uniformly thick carpet or paper or foil strip arises. The planar coil can alternatively be designed as an angular or rectangular Archimedean spiral or as a tapered at least two longitudinal sides rectangular Archimedean spiral. With the taper, it is meant that the conductor tracks running on the longitudinal sides have a smaller diameter toward the core or coil center than at the respective corner points. In addition, the planar coils can be designed as air coils without core or as coils with core. The shape of the planar coil is basically freely selectable. It is only to be provided that the field can propagate in the radial direction, ie in the direction of the coupling ball receptacle or the side edges or the closure piece.

In einer bevorzugten Ausbildung sind zwei und mehr Spulen auf der Folie angeordnet. Vorzugsweise sind die Spulen linear hintereinander angeordnet, so dass die Spulenmitten bzw. der Spulenkern auf einer Geraden liegen, die in etwa mittig auf der Folie bzw. dem Kunststoffträger, insbesondere an oder auf deren Längsachse liegen. Alternativ können die Spulen zumindest parallel der Längsachse angeordnet sein. Bei zwei oder mehr Spulen sind die Spulen bevorzugt elektrisch in Reihe oder parallel geschaltet. In a preferred embodiment, two or more coils are disposed on the foil. Preferably, the coils are arranged linearly one behind the other, so that the coil centers or the coil core lie on a straight line which lie approximately centrally on the film or the plastic carrier, in particular on or on its longitudinal axis. Alternatively, the coils may be arranged at least parallel to the longitudinal axis. With two or more coils, the coils are preferably electrically connected in series or in parallel.

Gemäß einer Weiterbildung ist der Foliensensor auf einem Bogen um die Drehachse angeordnet. Vorteilhaft ist dieser Bogen ein Kreisbogen. Alternativ können auch mehrere Foliensensoren im Abstand zueinander angeordnet sein. Beispielsweise sind die Foliensensoren rings der Drehachse an der Kupplungskugel angeordnet. Vorzugsweise ist der Foliensensor bzw. sind die Spulen konzentrisch zur bzw. um die Hochachse angeordnet. Mittels des Foliensensor ist insbesondere die Position des Verschlussstücks und/oder die Lage der Seitenränder und/oder oder die Lage der Freiräume erfassbar. Vorteilhaft ist dem oder jedem Foliensensor oder der oder jeder Spule ein Abstand zwischen dem Kupplungskugelabschnitt, auf dem die Spulen angeordnet sind, und der Kupplungskugelaufnahme zugeordnet. Vorzugsweise sind dabei unterschiedlichen Foliensensoren oder Spulen auch unterschiedliche Abstände zugeordnet. Erfasst einer der Spulen einen der Seitenränder oder einen der Freiräume, so entspricht die Lage des erfassten Seitenrands oder Freiraums insbesondere dem Verdrehwinkel des Freiraums bezogen auf die Drehachse bzw. dem Messwinkel dieser Spule. Die Anzahl der Foliensensoren beträgt beispielsweise eins bis vier. According to a development, the film sensor is arranged on an arc about the axis of rotation. Advantageously, this arc is a circular arc. Alternatively, it is also possible for a plurality of film sensors to be arranged at a distance from one another. For example, the film sensors are arranged around the axis of rotation on the coupling ball. Preferably, the film sensor or the coils are arranged concentrically to or about the vertical axis. By means of the film sensor, in particular the position of the closure piece and / or the position of the side edges and / or the position of the free spaces can be detected. Advantageously, the or each film sensor or the or each coil, a distance between the coupling ball portion on which the coils are arranged, and associated with the coupling ball receiving. Preferably, different film sensors or coils are also assigned different distances. If one of the coils detects one of the side edges or one of the free spaces, the position of the detected side edge or free space corresponds in particular to the angle of rotation of the free space with respect to the axis of rotation or the measuring angle of this coil. The number of film sensors is, for example, one to four.

Bevorzugt ist der Foliensensor in die Kupplungskugel eingelassen. Somit ist es nicht nur in sensorischer, sondern auch in mechanischer Hinsicht möglich, standardmäßige Kupplungskugelaufnahmen zu verwenden. Bevorzugt ist in die Kupplungskugel eine um die Drehachse bzw. Hochachse umlaufende Ringnut eingebracht, in der der Foliensensor angeordnet ist. Die Position der Nut in Richtung der Hochachse ist dabei nicht festgelegt, verläuft jedoch senkrecht zur Hochachse. Das bedeutet, dass die Nut oberhalb oder unterhalb des Äquators der Kupplungskugel oder auf dem Äquator sitzen kann. Vorteilhafterweise liegt die Nut nicht direkt auf dem Äquator sondern etwas ober- bzw. unterhalb, da der Kugelkopf auf dem Äquator die größte Kraft aufnehmen kann und der Foliensensor bzw. dessen Kapselung in diesem Bereich beschädigt werden könnte. Der Foliensensor ist in der Ringnut stoffschlüssig (z.B. geklebt) oder formschlüssig festgelegt, insbesondere gekapselt. Preferably, the film sensor is embedded in the coupling ball. Thus, it is not only possible in sensory, but also in mechanical terms to use standard coupling ball recordings. Preferably, an annular groove running around the axis of rotation or vertical axis is introduced into the coupling ball, in which the film sensor is arranged. The position of the groove in the direction of the vertical axis is not fixed, but runs perpendicular to the vertical axis. This means that the groove can sit above or below the equator of the hitch or on the equator. Advantageously, the groove is not directly on the equator but slightly above or below, as the ball head on the equator can absorb the largest force and the film sensor or its encapsulation could be damaged in this area. The film sensor is in the annular groove cohesively (eg glued) or positively fixed, in particular encapsulated.

