DE102014212821A1

DE102014212821A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Erfassung eines Schwenkwinkels zwischen einem Fahrzeug und einer Anhängervorrichtung

Info

Publication number: DE102014212821A1
Application number: DE102014212821.8A
Authority: DE
Inventors: Michael Burkhart; Thomas Rösch
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2014-07-02
Filing date: 2014-07-02
Publication date: 2016-01-07
Also published as: WO2016000893A1; EP3164276A1; BR112016028825A2; JP2017528357A; CN106536234A; US20170136839A1; US10414221B2; CN106536234B; JP6603677B2

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schwenkwinkelerfassungsvorrichtung und ein Verfahren zur Erfassung eines Schwenkwinkels (α) zwischen einem Fahrzeug (1) und einer an das Fahrzeug (1) angekuppelten Anhängervorrichtung (2). Dabei ist ein Sender (5, 5') vorgesehen, der zur Erzeugung eines elektromagnetischen Feldes (F) ausgeführt ist, sowie ein Empfänger (4), der zur Erkennung einer Feldstärke des elektromagnetischen Feldes (F) ausgeführt ist, wobei der Sender (5, 5') und Empfänger (4) derart zueinander auf Fahrzeug (1) und Anhängervorrichtung (2) angeordnet sind, dass eine Änderung des Schwenkwinkels (α) eine hiervon abhängige Änderung der vom Empfänger (4) erkannten Feldstärke bewirkt. Zudem ist eine Auswerteinrichtung (6) zur Ermittlung des Schwenkwinkels (α) anhand der erkannten Feldstärke vorgesehen. Die Erfindung betrifft auch einen hierfür ausgeführten Sender (5, 5'), einen Empfänger (4) und eine Auswerteinrichtung (6).

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schwenkwinkelerfassungsvorrichtung zur Erfassung eines Schwenkwinkels zwischen einem Fahrzeug und einer an das Fahrzeug angekuppelten Anhängervorrichtung. Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren zur Ermittlung eines solchen Schwenkwinkels, sowie einen Sender, einen Empfänger und eine Auswerteinrichtung für eine solche Schwenkwinkelerfassungsvorrichtung.
Eine derartige Vorrichtung ist aus der DE 101 22 562 C1 bekannt. Hier wird der Schwenkwinkel mittels zweier Ultraschalltransceivern ermittelt.
Aus der EP 1 238 577 A1 ist eine Vorrichtung zum Koppeln eines Gerätes an ein Arbeitsfahrzeug bekannt. Die Vorrichtung weist eine Sensoreinrichtung auf, durch welche eine relative Lage eines geräteseitigen Koppelelements zu einem fahrzeugseitigen Koppelelement ermittelbar ist. Bei der Sensoreinrichtung handelt es sich dabei insbesondere um magnetische Sensoren, Ultraschallsensoren, Lasersensoren, Radarsensoren und/oder GPS-Sensoren.
Aus der DE 10 2006 040 879 A1 ist ein Fahrer-Assistenzsystem bekannt. Hierbei kann ein RFID-Element an einer Anhängerkupplung vorgesehen sein sowie weitere RFID-Elemente an einem Anhänger. Hierdurch lässt sich die Anhängerkupplung zielgenau anfahren.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine bessere Erfassung eines Schwenkwinkels zwischen einem Fahrzeug und einer an das Fahrzeug angekuppelten Anhängervorrichtung zu ermöglichen.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Hauptansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen hiervon sind den jeweiligen Unteransprüchen entnehmbar. Demgemäß wird eine Schwenkwinkelerfassungsvorrichtung zur Erfassung eines Schwenkwinkels zwischen einem Fahrzeug und einer an das Fahrzeug angekuppelten Anhängervorrichtung vorgeschlagen. Diese verfügt zumindest über einen Sender, der zur Erzeugung eines elektromagnetischen Feldes ausgeführt ist, sowie über einen Empfänger, der zur Erkennung einer Feldstärke des elektromagnetischen Feldes ausgeführt ist. Dabei sind Sender und Empfänger derart zueinander auf Fahrzeug und Anhängervorrichtung angeordnet, dass eine Änderung des Schwenkwinkels eine hiervon abhängige Änderung der vom Empfänger erkannten Feldstärke bewirkt. Des Weiteren ist eine Auswerteinrichtung zur Ermittlung des Schwenkwinkels anhand der vom Empfänger erkannten Feldstärke vorgesehen.
