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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Erfassung einer Drehung eines Rades eines stromlos geschalteten Fahrzeugs, insbesondere eines Schienenfahrzeugs wie einem Zug.
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Zur Steuerung eines Systems aus mehreren Fahrzeugen, zum Beispiel Zügen, können die Fahrzeuge mit einer Steuerzentrale kommunizieren, solange sie eingeschaltet sind. Das Fahrzeug meldet dabei der Steuerzentrale seine Position, so dass die Steuerzentrale das gesamte System koordinieren kann. Werden die Fahrzeuge stromlos geschaltet, so ist es vorteilhaft, wenn festgestellt werden kann, ob sich das Fahrzeug in dem stromlos geschalteten Zustand bewegt. Falls sich das Fahrzeug nicht bewegt hat, so kann beim Einschalten dieser Stillstand an die Steuerzentrale gemeldet werden und die Steuerzentrale kann die zuletzt benutzte Position des Fahrzeugs weiterverwenden. Eine aufwändige Initialisierungsprozedur kann beim Stillstand daher entfallen und nur durchgeführt werden, wenn sich das Fahrzeug zwischenzeitlich bewegt hat.
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Aus dem Stand der Technik sind Systeme bekannt, die eine eigene Stromversorgung aufweisen und detektieren, ob sich das Fahrzeug bewegt. Eine solche Lösung ist jedoch aufwändig und aufgrund begrenzter Speicherkapazitäten nur für eine begrenzte Zeit nutzbar. Ferner ist aus der
US 2012/0241566 A1 eine Vorrichtung bekannt, bei der beim Stromlosschalten des Fahrzeuges, auch Abrüsten genannt, ferromagnetische Elemente einer starr mit dem Fahrzeug verbundenen Vorrichtung in Richtung eines relativ zur Vorrichtung beweglichen, mit der Achse rotierenden Elementes ausgelenkt werden und aufgrund einer magnetischen Haltekraft an dem mit der Achse rotierenden Element halten, wenn sie sich in den Nähe eines Halteabschnittes des rotierenden Elementes befinden. Bewegt sich nun das Fahrzeug, so bewegt sich das mit der Achse rotierbare Element und ein Abschnitt, in dem die ferromagnetischen Elemente nicht haften bleiben, bewegt sich zu den ferromagnetischen Elementen hin, so dass diese aufgrund der Gravitation abfallen und in einer Linearführung nach unten absinken. In der abgesunkenen Position können die ferromagnetischen Elemente detektiert werden. Nachteilig bei dieser Lösung ist jedoch, dass die Gravitationskraft zwar immer vorhanden, jedoch meist vergleichsweise klein ist. Es kann daher vorkommen, dass die ferromagnetischen Elemente aufgrund von zu großer Reibung in der Linearführung nicht nach unten absinken. Eine Bewegung des Fahrzeuges kann in diesem Fall nicht detektiert werden. Diese Lösung ist folglich nicht sehr zuverlässig.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Lösung bereitzustellen, die zuverlässig ist und stromlos arbeitet.
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Erfindungsgemäß wird dies gelöst durch eine Vorrichtung umfassend eine Sensoreinrichtung mit einem stromlos in Abhängigkeit von der Drehung des Rades von einer Anfangs- in eine in Bewegungsindikationsstellung beweglichen Abgreiforgan, und eine in Abhängigkeit von der Drehung des Rades relativ zur Sensoreinrichtung bewegliche Auslenkeinrichtung, wobei das Abgreiforgan mit der Auslenkeinrichtung zusammenwirkt.
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Ein erfindungsgemäßes Verfahren umfasst die Schritte: Umschalten wenigstens einer Sensoreinrichtung durch Bewegung eines Abgreiforgans von einer Bewegungsindikationsstellung in eine Anfangsstellung; Stromlosschalten des Fahrzeugs; Auslenken wenigstens eines Abgreiforgans in die Bewegungsindikationsstellung bei Bewegung des Fahrzeugs; Anschalten der Stromzufuhr des Fahrzeugs; automatisches Erfassen der Anzahl der Abgreiforgane, die sich in der Bewegungsindikationsstellung befinden.