In einer besonders vorteilhaften Ausführung ist ein Kapselmittel vorhanden, in das der Foliensensor eingebettet bzw. angeordnet ist. Das Kapselmittel kann aus einem Kunststoffring gebildet sein, der den Foliensensor vollständig umschließt. Als Kunststoffe eignen sich beispielsweise PBT (Polybutylenterephthalat) oder PEEK (Polyetheretherketon), die beide sehr gute Spritzgusseigenschaften aufweisen und abriebfest sind. In einer weiteren Variante kann der Foliensensor zwischen der Oberfläche der Ringnut der Kupplungskugel und dem Kapselmittel (Kunststoffring) angeordnet sein bzw. ist zwischen diesen Bauteilen eingeschlossen. In a particularly advantageous embodiment, a capsule agent is present in which the film sensor is embedded or arranged. The capsule means may be formed of a plastic ring which completely surrounds the film sensor. Suitable plastics are, for example, PBT (polybutylene terephthalate) or PEEK (polyether ether ketone), both of which have very good injection-molding properties and are abrasion-resistant. In a further variant, the film sensor between the surface of the annular groove of the coupling ball and the capsule means (plastic ring) may be arranged or is enclosed between these components.

Eine einfache Kupplungskugel weist eine kugelige, ununterbrochene Oberfläche auf. Diese Form ist für das Zusammenwirken mit der Kugelpfanne der Kupplungskugelaufnahme besonders vorteilhaft. Verdrehen um die Hochachse und auch Kippbewegungen um weitere Achsen, z.B. bei Fahrbahnunebenheiten sind problemlos möglich, ohne dass die Kupplungskugelaufnahme und die Kupplungskugel verkanten. Besonders zu bevorzugen ist es somit, wenn das Kapselmittel so ausgebildet ist, dass die Ringnut vollständig ausgefüllt ist. Es ergibt nach Einsetzen der Ringnut wieder die vorteilhafte kugelige Oberfläche bzw. Außenform mit den zuvor genannten Vorteilen. Ein Verhaken der Ringnut an der Kupplungskugelaufnahme wird somit wirkungsvoll vermieden. A simple coupling ball has a spherical, uninterrupted surface. This form is particularly advantageous for cooperation with the ball socket of the coupling ball receptacle. Twisting about the vertical axis and tilting about other axes, e.g. when road bumps are easily possible without tilting the coupling ball receptacle and the coupling ball. Thus, it is particularly preferable if the capsule agent is designed so that the annular groove is completely filled. It results after insertion of the annular groove again the advantageous spherical surface or outer shape with the aforementioned advantages. An entanglement of the annular groove on the coupling ball receiving is thus effectively avoided.

Der Foliensensor eignet sich somit insbesondere zur Verwendung in der Ringnut einer Kupplungskugel, insbesondere wenn der Foliensensor in dem Ringkörper eingeschlossen ist. Denkbar sind auch Anwendungen an z.B. einem zylindrischen Bauteil, wie z.B. einem Fahrzeuglenker oder einer Welle. Auch an diesen Bauteilen sind Messungen zur Erfassung von Bauteilverdrehungen oder Bauteiländerungen (Zug-Druck-Torsion) denkbar. The film sensor is therefore particularly suitable for use in the annular groove of a coupling ball, in particular when the film sensor is enclosed in the annular body. Also conceivable are applications to e.g. a cylindrical member, e.g. a vehicle driver or a shaft. Measurements for detecting component distortions or component changes (tension-compression torsion) are also conceivable on these components.

Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zur Bestimmung eines Winkels zwischen Zugfahrzeug und Anhänger, wobei das Zugfahrzeug eine Anhängerkupplung für ein Kraftfahrzeug aufweist, das mit einer fahrzeugfest angeordneten Zugstange, ausgerüstet ist, die an ihrem freien Ende eine Kupplungskugel aufweist. Die Kupplungskugelaufnahme des Anhängers, ist bei angekuppeltem Anhänger auf der Kupplungskugel zumindest um deren Hochachse drehbar gelagert und mittels eines Verschlussstücks auf der Kupplungskugel gesichert. Dabei weist die Kupplungskugel wenigstens einen Sensor zur Winkelerfassung auf, so dass ein sich zwischen Kupplungskugel und Kupplungskugelaufnahme und/oder Verschlussstück befindlicher Freiraum mittels des wenigstens eines Foliensensors, wie oben beschrieben, erfasst wird. The invention further relates to a method for determining an angle between towing vehicle and trailer, wherein the towing vehicle has a trailer hitch for a motor vehicle, which is equipped with a vehicle-fixed tie rod, which has a coupling ball at its free end. The coupling ball receptacle of the trailer, is rotatably mounted at hitched trailer on the coupling ball at least about its vertical axis and secured by a closure piece on the coupling ball. In this case, the coupling ball has at least one sensor for angle detection, so that a free space located between the coupling ball and the coupling ball receptacle and / or locking piece is detected by means of the at least one film sensor, as described above.

Durch die Erfassung der Lage beider Seitenränder am Verschlussstück und/oder beider Freiräume zwischen Verschlussstück und Kupplungskugel werden insbesondere die Position und/oder der Verdrehwinkel des Verschlussstücks absolut erfasst. Bevorzugt sind die Abmessungen des Verschlussstücks in Umfangsrichtung bekannt. Insbesondere sind die Abmessungen des Verschlussstücks in Umfangsrichtung kleiner als der halbe Außendurchmesser der Kupplungskugel und/oder kleiner als der halbe Innendurchmesser der Kugelpfanne. In diesem Fall kann die Position und/oder der Verdrehwinkel des Verschlussstücks automatisch erkannt werden, insbesondere auch ohne Informationen über die Abmessungen des Verschlussstücks in Umfangsrichtung. By detecting the position of both side edges on the closure piece and / or both free spaces between the closure piece and the coupling ball, in particular the position and / or the angle of rotation of the closure piece are absolutely detected. Preferably, the dimensions of the closure piece in the circumferential direction are known. In particular, the dimensions of the closure piece in the circumferential direction are smaller than half the outer diameter of the coupling ball and / or smaller than half the inner diameter of the ball socket. In this case, the position and / or the angle of rotation of the closure piece can be detected automatically, in particular even without information about the dimensions of the closure piece in the circumferential direction.