Hierdurch kann auf einfache und effektive Weise der Schwenkwinkel ermittelt werden. Insbesondere sind Empfänger und Sender so angeordnet, dass sich die Feldstärke des Senders im Erfassungsbereich des Empfängers bei einer Schwenkwinkeländerung ändert, beispielsweise quadratisch oder linear. Dies kann insbesondere durch eine schwenkwinkelabhängige Abschirmung des Senders oder des Empfängers erfolgen, und/oder durch eine schwenkwinkelabhängige Abstandsänderung zwischen Empfänger und Sender. Die Ermittlung des Schwenkwinkels in der Auswerteinrichtung erfolgt insbesondere anhand trigonometrischer Berechnungen, anhand von gespeicherten Kennfeldern oder anhand von gespeicherten Versuchsreihenergebnissen. Die Ermittlung des Schwenkwinkels anhand der Feldstärke kann daher analytisch oder empirisch erfolgen. Die Schwenkwinkelerfassungsvorrichtung ist insbesondere ausgeführt, um einen Schwenkwinkel zwischen einer Fahrzeuglängsachse des Fahrzeugs und einer Anhängerlängsachse der an das Fahrzeug angekuppelten Anhängervorrichtung ausgeführt. Sender und Empfänger können insbesondere jeweils beide auf einer dieser Längsachsen angeordnet sein, oder alternativ können einer von dem Empfänger und dem Sender auf einer Längsachse und der jeweils andere von dem Empfänger und dem Sender abseits der jeweils anderen Längsachse angeordnet sein. Demnach ist einer von dem Empfänger und dem Sender auf dem Fahrzeug angeordnet, während der andere von dem Sender und dem Empfänger auf der Anhängervorrichtung angeordnet ist.
Die Schwenkwinkelerfassungsvorrichtung kann insbesondere eine Kupplung mit einer Schwenkachse umfassen, um welche die Anhängervorrichtung gegenüber dem Fahrzeug um den Schwenkwinkel schwenkbar ist. Bei der Kupplung kann es sich daher beispielsweise um eine Sattelkupplung oder eine Rockinger-Kupplung oder eine Kugelkopfkupplung handeln. Insbesondere ist der Schwenkwinkel null, wenn die Fahrzeuglängsachse und die Anhängerlängsachse parallel zueinander liegen. Dies kann insbesondere bei einer Geradeausfahrt von Fahrzeug und Anhängervorrichtung der Fall sein. Bei dem Schwenkwinkel kann es sich daher um einen Kurvenschwenkwinkel zwischen Fahrzeug bzw. Fahrzeuglängsachse und Anhängervorrichtung bzw. Anhängerlängsachse handeln, wie er bei einer Kurvenfahrt auftreten kann. Bei dem Schwenkwinkel kann es sich aber auch um einen Neigungswinkel zwischen Fahrzeug bzw. Fahrzeuglängsachse und Anhängervorrichtung bzw. Anhängerlängsachse handeln, wie er beispielsweise bei einer Geländefahrt oder einer Berg- und Talfahrt auftreten kann.
Bei der Anhängervorrichtung handelt es sich insbesondere um einen Starrdeichselanhänger, die Lenkdeichselanhänger oder einen Sattelanhänger. Allerdings kann die Kupplung zum Ankuppeln der Anhängervorrichtung auch als eine Geräteschnittstelle, insbesondere für land- oder forstwirtschaftliche Geräte sein, wie beispielsweise eine Ackerschiene oder ein Dreipunkt-Kraftheber. Demnach kann es sich bei der Anhängervorrichtung auch um ein Arbeitsgerät, insbesondere ein land- oder forstwirtschaftliches Arbeitsgerät, handeln. Die Anhängervorrichtung kann also beispielsweise ein Pflug oder ein Mähbalken oder ein Steinsammler oder ein Räumschild etc. sein. Bei dem Fahrzeug handelt es sich insbesondere um eine Zugmaschine, wie beispielsweise ein Personenkraftwagen, Lastkraftwagen, Traktor, etc. Allerdings kann das Fahrzeug auch selbst dazu ausgeführt sein, an eine Zugmaschine angehängt zu werden. Bei dem Fahrzeug kann es sich daher beispielsweise auch um einen Dolly handeln.