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Die Zusammenwirkung von Abgreiforgan und Auslenkeinrichtung ist stromlos. Durch das Auslenken wenigstens eines Abgreiforgans durch die Auslenkeinrichtung ist sichergestellt, dass das Abgreiforgan bei einer Bewegung des Fahrzeugs sicher in die Bewegungsindikationsstellung gebracht wird und die Bewegung des Fahrzeugs sicher detektiert wird. Eine solche Vorrichtung ist zuverlässiger.
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Die erfindungsgemäße Lösung kann durch die folgenden, jeweils für sich vorteilhaften Ausgestaltungen und Weiterentwicklungen weiter verbessert werden. Die Weiterentwicklungen und Verbesserungen können insbesondere auch unabhängig von der oben geschilderten Entwicklung sein und eigenständige Erfindungen darstellen.
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Das Abgreiforgan kann schwerkraftunabhängig in der Anfangs- und/oder in der Bewegungsindikationsstellung gehalten sein. Dies ermöglicht eine Benutzung der Vorrichtung unabhängig von der Lage. So kann die Vorrichtung beispielsweise unten, oben oder seitlich angebracht sein. Das Abgreiforgan kann beispielsweise magnetisch gehalten sein. So können etwa Permanentmagneten vorhanden sein, die ein ferromagnetisches Abgreiforgan in der Anfangs- und/oder in der Bewegungsindikationsstellung halten. Umgekehrt kann das Abgreiforgan auch einen Permanentmagneten umfassen, der an ferromagnetischen Elementen gehalten wird. Eine solche Ausgestaltung ist einfach umzusetzen und besonders robust. Sie ermöglicht zudem hohe Haltekräfte. Insbesondere können Halteeinrichtungen und/oder Halteelemente vorhanden sein, die das Abgreiforgan halten.
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Die Sensoreinrichtung kann eine bistabile Ausgestaltung aufweisen, bei der das Abgreiforgan in der Anfangs- und in der Bewegungsindikationsstellung jeweils schwerkraftunabhängig stabil gehalten ist. Bei einer solchen Ausgestaltung kann das Abgreiforgan unabhängig von einer Auslenkeinrichtung von der Sensoreinrichtung stabil und schwerkraftunabhängig gehalten sein. Halteeinrichtungen oder Halteelemente, wie Permanentmagneten, die einen ferromagnetischen Teil des Abgreiforgans in der Anfangs- und/oder in der Bewegungsindikationsstellung stabil halten, können an der Sensoreinrichtung angeordnet sein. Umgekehrt kann das Abgreiforgan ein permanentmagnetisches Teil aufweisen, das an ferromagnetischen Teilen im Rest der Sensoreinrichtung gehalten werden kann. Dadurch kann die Vorrichtung unabhängig von der Auslenkeinrichtung sein. Die Auslenkeinrichtung muss keine Haltefunktion übernehmen und muss insbesondere nicht, wie im Stand der Technik, ferromagnetisch und/oder magnetisch leitfähig sein. Dies erlaubt die Benutzung von nicht ferromagnetischen Materialien an der Auslenkeinrichtung, zum Beispiel bestimmten nichtmagnetischen Stählen, Kunststoffen oder keramischen Materialien. Die Materialien für die Auslenkeinrichtung können dabei bezüglich anderer Parameter, wie beispielsweise einer Härte oder einer Witterungsbeständigkeit, optimiert werden.