Für die Signalauswertung kann der Abstand des Foliensensors zur Kupplungskugelaufnahme verwendet werden. Dreht sich die Kupplungskugelaufnahme um die Kupplungskugel um die Hochachse und trägt man den Abstand des Foliensensors über dem Winkel ψ_i (Winkel bzw. Lager der Spulen um die Hochachse) auf, dann werden in einem Signal f_i, die Positionen der Freiräume kodiert bzw. erfasst. Die Spulen befinden sich auf der Kupplungskugel an definierter Position verteilt um bekannte Winkel ψ_i. Über die Betrachtung des Signals f_i kann über eine geometrische Auswertung unter Einbeziehung der bekannten Winkel ψ_i der Abstände bzw. der Signale f_i der Verdrehwinkel ß ermittelt werden. Für die Signalauswertung eignen sich auch andere Methoden, wie beispielsweise das Auffinden von Schwerpunkten oder Scheitelpunkten. Die Freiräume spiegeln sich in den Signalen f_i in Form von Maximal- oder Minimalstellen wieder. For signal evaluation, the distance of the film sensor to the coupling ball receptacle can be used. If the coupling ball receptacle rotates about the coupling ball about the vertical axis and the distance between the film sensor and the angle ψ _i (angle or bearing of the coils about the vertical axis) rotates, then in a signal f _i , the positions of the free spaces are coded or detected. The coils are located on the coupling ball at a defined position distributed by known angle ψ _i . By observing the signal f _i , the angle of rotation β can be determined by means of a geometric evaluation, taking into account the known angles ψ _{i of} the distances or the signals f _i . For the signal evaluation, other methods are also suitable, such as the finding of centroids or vertices. The free spaces are reflected in the signals f _i in the form of maximum or minimum positions.

Eine weitere Auswertemöglichkeit ist gegeben mit aus der Bildverarbeitung bekannten Methoden. Hierfür werden vorteilhafterweise mehrere Spulen auf einem Foliensensor um den Umfang der Kugel verteilt. Die Mittelpunkte der Spulen liegen vorteilhafterweise in einer Schnittebene, die senkrecht zur Hochachse der Kupplungskugel steht. Die Mittelpunkte können als diskrete Abtastpunkte, ähnlich einer CCD-Matrix aus der Bildverarbeitung, angesehen werden. Bei bildverarbeitenden Methoden steht nach der Bildaufnahme durch die Sensoreinheit für jedes Pixel ein Grauwert für die weitere Auswertung zur Verfügung. In diesem Fall werden die Grauwerte der diskreten Punkte durch die Abstände gebildet. Somit ergibt sich eine Abtastung der Abstände zwischen Kupplungskugelaufnahme und Foliensensor in der senkrecht zur Hochachse stehenden Schnittebene. Das Signal f_i, dass durch die Abtastung der Abstände und aufgetragen über die bekannten Winkel ψ_i entsteht, ist periodisch über 360° bzw. den Umfang der Kupplungskugel verteilt. In einem Graphen kann der Abstand auf der y-Achse und der bekannte Winkel ψ_i auf der x-Achse aufgetragen werden. Rotiert die Kugelkupplungsaufnahme und somit die Lage der Freiräume, dann verschiebt sich das Signal f_i in Richtung der x-Achse abhängig von der Stellung der Kugelkupplungsaufnahme. Die Verschiebung des Signals f_i spiegelt den gesuchten Verdrehwinkel ß wieder und kann über die in der Bildverarbeitung gängigen Methoden bestimmt werden. Das Verschlussstück ist insbesondere an der Kupplungskugelaufnahme gelagert, vorzugsweise bewegbar. Vorteilhaft ist das Verschlussstück an die Kupplungskugel angelegt oder anlegbar, insbesondere mittels eines Betätigungselements. Bevorzugt umfasst die Kupplungskugelaufnahme das Betätigungselement, welches beispielsweise als Hebel ausgebildet ist. Vorteilhaft ist das Verschlussstück in seiner an die Kupplungskugel angelegten Stellung fixiert oder fixierbar, insbesondere mittels einer Verschlussmechanik und/oder mittels des Betätigungselements und/oder mittels des Betätigungselements unter Zwischenschaltung der Verschlussmechanik. Beispielsweise ist die Verschlussmechanik mittels des Betätigungselements betätigbar. Ferner kann das Betätigungselement einen Teil der Verschlussmechanik bilden. Das Verschlussstück ist insbesondere von der Kupplungskugel abrückbar, vorzugsweise mittels des Betätigungselements und/oder der Verschlussmechanik. Somit ist es möglich, die Kupplungskugelaufnahme von der Kupplungskugel zu lösen, insbesondere abzuheben. Gemäß einer Weiterbildung umfasst die Kupplungskugelaufnahme das Spannelement, mittels welchem das Verschlussstück gegen die Kupplungskugel gespannt oder spannbar ist. Das Spannelement kann einen Teil der Verschlussmechanik bilden. Another evaluation option is given with methods known from image processing. For this purpose, advantageously several coils are distributed on a film sensor around the circumference of the sphere. The centers of the coils are advantageously in a sectional plane which is perpendicular to the vertical axis of the coupling ball. The midpoints can be considered as discrete sample points, similar to a CCD matrix from image processing. In image-processing methods, after the image acquisition by the sensor unit, a gray value is available for each pixel for further evaluation. In this case, the gray values of the discrete points are formed by the distances. Thus, there is a sampling of the distances between coupling ball receiving and Foil sensor in the section plane perpendicular to the vertical axis. The signal f _i , which results from scanning the distances and plotted against the known angles ψ _i , is periodically distributed over 360 ° or the circumference of the coupling ball. In a graph, the distance on the y-axis and the known angle ψ _i on the x-axis can be plotted. If the ball coupling receptacle rotates and thus the position of the free spaces, then the signal f _i shifts in the direction of the x-axis depending on the position of the ball coupling receptacle. The shift of the signal f _i reflects the desired twist angle β and can be determined by the methods commonly used in image processing. The closure piece is mounted in particular on the coupling ball receptacle, preferably movable. Advantageously, the closure piece is applied or can be applied to the coupling ball, in particular by means of an actuating element. Preferably, the coupling ball receiving the actuating element, which is designed for example as a lever. Advantageously, the closure piece is fixed or fixable in its applied to the coupling ball position, in particular by means of a closure mechanism and / or by means of the actuating element and / or by means of the actuating element with the interposition of the closure mechanism. For example, the closure mechanism can be actuated by means of the actuating element. Furthermore, the actuating element can form part of the closure mechanism. The closure piece is in particular detachable from the coupling ball, preferably by means of the actuating element and / or the closure mechanism. Thus, it is possible to solve the coupling ball receptacle of the coupling ball, in particular lift. According to a development, the coupling ball receptacle comprises the tensioning element, by means of which the closure piece is tensioned or tensioned against the coupling ball. The tensioning element can form part of the closure mechanism.