Vorzugsweise weist die Schwenkwinkelerfassungsvorrichtung zumindest zwei Sender auf. Dabei ist der erste Sender im Bereich einer Hochkante einer ersten Seite des Fahrzeugs oder der Anhängervorrichtung angeordnet, beispielsweise auf einer Fahrerseite. Und der zweite Sender ist dann im Bereich einer Hochkante einer zur ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite des Fahrzeugs oder der Anhängervorrichtung angeordnet, beispielsweise auf einer Beifahrerseite. Hierdurch kann die Erfassung des Schwenkwinkels verbessert werden. Dabei kann vorgesehen sein, dass der Empfänger dann auf der Fahrzeuglängsachse beziehungsweise der Anhängerlängsachse angeordnet ist, insbesondere auf demjenigen von Fahrzeug oder Anhängervorrichtung, auf dem nicht die Sender vorgesehen sind. Auch hierdurch kann die Erfassung des Schwenkwinkels weiter verbessert werden.
Ebenso können zumindest zwei Empfänger vorgesehen sein, wobei der erste im Bereich einer Hochkante einer ersten Seite des Fahrzeugs oder der Anhängervorrichtung angeordnet ist, wie beispielsweise auf einer Fahrerseite. Und wobei der zweite Empfänger im Bereich einer Hochkante einer zur ersten Seite gegenüberliegenden Seite des Fahrzeugs oder der Anhängervorrichtung angeordnet ist, wie beispielsweise einer Beifahrerseite. Vorzugsweise kann dann vorgesehen sein, dass der Sender auf der Fahrzeuglängsachse beziehungsweise der Anhängerlängsachse angeordnet ist, insbesondere auf demjenigen von Fahrzeug oder Anhängervorrichtung, auf dem nicht die Empfänger vorgesehen sind. Auch durch diese Maßnahmen kann die Erfassung des Schwenkwinkels verbessert werden.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass der Sender auf einer von Fahrzeuglängsachse und Anhängerlängsachse angeordnet ist und der Empfänger auf der jeweils anderen von Fahrzeuglängsachse und Anhängerlängsachse angeordnet ist. Auch hierdurch kann eine besonders gute Erfassung des Schwenkwinkels bewirkt werden.
Vorzugsweise handelt es sich bei einem oder mehreren der oben genannten Sender um einen Bluetooth-, RFID-, WLAN- oder NFC-Sender, also um in der IT-Industrie kommerziell übliche Sender. In diesem Zusammenhang bedeutet RFID Radio-Frequency Identification, WLAN bedeutet Wireless Local Area Network und NFC bedeutet Near Field Communication. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Sender um einen BLE-Sender (BLE = Bluetooth Low Energy), wie einen BLE-Tag. Alternativ kann natürlich ein anderer geeigneter, ein elektromagnetisches Feld ausstrahlender Sender eingesetzt werden. Der Empfänger ist insbesondere dazu ausgeführt, das von dem Sender bzw. den Sendern jeweils spezifisch ausgestrahlte elektromagnetische Feld erfassen zu können, beziehungsweise dessen Feldstärke erfassen zu können. Die oben genannten Sendertypen haben sich als besonders geeignet für die vorliegende Anwendung herausgestellt.
Die Erfindung betrifft selbstverständlich auch einen Sender, einen Empfänger sowie eine Auswerteinrichtung, die speziell für die hier erläuterte Schwenkwinkelerfassungsvorrichtung bzw. zur Verwendung darin ausgeführt sind.
Das Verfahren zur Ermittlung eines Schwenkwinkels zwischen einem Fahrzeug und einer an das Fahrzeug angekuppelten Anhängervorrichtung sieht vor, dass durch einen Sender ein elektromagnetisches Feld erzeugt wird, dessen Feldstärke durch einen Empfänger erkannt wird, wobei Sender und Empfänger so zueinander auf dem Fahrzeug und der Anhängervorrichtung angeordnet sind, dass eine Änderung des Schwenkwinkels zu einer hiervon abhängigen Änderung der vom Empfänger erkannten Feldstärke führt. Aus der erkannten Feldstärke wird daraufhin der Schwenkwinkel ermittelt.