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Die Auslenkeinrichtung kann eine in einer Axialrichtung und/oder einer radialen Richtung vorspringender magnetischer Auslenkbereich aufweisen, die dem Abgreiforgan zugewandt ist. Sowohl das Abgreiforgan als auch der magnetische Auslenkbereich sind magnetisiert oder mit einem Permanentmagneten bestückt und gleichpolig gegeneinander ausgerichtet. Durch den magnetischen Auslenkbereich kann das Abgreiforgan mit der Auslenkeinrichtung zusammenwirken. Insbesondere kann das Abgreiforgan an dem magnetischen Auslenkbereich anliegen, zum Beispiel unter Federspannung. Durch eine solche Federspannung kann das Abgreiforgan in die Anfangsstellung oder in die Bewegungsindikationsstellung gedrückt sein. Eine Ausgestaltung, bei der der magnetische Auslenkbereich in einer Axialrichtung vorspringt, ist vorteilhaft, wenn in der radialen Richtung wenig Platz vorhanden ist. Eine Ausgestaltung, bei der der magnetische Auslenkbereich in einer radialen Richtung vorspringt, ist vorteilhaft, wenn in der Axialrichtung wenig Platz vorhanden ist.
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Die Auslenkeinrichtung kann eine ebene Scheibe sein, welche mindestens ein integriertes magnetisches Element aufweist. Dadurch ist ein vorspringender magnetischer Auslenkbereich nicht nötig. Das magnetische Element kann axial oder radial angeordnet sein. An der Spitze des Abgreiforgans ist ein Permanentmagnet angeordnet. Das integrierte magnetische Element in der Auslenkeinrichtung sowie der Permanentmagnet an der Spitze des Abgreiforgans sind gleichpolig gegeneinander ausgerichtet und stossen sich gegenseitig ab. Eine Ausgestaltung, bei der das integrierte magnetische Element in einer Axialrichtung angeordnet ist, ist vorteilhaft, wenn in der radialen Richtung wenig Platz vorhanden ist. Eine Ausgestaltung, bei der das integrierte magnetische Element in einer radialen Richtung angeordnet ist, ist vorteilhaft, wenn in der Axialrichtung wenig Platz vorhanden ist.
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Magnetische Auslenkbereiche können an einem Vorsprung angeordnet sein, der in einer Axialrichtung oder in einer Radialrichtung vorspringt. Solche permanentmagnetische Vorsprünge können beispielsweise Magnetflächen sein. Eine Auslenkeinrichtung kann beispielsweise eine Magnetflächenscheibe oder ein Magnetflächenring sein. Die Auslenkeinrichtung kann mit dem Rad des Fahrzeugs drehbar verbunden sein und insbesondere koaxial zum Rad angeordnet sein.
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Die Auslenkeinrichtung kann starr mit der Achse des Rades oder Radsatzes verbunden sein, um eine einfache Konstruktion zu erlauben. Alternativ kann die Auslenkeinrichtung auch über ein Getriebe mit der Achse verbunden sein, so dass beispielsweise eine Rotation der Achse um 360° durch das Getriebe zu einer Rotation der Auslenkeinrichtung um mehr oder weniger als 360°, beispielsweise um 180°, 540° oder 720° führt. Dadurch kann die Empfindlichkeit der Vorrichtung vergrößert oder verkleinert werden.
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Um auch eine Bewegung des Abgreiforgans in die Anfangsstellung zu ermöglichen, wenn das Abgreiforgan beim Stromlosschalten des Fahrzeugs an einem magnetischen Auslenkbereich anliegt bzw. sich über dem integrierten magnetischen Element befindet und abgestossen wird, kann die Sensoreinrichtung und/oder die Auslenkeinrichtung in einer Axialrichtung, einer Radialrichtung und/oder in einer Tangentialrichtung lageveränderlich sein. Die relative Lage des Abgreiforgans zum magnetischen Auslenkbereich kann dadurch verändert werden und in der veränderten Lage eine Auslenkung des Abgreiforgans in die Anfangsstellung möglich sein. Insbesondere kann nur ein Teil der Sensoreinrichtung, speziell nur das Abgreiforgan oder ein das Abgreiforgan haltendes oder führendes Element lageveränderlich sein. Eine solche Lageveränderung kann beispielsweise durch Rotieren um eine Achse, durch Kippen oder durch Verschieben erfolgen.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann es ausreichen, wenn lediglich ein einziges Abgreiforgan vorhanden ist. Wird das Abgreiforgan vor dem Stromlosschalten des Fahrzeugs in die Anfangsstellung gebracht und befindet es sich nach dem Einschalten des Fahrzeugs in der Bewegungsindikationsstellung, so hat eine Bewegung stattgefunden.