Die Kupplungskugel ist insbesondere fest, vorzugsweise starr, mit der Zugstange verbunden. Beispielsweise sind die Zugstange und die Kupplungskugel einstückig, vorzugsweise materialhomogen oder stoffschlüssig, miteinander ausgebildet. Somit kann ein Heckträger, wie z.B. ein Fahrradträger, an der Kupplungskugel montiert werden. Auch ist der Einsatz eines Anhängers mit Schlingerdämpfung möglich. Der Durchmesser der Kupplungskugel beträgt vorzugsweise 50 mm. The coupling ball is in particular fixed, preferably rigid, connected to the pull rod. For example, the pull rod and the coupling ball are integrally formed, preferably material-homogeneous or cohesively, with each other. Thus, a rear carrier, such as e.g. a bicycle carrier to be mounted on the coupling ball. Also, the use of a trailer with Schlingerdämpfung is possible. The diameter of the coupling ball is preferably 50 mm.

Die Zugstange ist bevorzugt an einem Zugfahrzeug vorgesehen, welches insbesondere einen Kraftwagen bildet. Beispielsweise ist die Zugstange fest, insbesondere starr, mit einem Fahrzeugaufbau und/oder einem Fahrgestell und/oder einem Querträger des Zugfahrzeugs verbunden. Die Drehachse verläuft bevorzugt parallel zu einer Hochachse des Zugfahrzeugs. Vorzugsweise schneidet die Drehachse eine Mittellängsachse des Zugfahrzeugs. Die Kupplungskugelaufnahme ist bevorzugt an einem Anhängerfahrzeug vorgesehen. Insbesondere ist die Kupplungskugelaufnahme an einem vorderen Ende einer Deichsel des Anhängerfahrzeugs angeordnet. The pull rod is preferably provided on a towing vehicle, which in particular forms a motor vehicle. For example, the pull rod is fixed, in particular rigid, connected to a vehicle body and / or a chassis and / or a cross member of the towing vehicle. The axis of rotation preferably runs parallel to a vertical axis of the towing vehicle. Preferably, the axis of rotation intersects a central longitudinal axis of the towing vehicle. The coupling ball receptacle is preferably provided on a trailer vehicle. In particular, the coupling ball receptacle is arranged at a front end of a drawbar of the trailer vehicle.

Das Zugfahrzeug und das Anhängerfahrzeug sind durch die Anhängerkupplung miteinander verbunden und bilden ein Gespann. Der zwischen der Längsachse des Zugfahrzeugs und einer Längsachse des Anhängerfahrzeugs eingeschlossene Winkel wird auch als Knickwinkel bezeichnet. Insbesondere liegt der Knickwinkel dabei in einer senkrecht zur Hochachse des Zugfahrzeugs verlaufenden Ebene. Die Position des Verschlussstücks, insbesondere dessen Verdrehwinkel, ist oder repräsentiert vorzugsweise den Knickwinkel. Die Referenzlage ist insbesondere durch die Lage der Längsachse des Zugfahrzeugs gegeben, mit welcher die Längsachse des Anhängerfahrzeugs im nicht ausgelenkten Zustand des Anhängers fluchtet und einen Knickwinkel von 0° einschließt. The towing vehicle and the trailer vehicle are connected by the trailer hitch and form a team. The included between the longitudinal axis of the towing vehicle and a longitudinal axis of the trailer vehicle angle is also referred to as kink angle. In particular, the bending angle is in a direction perpendicular to the vertical axis of the towing vehicle level. The position of the closure piece, in particular its angle of rotation, is or preferably represents the bending angle. The reference position is given in particular by the position of the longitudinal axis of the towing vehicle, with which the longitudinal axis of the trailer vehicle in the undeflected state of the trailer is aligned and includes a kink angle of 0 °.