Durch die hier vorgestellten Mittel wird drahtlos der Schwenkwinkel zwischen Fahrzeug und Anhängervorrichtung ermittelt. Es ist demnach keine extra Verkabelung zwischen dem Sender und dem Empfänger notwendig.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Figuren vorteilhafter Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert, aus welchen weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung entnehmbar sind. Die Figuren zeigen jeweils in schematischer Darstellung:
1, eine Draufsicht auf einen Sattelzug,
2, eine Draufsicht auf eine Zugmaschine mit einem angekuppelten Gelenkdeichselanhänger,
3, einen Traktor mit einem daran angekuppelten Arbeitsgerät.
In den Figuren sind gleiche oder zumindest funktionsgleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
1 zeigt eine Schwenkwinkelerfassungsvorrichtung zur Erfassung eines Schwenkwinkels α zwischen einem Fahrzeug 1 und einer an das Fahrzeug 1 angekuppelten Anhängervorrichtung 2. Im Detail handelt es sich bei dem Fahrzeug 1 um einen Lastkraftwagen und bei der Anhängervorrichtung 2 um einen Sattelanhänger. Der Schwenkwinkel α liegt zwischen einer Fahrzeuglängsachse L1 des Fahrzeugs 1 und einer Anhängerlängsachse 12 der Anhängervorrichtung 2 an. Zum Ankuppeln der Anhängervorrichtung 2 an das Fahrzeug 1 ist eine Kupplung 3 vorgesehen, im gezeigten Beispiel eine Sattelkupplung. Die Kupplung 3 verfügt über eine Schwenkachse, welche senkrecht zu der Zeichenebene steht, um welche Fahrzeug 1 und Anhängervorrichtung 2 gegeneinander um den Schwenkwinkel α verschwenkt werden können. Der Schwenkwinkel α ist bei einer Geradeausfahrt von Fahrzeug 1 und Anhängervorrichtung 2 Null. Bei einer Kurvenfahrt erhöht sich der Schwenkwinkel α abhängig vom gefahrenen Kurvenradius.
Die Schwenkwinkelerfassungsvorrichtung verfügt zumindest über einen Empfänger 4, welcher ortsfest an dem Fahrzeug 1 angeordnet ist, sowie über einen ersten und einen zweiten Sender 5, 5', welche ortsfest an der Anhängervorrichtung 2 angeordnet sind. Jeder der Sender 5, 5' ist ausgeführt, um ein elektromagnetisches Feld F abzustrahlen. Der Empfänger 4 ist ausgeführt, um eine Feldstärke des jeweiligen elektromagnetischen Feldes F innerhalb seines Erfassungsbereichs zu erkennen, insbesondere an einer Antenne des Empfängers 4.
Die Sender 5 und der Empfänger 4 sind derart zueinander auf Fahrzeug 1 und Anhängervorrichtung 2 angeordnet, dass eine Änderung des Schwenkwinkels α eine hiervon abhängige Änderung der vom Empfänger 4 erkannten Feldstärke der elektromagnetischen Felder F bewirkt. Im Detail nimmt die Feldstärke der elektrischen Felder F mit zunehmendem Abstand von dem jeweiligen Sender 5 ab. Je weiter der Empfänger 4 von dem jeweiligen Sender 5 ist, desto geringer ist die Feldstärke im Bereich des Empfängers 4. Im gezeigten Beispiel sind die Sender 5 daher so auf der Anhängervorrichtung 2 angeordnet, dass sich ihre Position relativ zu der Position des Empfängers 4 auf dem Fahrzeug 1 in Abhängigkeit des Schwenkwinkels α verändert. Bei der in 1 dargestellten Verschwenkung von Fahrzeug 1 und Anhängervorrichtung 2 (Linkskurve) wird hierdurch der Abstand A1 vom Empfänger 4 zum Sender 5' verringert. Demgegenüber wird der Abstand A2 zwischen Empfänger 4 und Sender 5 vergrößert. Bei einer Geradeausfahrt von Fahrzeug 1 und Anhängervorrichtung 2 sind die Abstände A1 und A2 identisch. Somit sind auch die von dem Empfänger 4 empfangenen Feldstärken der Felder F identisch. Bei der in 1 dargestellten Position ist hingegen die vom Empfänger 4 erkannte Feldstärke des Feldes F, das der Sensor 5' aussendet, stärker als die Feldstärke vom Feld F, welches der Sensor 5 aussendet. Bei Vergrößerung des Schwenkwinkels α ändert sich die von dem Empfänger 4 empfangene Feldstärke der elektromagnetischen Felder dementsprechend.