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Um eine genauere Bestimmung der Umdrehung des Rades zu ermöglichen, kann eine Mehrzahl von Abgreiforganen vorgesehen sein. Jedem Abgreiforgan kann dabei ein Vorsprung der Auslenkeinrichtung zugeordnet sein. Dies kann eine Konstruktion von Paaren von Abgreiforganen und permanentmagnetischen Vorsprüngen unabhängig von anderen Paaren von Abgreiforganen und permanentmagnetischen Vorsprüngen ermöglichen. Beispielsweise können radial vorspringende permanentmagnetische Vorsprünge in einer Axialrichtung zueinander versetzt sein, so dass jeder Vorsprung nur jeweils eines von mehreren, ebenfalls axial versetzten Abgreiforganen auslenkt.
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Die Abgreiforgane können um eine Achse herum verteilt sein, insbesondere können sie gleichmäßig um eine Achse herum verteilt sein. Dies erlaubt eine einfache Konstruktion. Beispielsweise können die Abgreiforgane äquigonal um eine Achse herum verteilt sein, beispielsweise in Form eines gleichmäßigen Dreiecks, Vierecks usw. Es können mindestens zwei Abgreiforgane vorhanden sein und in jeder Drehwinkelposition der Achse mindestens ein Abgreiforgan sich in der Anfangsstellung befinden. Dadurch ist sichergestellt, dass unabhängig davon, in welcher Drehwinkelposition sich die Achse beim Stromlosschalten des Fahrzeugs befindet, immer eine sichere Erfassung einer Drehung des Rades möglich ist, da beim Stromlosschalten des Fahrzeuges nie alle Abgreiforgane sich gleichzeitig in der Bewegungsindikationsstellung befinden.
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Insbesondere können drei oder mehr Abgreiforgane vorhanden sein. Bei jeder Drehwinkelposition befinden sich dabei vorteilhafterweise alle Abgreiforgane bis auf maximal eines in der Anfangsstellung. Bei einer solchen Ausgestaltung ist eine Erfassung einer Drehung eines Rades besonders einfach. Wird nach dem Wiedereinschalten der Stromzufuhr gemessen, dass sich zwei oder mehr Abgreiforgane in der Bewegungsindikationsstellung befinden, so bedeutet das, dass das Fahrzeug auf jeden Fall bewegt wurde. Hierbei muss man nicht wissen, ob vor dem Stromlosschalten kein Abgreiforgan oder ein Abgreiforgan in der Bewegungsindikationsstellung verblieben ist, da ein Auslenken in die Anfangsstellung aufgrund eines davorliegenden Vorsprunges bzw. eines davorliegendes integriertes magnetisches Element nicht möglich war. Befinden sich nämlich nach dem Einschalten der Stromzufuhr zwei oder mehr Abgreiforgane in der Bewegungsindikationsstellung, so wurde mindestens eines davon durch eine Drehung der Achse von der Anfangsstellung in die Bewegungsindikationsstellung bewegt. Auf zusätzliche Speicher, die den Zustand der Abgreiforgane vor dem Stromlosschalten speichern, und auf eine Messung vor dem Stromlosschalten kann daher verzichtet werden.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die Sensoreinrichtung weiter eine betätigbare Aktuationseinrichtung, die bei einer Betätigung an jedem der Abgreiforgane ein das Abgreiforgan in die Anfangsstellung drückende Kraft erzeugt. Mit der Aktuationseinrichtung kann jedes der Abgreiforgane von der Bewegungsindikationsstellung in die Anfangsstellung bewegt werden, sofern es sich nicht direkt vor einem Vorsprung bzw. sofern es sich nicht vor einem integrierten magnetischen Element der Auslenkeinrichtung befindet. Insbesondere kann eine solche Bewegung automatisch und ohne manuelles Verschieben der Abgreiforgane erfolgen. Eine Aktuationseinrichtung kann insbesondere einen oder mehrere Elektromagneten, beispielsweise Spulen umfassen. Die Abgreiforgane können wiederum ferromagnetisch oder magnetisiert/permanentmagnetisch sein.