Gemäß einer Weiterbildung ist mit dem Foliensensor eine Auswerteeinrichtung verbunden, mittels welcher die Position, insbesondere der Verdrehwinkel, des Verschlussstücks und/oder der Knickwinkel bestimmt wird, insbesondere aus den Verdrehwinkeln der Seitenränder und/oder Freiräume gegenüber der Kupplungskugel mittels der Spule, die auf dem Foliensensor aufgebracht ist. Die Winkelerfassungsvorrichtung kann die Auswerteeinrichtung umfassen. Alternativ kann die Auswerteeinrichtung auch separat von der Winkelerfassungsvorrichtung vorgesehen sein. According to a further development, an evaluation device is connected to the film sensor, by means of which the position, in particular the angle of rotation, of the closure piece and / or the bending angle is determined, in particular from the angles of rotation of the side edges and / or free spaces relative to the coupling ball by means of the coil on the Foil sensor is applied. The angle detection device may comprise the evaluation device. Alternatively, the evaluation device may also be provided separately from the angle detection device.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen: The invention will be described below with reference to a preferred embodiment with reference to the drawing. In the drawing show:

1 eine schematische Seitenansicht einer Anhängerkupplung, 1 a schematic side view of a trailer hitch,

2 eine Unteransicht der aus 1 ersichtlichen Kupplungskugelaufnahme ohne Kupplungskugel, 2 a bottom view of the 1 apparent coupling ball receptacle without coupling ball,

3 eine teilweise geschnitten dargestellte Seitenansicht der Kupplungskugel ohne Kupplungskugelaufnahme, mit Foliensensor und Kapselmittel bzw. mit MID-fähigem Kunststoffträger 3 a partially sectioned side view of the coupling ball without Kupplungskugelaufnahme, with film sensor and capsule means or with MID-capable plastic carrier

4 eine schematische Schnittansicht der Anhängerkupplung entlang der aus 1 ersichtlichen Schnittlinie A-A mit Foliensensor, 4 a schematic sectional view of the trailer hitch along the off 1 apparent section line AA with film sensor,

5–7 jeweils einen Foliensensor mit unterschiedlichen Spulenausbildungen, 5 - 7 each a film sensor with different coil designs,

8 ein Foliensensor, der um eine Ringkörper angeordnet ist, sowie 8th a film sensor, which is arranged around a ring body, as well

9 ein Diagramm hinsichtlich Spulenlage und Abstand zum Freiraum. 9 a diagram regarding coil position and distance to the free space.

Aus den 1 bis 4 sind unterschiedliche Darstellungen und Teildarstellungen einer Anhängerkupplung 1 gemäß einer Ausführungsform ersichtlich, wobei eine Kupplungskugelaufnahme 2 auf eine Kupplungskugel 3 einer gekrümmten Zugstange 4 aufgesetzt ist. Die nach oben weisende Kupplungskugel 3 ist an einem freien Ende der Zugstange 4 vorgesehen und insbesondere einstückig mit dieser ausgebildet. Ferner ist die Zugstange 4 starr mit einem hinteren Querträger 5 eines Zugfahrzeugs verbunden, und die Kupplungskugelaufnahme 2 ist fest mit einem vorderen Ende einer Deichsel 6 eines Anhängerfahrzeugs verbunden. Damit die Kupplungskugelaufnahme 2 nicht unbeabsichtigt von der Kupplungskugel 3 abgehoben werden kann, umfasst die Kupplungskugelaufnahme ein Verschlussstück 7, welches durch Betätigen eines Hebels 8 mit der Kupplungskugel 3 zur Anlage gebracht werden kann. Das Verschlussstück 7 sichert die Kupplungskugelaufnahme 2 formschlüssig an der Kupplungskugel 3 und ist zusätzlich gegen diese mittels einer schematisch angedeuteten Feder 9 gespannt. Die Kupplungskugelaufnahme 2 und das Verschlussstück 7 bilden zusammen eine die Kupplungskugel 3 umschließende Kugelpfanne 10 (siehe 2), welche auf der Kupplungskugel 3 drehbar gelagert ist. From the 1 to 4 are different representations and partial representations of a trailer hitch 1 according to an embodiment, wherein a coupling ball receptacle 2 on a coupling ball 3 a curved drawbar 4 is attached. The upward-pointing coupling ball 3 is at a free end of the drawbar 4 provided and in particular integrally formed with this. Further, the drawbar 4 rigid with a rear cross member 5 a towing vehicle connected, and the coupling ball receptacle 2 is fixed to a front end of a drawbar 6 connected to a trailer vehicle. Thus the coupling ball receptacle 2 not inadvertently from the coupling ball 3 can be lifted, the coupling ball receptacle comprises a closure piece 7 , which by pressing a lever 8th with the coupling ball 3 can be brought to the plant. The closure piece 7 secures the coupling ball receptacle 2 positive fit on the coupling ball 3 and is additionally against this by means of a schematically indicated spring 9 curious; excited. The coupling ball receptacle 2 and the closure piece 7 together make up the hitch ball 3 enclosing ball socket 10 (please refer 2 ), which on the coupling ball 3 is rotatably mounted.

In die Kupplungskugel 3 ist eine um eine Drehachse 11 umlaufende Ringnut 12 eingebracht, die in einer senkrecht zur Drehachse 11 ausgerichteten Ebene 13 verläuft, in welcher vorzugsweise der Mittelpunkt 14 der Kupplungskugel 3 liegt. Die auch als Hochachse bezeichnete Drehachse 11 verläuft insbesondere parallel zu einer Hochachse des Zugfahrzeugs. Bevorzugt schneidet die Drehachse 11 auch eine Mittellängsachse 20 des Zugfahrzeugs. In der Ringnut 12 ist rings der Drehachse 11 ein Ringkörper 27 angeordnet. Dieser beinhaltet einen oder mehrere konzentrisch um die Drehachse 11 angeordnete(n) Foliensensor(en), wobei in 4 zwei Foliensensoren dargestellt sind. In the coupling ball 3 is one about a rotation axis 11 circumferential annular groove 12 introduced in a direction perpendicular to the axis of rotation 11 aligned level 13 runs, in which preferably the center 14 the coupling ball 3 lies. The axis of rotation, also called the vertical axis 11 runs in particular parallel to a vertical axis of the towing vehicle. Preferably, the axis of rotation cuts 11 also a central longitudinal axis 20 of the towing vehicle. In the ring groove 12 is around the axis of rotation 11 a ring body 27 arranged. This includes one or more concentric around the axis of rotation 11 arranged film sensor (s), wherein in 4 two film sensors are shown.