Die von dem Empfänger 4 erkannten Feldstärken werden der Auswerteinrichtung 6 übermittelt. Diese ermittelt daraus den Schwenkwinkel α. Dies kann beispielsweise durch trigonometrische Formeln erfolgen, durch Kennfelder oder Versuchsreihenergebnisse. Die Ermittlung des Schwenkwinkels α erfolgt daher vorzugsweise analytisch oder empirisch.
In dem in 1 dargestellten Beispiel ist der Empfänger 4 im Bereich der Fahrzeuglängsachse L1 angeordnet. Demgegenüber sind die Sender 5, 5' außerhalb der Anhängerlängsachse 12 angeordnet, im Detail im Bereich einer Hochkante jeweils einer Seite der Anhängervorrichtung. Der Empfänger 4 ist insbesondere an einer Rückseite einer Fahrerhauswand angeordnet, während die Sender 5, 5' im Bereich der jeweiligen Hochkante an einer Frontseite der Anhängervorrichtung 2 angeordnet sind. Es kann vorgesehen sein, dass einer der Sender 5, 5' entfällt. Es kann auch vorgesehen sein, dass der Empfänger 4 auf der Anhängervorrichtung 2 angeordnet ist, beispielsweise im Bereich einer der Hochkanten, an welchen sich nun die Sender 5, 5' befinden oder im Bereich der Anhängerlängsachse 12. Und es kann vorgesehen sein, dass die Sender 5, 5' auf dem Fahrzeug 1 angeordnet sind, insbesondere im Bereich der Fahrzeuglängsachse L1 oder im Bereich von Hochkanten eines Fahrerhauses des Fahrzeugs 1. Es ist auch möglich, dass zwei Empfänger 4 vorgesehen sind, welche anstelle der Sender 5, 5' in 1 angeordnet sind, wobei dann ein Sender vorgesehen sein kann, welcher anstelle des Empfängers 4 in 1 angeordnet ist. In 1 sind beispielhafte weitere Positionen für Empfänger und/oder Sender durch Kästchen eingezeichnet. Andere Positionen sind allerdings ebenfalls möglich. Es kann zudem möglich sein, dass die schwenkwinkelabhängige Änderung der Feldstärke der Felder F dadurch bewirkt wird, dass die der Empfänger 4 schwenkwinkelabhängig von den elektromagnetischen Feldern F abgeschirmt wird.
Dadurch ändert sich ebenfalls die von ihm erkannte Feldstärke schwenkwinkelabhängig.
2 zeigt eine Draufsicht auf ein Fahrzeug 1, an welches ein Gelenkdeichselanhänger als Anhängervorrichtung 2 angekuppelt ist. Dabei ist eine Schwenkwinkelerfassungsvorrichtung vorgesehen, um einen der Schwenkwinkel α1, α2, α3 zu ermitteln. Bei α1 handelt es sich um einen Schwenkwinkel zwischen der Fahrzeuglängsachse L1 des Fahrzeugs 1 und der Längsachse LD eines Drehschemels der Anhängervorrichtung 2. Bei dem Schwenkwinkel α2 handelt es sich um einen Schwenkwinkel zwischen der Drehschemellängsachse LD und der Anhängerlängsachse 12 der Anhängervorrichtung 2. Und bei dem Schwenkwinkel α3 handelt es sich um einen Schwenkwinkel zwischen der Fahrzeuglängsachse L1 und der Anhängerlängsachse 12. Hierzu ist das Fahrzeug 1 und/oder der Drehschemel 7 und/oder die Anhängervorrichtung 2 analog zur Ausführung nach 1 mit zumindest einem Empfänger 4 sowie zumindest einem Sender 5, 5' ausgestattet. Entsprechend 1 wird die jeweils von dem oder den Empfängern 4 erkannte Feldstärke an eine Auswerteinrichtung 6 weitergeleitet, welche den Schwenkwinkel α1, α2, α3 anhand der jeweiligen Feldstärke ermittelt.