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Eine Aktuationseinrichtung kann auch bei einer Betätigung an jedem der Abgreiforgane eine das Abgreiforgan in die Bewegungsindikationsstellung drückende Kraft erzeugen. Dies kann beispielsweise dazu dienen, die nicht durch eine Bewegung in die Bewegungsindikationsstellung bewegten Abgreiforgane zurückzubewegen, so dass sie eine Bewegung der Achse nicht blockiert wird, wenn das Fahrzeug wieder in den regulären Betrieb versetzt wird.
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Die Sensoreinrichtung umfasst in einer vorteilhaften Ausgestaltung weiterhin eine Messvorrichtung zur Erzeugung eines für die Anzahl der in der Bewegungsindikationsstellung befindlichen Abgreiforgane repräsentativen Signals. Eine solche Messvorrichtung kann beispielsweise magnetisch messen, etwa mit einem Reed-Schalter und/oder einem Magnetsensor, wie beispielsweise einem schaltenden Hall-Sensor. Insbesondere wenn das Abgreiforgan schon ferromagnetisch oder magnetisiert ist, um es zu halten, kann eine solche Messung besonders einfach sein. Auch Messungen mit anderen Prinzipien, beispielsweise optischen Messungen oder eine kontaktierende Messung, sind möglich. Eine Messvorrichtung kann auch ein für die Anzahl der in der Anfangsstellung befindlichen Abgreiforgane repräsentatives Signal erzeugen. Dies kann beispielsweise dazu benutzt werden, zu prüfen, ob sich die Abgreiforgane in die Anfangsstellung bewegen lassen oder ob ein Fehler vorliegt.
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Die Sensoreinrichtung kann weiter eine Analyseeinrichtung umfassen. Eine solche Analyseeinrichtung kann beispielsweise einen Komparator aufweisen, der die momentan gemessenen Stellungen der Abgreiforgane mit einem vorbestimmten Wert vergleicht. Eine Analyseeinrichtung kann ferner einen Speicher für die Anzahl und/oder die Nummern der in der Bewegungsindikationsstellung und/oder in der Anfangsstellung befindlichen Abgreiforgane aufweisen. Diese Speicher können genutzt werden, um die vor dem Schalten in dem stromlosen Zustand gemessenen Werte zu speichern. Nach dem erneuten Anschalten der Stromzufuhr kann ein Komparator diese Werte mit dem momentan gemessenen Werten vergleichen.
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Das Abgreiforgan kann geführt sein. Dazu kann die Sensoreinrichtung eine Führung aufweisen. Insbesondere kann das Abgreiforgan linear geführt sein und die Sensoreinrichtung eine Linearführung aufweisen. Auch andere Ausgestaltungen, beispielsweise dass das Abgreiforgan als Arm oder Hebel ausgestaltet ist und senkrecht zu einer Längserstreckung des Armes ausgelenkt wird, sind möglich und können etwa weniger Platz beanspruchen.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand vorteilhafter Ausgestaltungen beispielhaft mit Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert. Die dabei gezeigten vorteilhaften Weiterentwicklungen und Ausgestaltungen sind jeweils voneinander unabhängig und können beliebig miteinander kombiniert werden.
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Es zeigen:
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1a eine schematische Schnittansicht durch einen Teil einer Sensoreinrichtung zur Verwendung in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
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1b eine schematische Schnittansicht durch einen Teil einer Sensoreinrichtung zur Verwendung in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
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2a eine schematische Ansicht einer Ausführungsform mit integriertem permanentmagnetischen Element;
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2b eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführungsform mit integriertem permanentmagnetischen Element;
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3 eine schematische Perspektivansicht einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
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4 eine schematische Perspektivansicht einer dritten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
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5 die Vorrichtung aus 4 aus einer anderen Perspektive;
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6 die Vorrichtung aus 4 aus einer weiteren Perspektive;
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7 die Vorrichtung aus 4 zusammen mit einem Deckel;
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8 die Vorrichtung aus 4 zusammen mit einem Deckel aus einer weiteren Perspektive.