3 zeigt die Kupplungskugel mit einem Foliensensor 15, der in einem Ringkörper 27 bzw. Kapselmittel 25 eingebettet ist und in der Ringnut 12 an der Kupplungskugel 3 anliegt. Der Foliensensor wird durch einen MID-fähigen Kunststoffträger 15 ausgebildet. Die sich radial von der Drehachse 11 weg erstreckende Messrichtung jedes Foliensensors 15 schließt mit der Mittellängsachse 20 einen definierten Abstand L ein, der für jeden Foliensensor 15 unterschiedlich ist. Für einen der Sensoren 15 ist der Messwinkel ß in 4 dargestellt. 3 shows the coupling ball with a film sensor 15 in a ring body 27 or capsule 25 is embedded and in the annular groove 12 at the coupling ball 3 is applied. The film sensor is powered by an MID-compatible plastic carrier 15 educated. The radially from the axis of rotation 11 away extending measuring direction of each film sensor 15 closes with the central longitudinal axis 20 a defined distance L, which is for each slide sensor 15 is different. For one of the sensors 15 is the measuring angle ß in 4 shown.

In einer auf die Drehachse 11 bezogenen Umfangsrichtung 24 ist das Verschlussstück 7 durch Seitenränder 16 und 17 begrenzt, die jeweils nach außen abgerundet sind. Dadurch ergeben sich im Bereich der Seitenränder 16 und 17 Freiräume 18 und 19, die mittels der Sensoren 15 erfasst werden können. Da die Position bzw. Lage ψ_i der Sensoren 15 bekannt sind, ist durch Ermitteln derjenigen Sensoren, welche die Freiräume erfassen, auch die Lage der Freiräume und deren Abstände L zu den Sensoren 15 und somit der Verdrehwinkel β bzw. der Knickwinkel α bekannt. Die Lage jedes Freiraums wird dabei insbesondere in Form eines Verdrehwinkels ß angegeben. Wird ein und derselbe Freiraum von mehreren, beispielsweise von zwei benachbarten der Sensoren 15 bzw. Spulen 26 erfasst, ist zur Ermittlung des Verdrehwinkels ß bzw. Knickwinkels α auch eine mathematische Approximation möglich. In one on the axis of rotation 11 related circumferential direction 24 is the closure piece 7 through margins 16 and 17 limited, each rounded to the outside. This results in the area of the margins 16 and 17 Free rooms 18 and 19 that by means of the sensors 15 can be detected. Because the position or position ψ _{i of} the sensors 15 are known, by determining those sensors which detect the free spaces, and the location of the free spaces and their distances L to the sensors 15 and thus the angle of rotation β and the bending angle α known. The position of each free space is given in particular in the form of a rotation angle ß. If one and the same free space of several, for example, two adjacent of the sensors 15 or coils 26 detected, is also a mathematical approximation possible to determine the angle of rotation ß or buckling angle α.

Für die Bestimmung der Lage der Freiräume werden die Foliensensoren 15 mit den Planarspulen 26 elektrisch mit einer Auswerteeinrichtung verbunden, die beispielsweise an der Zugstange 4 angeordnet sind. Die Auswerteeinrichtung erfasst den Abstand des jeweiligen Foliensensors 15 bzw. der Planarspulen 26 zur Kupplungskugelaufnahme. Durch Auswerten aller Abstände ergeben sich die Lagen der Freiräume 18 und 19 und hieraus in Relation zur Anordnung der Planarspulen der Knickwinkel α, der zwischen der Längsachse 20 des Zugfahrzeugs und der Längsachse 21 des Anhängerfahrzeugs eingeschlossen wird. Es ist auch denkbar, andere Freiräume zu erfassen und hierüber den Knickwinkel zu bestimmen. Beispielsweise bieten sich hierfür die Freiräume an, die bei der Anti-Schlinger-Kupplung durch die zusätzlichen Reibbeläge auftreten, an. The film sensors are used to determine the position of the clearances 15 with the planar coils 26 electrically connected to an evaluation device, for example, to the drawbar 4 are arranged. The evaluation device detects the distance of the respective film sensor 15 or the planar coils 26 for coupling ball receptacle. By evaluating all distances, the positions of the free spaces result 18 and 19 and from this in relation to the arrangement of the planar coils of the bending angle α, between the longitudinal axis 20 of the towing vehicle and the longitudinal axis 21 of the trailer vehicle is included. It is also conceivable to detect other free spaces and to determine the bending angle. For example, this is the open spaces that occur in the anti-skid coupling by the additional friction linings to.

Die gestrichelte Linie 23 kennzeichnet eine Referenzlage, von der aus der Knickwinkel α bestimmt wird. Insbesondere fällt die Linie 23 mit der Längsachse 20 zusammen und kennzeichnet somit den nicht ausgelenkten Zustand des Anhängerfahrzeugs, d.h. α = 0°. Der Winkel α repräsentiert auch die Position und/oder den Verdrehwinkel des Verschlussstücks 7. Insbesondere ergibt sich der Winkel α aus dem arithmetischen Mittel derjenigen Verdrehwinkel, die für die Freiräume 18 und 19 ermittelt worden sind. Ist der für den Freiraum 18 erfasste Verdrehwinkel β1 und der für den Freiraum 19 erfasste Verdrehwinkel β2, so ergibt sich der Winkel α beispielsweise zu: α = (β1 + β2)/2. The dashed line 23 denotes a reference position, from which the bending angle α is determined. In particular, the line falls 23 with the longitudinal axis 20 together and thus identifies the undeflected state of the trailer vehicle, ie α = 0 °. The angle α also represents the position and / or the angle of rotation of the closure piece 7 , In particular, the angle α results from the arithmetic mean of those angles of rotation which are the free spaces 18 and 19 have been determined. Is that for the free space 18 recorded twist angle β1 and the free space 19 detected angle of rotation β2, the angle α results, for example, to: α = (β1 + β2) / 2.