3 zeigt eine Konfiguration der Erfindung, bei welcher ein Schwenkwinkel α4, α5 zwischen einer Fahrzeuglängsachse L1 eines Fahrzeugs und einer Arbeitsgerätlängsachse 13, 14 einer als Arbeitsgerät ausgeführten Anhängervorrichtung 2, 2' ermittelt wird. Bei dem Fahrzeug 1 kann es sich insbesondere um ein land- oder forstwirtschaftliches Fahrzeug, wie beispielsweise einen Traktor oder einen Holzrücker, handeln. Das Fahrzeug 1 verfügt über zwei Kupplungen 3, 3', jeweils zum Ankuppeln einer Anhängervorrichtung 2, 2' an das Fahrzeug 1. Bei der Kupplung 3, 3' gemäß 3 handelt es sich beispielsweise um jeweils eine Ackerschiene oder einen Dreipunkt-Kraftheber. Selbstverständlich kann auch vorgesehen sein, dass andere Arten von Anhängervorrichtungen mittels der Kupplungen 3, 3' an das Fahrzeug 1 ankuppelbar sind, wie beispielsweise ein Starrdeichselanhänger oder ein Gelenkdeichselanhänger. Die mittels der vorderen Kupplung 3' angekuppelte Anhängervorrichtung 2' ist in 3 beispielhaft als Räumschild ausgeführt. Die mittels der hinteren Kupplung 3 angekuppelte Anhängervorrichtung 2 ist in 3 beispielhaft als Pflug ausgeführt. Es ist klar, dass auch andere Arten von Anhängervorrichtungen 2, 2' so an das Fahrzeug 1 angekuppelt sein können.
Das Räumschild 2' und der Pflug 2 weisen jeweils eine Arbeitsgerätlängsachse 13, L4 auf. Die wesentlichen Teile der Anhängervorrichtungen 2, 2' sind gegenüber dem Fahrzeug 1 schwenkbar ausgeführt, um sie an die jeweiligen Arbeitsbedingungen anzupassen. Somit ändert sich der jeweilige Schwenkwinkel α4, α5 in Abhängigkeit der Schwenkposition der jeweiligen Anhängervorrichtung 2, 2'.
Um den Schwenkwinkel α4, α5 zu ermitteln, ist gemäß 3 eine Schwenkwinkelerfassungsvorrichtung vorgesehen. Diese kann analog zu 1 beziehungsweise 2 ausgeführt sein. Beispielhaft sind auf dem Räumschild 2' im Bereich seitlicher Enden des Räumschildes 2' jeweils ein Sender 5, 5' vorgesehen, welcher je ein elektromagnetisches Feld F abstrahlt. Die Feldstärke des jeweiligen Feldes F im Bereich der vorderen Kupplung 3' ist mittels eines dort auf der Fahrzeuglängsachse L1 angeordneten Empfängers 4 erkennbar. Je nach Schwenkwinkel α4 ändert sich daher die von dem Empfänger 4 empfangene Feldstärke. Die erkannte Feldstärke wird an eine Auswerteinrichtung 6 weitergeleitet, innerhalb welcher hieraus der Schwenkwinkel α4 ermittelt wird.
Zur Ermittlung des Schwenkwinkels α5 ist beispielhaft nur ein Sender 5 vorgesehen. Auch dieser strahlt ein elektromagnetisches Feld F aus. Der Sender 5 ist auf der Arbeitsgerätlängsachse 14 des Pfluges 2 angeordnet. Im Bereich der Kupplung 3 sind beabstandet zu der Fahrzeuglängsachse L1 zwei Empfänger 4, 4' vorgesehen. Je nach Schwenkwinkel α5 ändert sich die von den Empfängern 4, 4' jeweils erkannte Feldstärke des vom Sender 5 abgestrahlten elektromagnetischen Feldes F. Die Empfänger 4, 4' übermitteln die jeweils erkannte Feldstärke an die Auswerteinrichtung 6, wo der Schwenkwinkel α5 anschließend daraus ermittelt wird. Auch in 3 können die Positionen der Empfänger 4, 4' und Sender 5, 5' jeweils miteinander vertauscht sein. Insbesondere kann an der Anhängervorrichtung 2, 2' statt eines Senders 5 auch ein Empfänger 4 vorgesehen sein, wobei dann auf dem Fahrzeug 1, insbesondere im Bereich der Kupplung 3, 3', anstelle der Empfänger 4, 4' dann jeweils ein Sender vorgesehen ist. Andere geeignete Positionen für Sender 5, 5' und Empfänger 4, 4' können ebenso genutzt werden.