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In 1a ist ein Teil einer Sensoreinrichtung 2 zu sehen. Die Sensoreinrichtung 2 umfasst ein Abgreiforgan 4, das mit einer Auslenkeinrichtung 3 zusammenwirken kann. Das Abgreiforgan 4 kann von einer Anfangsstellung 10 in eine Bewegungsindikationsstellung 11 gebracht werden, indem es nach rechts ausgelenkt wird. Die Bewegungsindikationsstellung ist in 1B dargestellt. Das Abgreiforgan 4 ist starr mit einem Permanentmagneten 5 verbunden. In der Anfangsstellung 10 liegt der Permanentmagnet 5 an einer ersten Spule 6A an.
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In 1b ist ein Teil einer Sensoreinrichtung 2 zu sehen, bei der sich das Abgreiforgan 4 in Bewegungsindikationsstellung 11 befindet. In dieser Bewegungsindikationsstellung 11 liegt der Permanentmagnet 5 an einer zweiten Spule 6B an. Das Abgreiforgan 4 ist schwerkraftunabhängig in der Anfangsstellung 10 und in der Bewegungsindikationsstellung 11 gehalten. Insbesondere können die Spulen 6 ferromagnetische Materialien enthalten und insbesondere selbst magnetisiert sein, so dass der Permanentmagnet 5 magnetisch an den Spulen 6 haftet. Die Spulen 6 dienen als Haltevorrichtungen 7 oder Halteelemente. Die Haltevorrichtungen 7 sind dabei Teil der Sensoreinrichtung 2. Die Spulen 6 können ihre Funktion als Haltevorrichtung 7 auch in einem stromlosen Zustand erfüllen.
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Die Spulen 6 dienen weiter als Aktuationseinrichtungen 8. Mit den Aktuationseinrichtungen 8 kann das Abgreiforgan 4 in die Anfangsstellung 10 bewegt werden. Dazu wird mindestens eine Spule 6 mit Strom beaufschlagt, sodass sie den Permanentmagneten an dem Abgreiforgan anzieht oder abstößt. Weiter kann das Abgreiforgan 4 mit den Aktuationseinrichtungen 8 in die Bewegungsindikationsstellung 11 gebracht werden, etwa um bei einem erneuten Einschalten zu verhindern, dass die Abgreiforgane 4 eine Bewegung der Auslenkeinrichtung 3 verhindern. Bei Betätigung der Aktuationseinrichtung 8 wird am Abgreiforgan 4 eine das Abgreiforgan 4 in die Anfangsstellung 10 oder in die Bewegungsindikationsstellung 11 drückende Kraft erzeugt.
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Weiterhin ist es möglich eine nicht gezeigte Feder zwischen der zweiten Spule 6B und dem Permanentmagnet 5 anzuordnen, welche eine das Abgreiforgan 4 in die Anfangsstellung 10 drückende Kraft erzeugt. Ebenfalls ist es möglich zwischen der ersten Spule 6A und dem Permanentmagneten eine Feder anzuordnen, welche eine das Abgreiforgan 4 in die Anfangsstellung 10 ziehende Kraft erzeugt.
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Ebenfalls ist es möglich eine nicht gezeigte Feder zwischen der ersten Spule 6A und dem Permanentmagnet 5 anzuordnen, welche eine das Abgreiforgan 4 in die Bewegungsindikationsstellung 11 drückende Kraft erzeugt. Ebenfalls ist es möglich zwischen der zweiten Spule 6B und dem Permanentmagneten eine Feder anzuordnen, welche eine das Abgreiforgan 4 in die Bewegungsindikationsstellung 11 ziehende Kraft erzeugt.