Die 5, 6 und 7 zeigen schematisch einen nicht eingebauten Foliensensor mit unterschiedlichen Planarspulenausbildungen. In 5–7 sind drei in Längsrichtung der Folie hintereinander angeordnete Planarspulen 26a, b, c dargestellt. Diese verlaufen etwa mittig entlang der Längsachse 15b der Folie 15a, zumindest aber parallel zu dieser. Die jeweiligen Spulen 26a, b, c sind mit je zwei Leiterbahnen verbunden, wobei eine strichliniert gezeigte Leiterbahn vom Mittelpunkt der Spule ausgeht, wobei die durchgehend gezeigte Leiterbahn mit dem äußeren Ende der Spule verbunden ist. Die Leiterbahnen werden von der Kupplungskugel 3 über eine Versorgungsbohrung 4a (s. 4) geführt und schließlich mit der Auswerteeinrichtung 22 verbunden. Die 5 zeigt eine Planarspule 26a, die wie eine archimedische Spirale ausgebildet ist. Die 6 zeigt eine Planarspule 26b, die wie eine eckige bzw. rechteckige, hier sogar quadratisch ausgebildete archimedische Spirale ausgebildet ist. 6 zeigt eine weitere als rechteckige archimedische Spirale ausgebildete Planarspule 26c. Bei Letzterer verlaufen die Längsseiten des Spulenwerkstoffes jeweils verjüngt zur Mitte der Spule. The 5 . 6 and 7 schematically show a non-installed film sensor with different planar coil formations. In 5 - 7 are three in the longitudinal direction of the film successively arranged planar coils 26a , b, c shown. These run approximately centrally along the longitudinal axis 15b the foil 15a but at least parallel to this. The respective coils 26a , b, c are each connected to two tracks, wherein a printed circuit trace shown from the center of the coil emanates, wherein the continuous track is connected to the outer end of the coil. The tracks are from the hitch ball 3 via a supply hole 4a (S. 4 ) and finally with the evaluation device 22 connected. The 5 shows a planar coil 26a which is formed like an Archimedean spiral. The 6 shows a planar coil 26b , which is designed as an angular or rectangular, here even square trained Archimedean spiral. 6 shows another designed as a rectangular Archimedean spiral planar coil 26c , In the latter, the longitudinal sides of the coil material each tapered to the center of the coil.

8 zeigt schematisch, wie ein aus MID-fähigem und strukturierten Kunststoffmaterial bestehender Foliensensor 15 mit mehreren Planarspulen 26 konzentrisch um einen Ringkörper 27 angeordnet sein kann. Der Ringkörper 27 ist in dieser Ansicht zweigeteilt dargestellt. Jede Ringhälfte stellt einen Foliensensor 15 mit jeweils vier Planarspulen 26 dar. Die Ringkörper 27 umgeben dann die Kupplungskugel 3 gemäß 3 in der Ringnut 12 und werden nach außen durch ein Kapselmittel 25 gesichert bzw. geschützt. 8th schematically shows how a consisting of MID-capable and structured plastic material film sensor 15 with several planar coils 26 concentric around a ring body 27 can be arranged. The ring body 27 is shown in two parts in this view. Each ring half represents a film sensor 15 with four planar coils each 26 dar. The ring body 27 then surround the hitch ball 3 according to 3 in the ring groove 12 and become outward through an encapsulant 25 secured or protected.

9 stellt exemplarisch die Form des Sensorsignals f_i für die unterschiedlichen Stellungen der Kupplungskugelaufnahme in Bezug zur Kupplungskugel dar. Auf der X-Achse sind die bekannten Lagen ψ_i der einzelnen Spulen 26 und auf der Y-Achse sind die Abstände L von den Sensoren 16 bzw. der Spulen 26 zur Kupplungskugelaufnahme 2 abgetragen. Bei einer Verdrehung der Kupplungskugelaufnahme 2 verschiebt sich das Signal f_i entlang der X-Achse. Die Signalverschiebung gibt hier den Verdrehwinkel β an. f_ref gibt das Signal in der Referenzstellung der Kupplungskugelaufnahme an. f_i,1 bzw. f_i,2 geben ein Signal in einer Stellung 1 bzw. 2 an, die jeweils Verdrehstellungen der Kupplungskugelaufnahme zur Kupplungskugel an. Über die jeweiligen Phasenverschiebungen kann der Verdrehwinkel, hier ß₁ oder ß₂ ermittelt werden. Aus dem Verdrehwinkel lässt sich dann der Knickwinkel ermitteln. 9 exemplifies the shape of the sensor signal f _i for the different positions of the coupling ball receiving in relation to the coupling ball. On the X-axis, the known positions ψ _{i of} the individual coils 26 and on the Y-axis, the distances L from the sensors 16 or the coils 26 for coupling ball receptacle 2 ablated. At a rotation of the coupling ball receptacle 2 the signal f _i shifts along the X-axis. The signal shift indicates here the angle of rotation β. f _ref indicates the signal in the reference position of the coupling ball receptacle. f _{i, 1} or f _{i, 2} give a signal in one position 1 respectively. 2 on, the respective rotational positions of the coupling ball receptacle to the coupling ball. About the respective phase shifts, the angle of rotation, here ß ₁ or ß ₂ can be determined. From the angle of rotation can then determine the bending angle.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten Merkmale der Erfindung nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. It is understood that the abovementioned features of the invention can be used not only in the respectively specified combination but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the invention.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1 1: Anhängerkupplung trailer hitch
2 2: Kupplungskugelaufnahme Coupling ball receiving
3 3: Kupplungskugel tow
4 4: Zugstange pull bar
5 5: hinterer Querträger des Zugfahrzeugs rear cross member of towing vehicle
6 6: Deichsel des Anhängerfahrzeugs Tiller of the trailer vehicle
7 7: Verschlussstück closing piece
8 8th: Hebel lever
9 9: Feder feather
10 10: Kugelpfanne ball socket
11 11: Drehachse, Hochachse der Kupplungskugel Rotary axis, vertical axis of the coupling ball
12 12: Ringnut ring groove
13 13: Ebene level
14 14: Mittelpunkt der Kupplungskugel Center of the coupling ball
15 15: Foliensensor, MID-fähiger Kunststoffträger Foil sensor, MID-compatible plastic carrier
16 16: Seitenrand des Verschlussstücks Side edge of the closure piece
17 17: Seitenrand des Verschlussstücks Side edge of the closure piece
18 18: Freiraum free space
19 19: Freiraum free space
20 20: Längsachse des Zugfahrzeugs Longitudinal axis of towing vehicle
21 21: Längsachse des Anhängerfahrzeugs Longitudinal axis of the trailer vehicle
22 22: Auswerteeinrichtung evaluation
23 23: Linie line
24 24: Umfangsrichtung circumferentially
25 25: Kapselmittel encapsulants
26a, b, c26a, b, c: Spule, Planarspule Coil, planar coil
27 27: Ringkörper ring body
α α: Knickwinkel / Position des Verschlussstücks Bending angle / position of the closure piece
β β: Messwinkel, Verdrehwinkel Measuring angle, angle of rotation
L L: Abstand distance