Wie die 1 bis 3 zeigen, sollte jeweils einer von Sender und Empfänger auf dem Fahrzeug ortsfest angeordnet sein, wobei jeweils der andere von Sender und Empfänger dann ortsfest auf der Anhängervorrichtung angeordnet ist. Zur Erhöhung der Genauigkeit der Schwenkwinkelermittlung können beliebig viele weitere Sender 5, 5' oder Empfänger 4, 4' an geeigneten Stellen des Fahrzeugs 1 beziehungsweise der Anhängervorrichtung 2, 2' vorgesehen sein. Bei den Sendern 5, 5' handelt es sich insbesondere um Bluetooth-, RFID-, WLAN- oder NFC-Sender. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Sender 5, 5' um einen BLE-Sender (BLE = Bluetooth Low Energy), insbesondere einen BLE-Tag.
Vorzugsweise strahlen die Sender 5, 5' mit dem jeweiligen elektromagnetischen Feld F eine individuelle Kennung aus. Demnach ist anhand jedes elektromagnetischen Feldes F der das jeweilige Feld abstrahlende Sender 5, 5' identifizierbar. Der Empfänger 4, 4' erkennt neben der Feldstärke dann die zugehörige individuelle Kennung. Somit ist ermittelbar, welche Feldstärke das elektromagnetische Feld F jedes der Sender 5, 5' an der Ortsposition des Empfängers 4 aufweist. Aus der Kenntnis der individuellen Feldstärken kann dann, beispielsweise durch an sich bekannte trigonometrische Berechnungen etc., der Schwenkwinkel α ermittelt werden.
Die Sender 5, 5' und/oder die Empfänger 4, 4' sind insbesondere zur Energieversorgung an das jeweilige elektrische Bordnetz des Fahrzeugs 1 beziehungsweise der Anhängervorrichtung 2 gekoppelt. Alternativ können sie jeweils batteriebetrieben sein oder einen elektrischen Generator zur eigenen Erzeugung der zum Betrieb erforderlichen elektrischen Energie aufweisen (Energy Harvesting).
Es wird angemerkt, dass mittels der vorgestellten Schwenkwinkelerfassungsvorrichtung nicht nur ein Schwenkwinkel zwischen dem jeweiligen Fahrzeug 1 und der Anhängervorrichtung 2, 2' ermittelbar ist, sondern gegebenenfalls auch eine räumliche Position zwischen dem Fahrzeug 1 und der Anhängervorrichtung 2, 2'. Dies kann insbesondere genutzt werden, um das Fahrzeug 1 an die jeweilige Anhängervorrichtung 2, 2' heranzumanövrieren, um diese an das Fahrzeug 1 ankoppeln zu können. Der Schwenkwinkel kann auch ein Neigungswinkel zwischen Fahrzeug 1 und Anhängervorrichtung 2, 2' beziehungsweise den jeweiligen Längsachsen L1, L2, L3, L4, Ld sein. Dadurch ist in 3 beispielsweise ermittelbar, ob sich der Pflug 2 oder das Räumschild 2' in einer angehobenen Ruheposition oder einer abgesenkten Arbeitsposition befindet.
Bezugszeichenliste

1: Fahrzeug
2, 2': Anhängervorrichtung, Arbeitsgerät
3, 3': Kupplung
4, 4': Empfänger
5, 5': Sender
6: Auswerteinrichtung
7: Drehschemel
A1, A2: Abstand
F: Elektromagentisches Feld
L1: Fahrzeuglängsachse
L2: Anhängerlängsachse
L3, L4: Arbeitsgerätlängsachse
Ld: Drehschemellängsachse
α, α1, α2, α3, α4, α5: Schwenkwinkel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10122562 C1 [0002]
EP 1238577 A1 [0003]
DE 102006040879 A1 [0004]

Claims

Schwenkwinkelerfassungsvorrichtung zur Erfassung eines Schwenkwinkels (α) zwischen einem Fahrzeug (1) und einer an das Fahrzeug (1) angekuppelten Anhängervorrichtung (2, 2'), gekennzeichnet durch einen Sender (5, 5'), der zur Erzeugung eines elektromagnetischen Feldes (F) ausgeführt ist, und durch einen Empfänger (4, 4'), der zur Erkennung einer Feldstärke des elektromagnetischen Feldes (F) ausgeführt ist, wobei der Sender (5, 5') und Empfänger (4, 4') derart zueinander auf Fahrzeug (1) und Anhängervorrichtung (2) angeordnet sind, dass eine Änderung des Schwenkwinkels (α) eine hiervon abhängige Änderung der vom Empfänger (4, 4) erkannten Feldstärke bewirkt, und durch eine Auswerteinrichtung (6) zur Ermittlung des Schwenkwinkels (α) anhand der erkannten Feldstärke.
Schwenkwinkelerfassungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei zumindest zwei Sender (5, 5') vorgesehen sind, und der Erste (5) im Bereich einer Hochkante einer ersten Seite des Fahrzeugs (1) oder der Anhängervorrichtung (2, 2') angeordnet ist und der Zweite (5') im Bereich einer Hochkante einer zur ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite des Fahrzeugs (1) oder der Anhängervorrichtung (2, 2') angeordnet ist.
Schwenkwinkelerfassungsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei der Empfänger (4, 4') auf der Fahrzeuglängsachse (L1) oder auf der Anhängerlängsachse (L2) angeordnet ist.
Schwenkwinkelerfassungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei zumindest zwei Empfänger (4, 4') vorgesehen sind, und der Erste (4) im Bereich einer Hochkante einer ersten Seite des Fahrzeugs (1) oder der Anhängervorrichtung (2, 2') und der Zweite im Bereich einer Hochkante einer zur ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite des Fahrzeugs (1) oder der Anhängervorrichtung (2, 2') angeordnet ist.
Schwenkwinkelerfassungsvorrichtung nach Anspruch 4, wobei der Sender (5, 5') auf der Fahrzeuglängsachse (L1) oder auf der Anhängerlängsachse (L2) angeordnet ist.
Schwenkwinkelerfassungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Sender (5, 5') auf einer der Fahrzeuglängsachse (L1) und Anhängerlängsachse (L2) angeordnet ist und der Empfänger (4, 4') auf der jeweils anderen der Fahrzeuglängsachse (L1) und Anhängerlängsachse (L2) angeordnet ist.
Schwenkwinkelerfassungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei es sich bei dem Sender (5, 5') um einen Bluetooth-, RFID-, WLAN- oder NFC-Sender handelt.
Sender (4, 4'), der für eine Schwenkwinkelerfassungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 ausgeführt ist.
Empfänger (5, 5'), der für eine Schwenkwinkelerfassungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 ausgeführt ist.
Auswerteinrichtung (6), die für eine Schwenkwinkelerfassungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 ausgeführt ist.
Verfahren zur Ermittlung eines Schwenkwinkels (α) zwischen einem Fahrzeug (1) und einer an das Fahrzeug (1) angekuppelten Anhängervorrichtung (2, 2'), dadurch gekennzeichnet, dass durch einen Sender (5, 5') ein elektromagnetisches Feld (F) erzeugt wird, dessen Feldstärke durch einen Empfänger (4, 4') erkannt wird, wobei der Sender (4, 4') und Empfänger (5, 5') so zueinander auf dem Fahrzeug (1) und der Anhängervorrichtung (2) angeordnet sind, dass eine Änderung des Schwenkwinkels (α) zu einer hiervon abhängigen Änderung der vom Empfänger (4, 4') erkannten Feldstärke führt, und wobei anhand der erkannten Feldstärke der Schwenkwinkels (α) ermittelt wird.