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

EP 1796926 B1 [0002]

Claims

Trailer coupling for a motor vehicle, with a vehicle-mounted pull rod ( 4 ), which at its free end a coupling ball ( 3 ), wherein the coupling ball ( 3 ) at least one sensor ( 15 ) for angle detection, characterized in that the at least one sensor on the coupling ball ( 3 ) by at least one film sensor ( 15 ), in particular from an MID-compatible plastic carrier is formed.

Trailer coupling according to claim 1, characterized in that the film sensor ( 15 ) is designed as inductive, capacitive or resistive.

Trailer coupling according to claim 1 or 2, characterized in that on the film sensor ( 15 ) at least one coil ( 26 ), in particular a planar coil ( 26 ) is applied.

Trailer coupling according to claim 3, characterized in that the planar coil ( 26 ) as an Archimedean spiral ( 26a ), as an angular Archimedean spiral ( 26b ) or as a rectangular Archimedean spiral ( 26c ), which has a taper on its at least two longitudinal sides is formed.

Trailer coupling according to claim 3 or 4, characterized in that when at least two coils ( 26 ) on the film sensor ( 15 ) these coils ( 26 ) are electrically connected in series or in parallel.

Trailer coupling according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one film sensor ( 15 ) concentric to the vertical axis ( 11 ) of the coupling ball is arranged on this.

Trailer coupling according to one of the preceding claims, characterized in that the film sensor ( 15 ) on the coupling ball ( 3 ) in an annular groove ( 12 ) is arranged.

Trailer coupling according to claim 7, characterized in that the film sensor ( 15 ) in the annular groove 12 , in particular cohesively or positively, in particular encapsulated is arranged.

Trailer coupling according to claim 7 or 8, characterized in that the film sensor ( 15 ) in a capsule agent ( 25 ) is arranged or between coupling ball ( 3 ) and capsule agents ( 25 ) is included.

Trailer coupling according to claim 9, characterized in that the capsule means ( 25 ) the annular groove ( 12 ) fills in such a way that the spherical surface in the region of the annular groove ( 12 ) is completely made, so that results in a spherical outer shape.

Foil sensor for use on a trailer hitch, in particular on the coupling ball of the hitch, designed according to one of the preceding claims.

Film sensor according to claim 11, characterized in that the film sensor ( 15 ) in or on a ring body ( 27 ) is arranged.

Foil sensor according to claim 12, characterized in that the annular body ( 27 ) is formed of a plastic.

Method for determining an angle between towing vehicle and trailer, wherein the towing vehicle has a trailer coupling for a motor vehicle, with a tie rod fixed to the vehicle ( 4 ), which at its free end a coupling ball ( 3 ), and a coupling ball receptacle ( 2 ) of the trailer mounted on the towbar ( 3 ) about its vertical axis ( 11 ) and rotatable by means of a closure piece ( 7 ) on the coupling ball ( 2 ) is secured, wherein the coupling ball ( 2 ) at least one sensor ( 15 ) for angle detection, characterized in that at least one between coupling ball ( 3 ) and coupling ball receptacle ( 2 ) and / or closure piece ( 7 ) free space ( 18 . 19 ) by means of at least one trailer coupling according to one of claims 1-10 or a film sensor ( 15 ) according to any one of claims 11-13.

Method for determining an angle between towing vehicle and trailer according to claim 14, characterized in that the at least one free space ( 18 . 19 ) by at least one on the film sensor ( 15 ) applied coil ( 26 ), which is connected to an evaluation device ( 22 ) connected is.

Method for determining an angle between towing vehicle and trailer according to claim 15, characterized in that by the evaluation device ( 22 ) the distance L of the at least one film sensor ( 15 ) or the at least one planar coil ( 26 ) is detected to Kupplungskugelaufnahme, and by evaluating all distances over the layers ψ _{i of} the coils 26 in relation to the arrangement of the at least one planar coil ( 26 ) of the rotation angle ß and / or the bending angle α is detected.