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Die Sensoreinrichtung 2 umfasst ferner zwei Positionssensoren 9. Die Positionssensoren 9 sind hier als Reed-Sensoren ausgestaltet, die in Abhängigkeit von einem Magnetfeld einen angeschlossenen elektrischen Kreis schließen oder öffnen. Die Positionssensoren 9 sind so angeordnet, dass jeweils einer das Vorhandensein des Abgreiforgans 4 in der Anfangsstellung 10 bzw. in der Bewegungsindikationsstellung 11 detektiert.
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Wenn das Abgreiforgan 4 gemäss 1A in der Anfangsstellung 10 angeordnet ist, kann ein Signal des ersten Positionssensors 9A gemessen werden. Wenn das Abgreiforgan 4 gemäss 1B in der Bewegungsindikationsstellung 11 angeordnet ist, kann ein Signal des zweiten Positionssensors 9B gemessen werden. Die Positionssensoren 9 sind Teil einer Messvorrichtung 22 zur Erzeugung eines für die Anzeige der in der Bewegungsindikationsstellung 11 befindlichen Abgreiforgane 4 repräsentativen Signals.
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In 2a ist ein Teil des Abgreiforgans 4 der Sensoreinrichtung 2 sowie die Auslenkeinrichtung 3 mit einem integrierten magnetischen Element 43 zu sehen. Das Abgreiforgan befindet sich in der Anfangsstellung 10. An der Spitze des Abgreiforgans 4 befindet sich ein Permanentmagnet 44. Sowohl der Permanentmagnet 44 an der Spitze des Abgreiforgans 4 als auch das integrierte magnetische Element 43 weisen zwei magnetische Pole N und S auf. Das integrierte magnetische Element 43 in der Auslenkeinrichtung 3 sowie der Permanentmagnet 44 an der Spitze des Abgreiforgans 4 sind gleichpolig gegeneinander ausgerichtet.
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In 2b befindet sich direkt vor dem Abgreiforgan 4 das integrierte magnetische Element 43. Dadurch bewegt sich das Abgreiforgan 4 von einer Anfangsstellung 10 in eine Bewegungsindikationsstellung 11.
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In 3 ist eine erste Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 zur Erfassung einer Drehung eines Rades eines stromlos geschalteten Fahrzeugs gezeigt. Die Vorrichtung 1 umfasst eine Sensoreinrichtung 2. Die Sensoreinrichtung 2 ist starr auf einem Teil 20 des Fahrzeugs angeordnet. Dazu verfügt die Sensoreinrichtung 2 über einen Flansch 21, der an dem Teil 20 angebracht werden kann, beispielsweise mittels Schrauben.
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Die Vorrichtung 1 umfasst ferner eine Auslenkeinrichtung 3, die hier als eine Magnetflächenscheibe 30 ausgestaltet ist. Die Auslenkeinrichtung 3 ist starr mit einer Achse des Fahrzeugs verbunden, so dass sich bei einer Bewegung der Achse, insbesondere bei einer Drehung der Achse, die Auslenkeinrichtung 3 mit der Achse mit bewegt. In Abhängigkeit von der Drehung des Rades bewegt sich auch die Auslenkeinrichtung 3 relativ zur Sensoreinrichtung 2.
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Die Sensoreinrichtung 2 verfügt über hier nur teilweise sichtbare Abgreiforgane 4. Insgesamt sind drei Abgreiforgane 4 vorhanden. Diese lassen sich stromlos in Abhängigkeit von der Drehung des Rades von einer Anfangsstellung 10 in eine Bewegungsindikationsstellung 11 bewegen. Dabei wirkt das Abgreiforgan 4 mit der Auslenkeinrichtung 3 stromlos magnetisch zusammen. Die Ausgestaltung gemäß 3 zeigt, dass ein an der Auslenkeinrichtung 3 befindlicher permanentmagnetischer Vorsprung 31 in Form einer Magnetfläche 32 gerade das Abgreiforgan 4, das in 3 rechts oben liegt, auslenkt. Das Abgreiforgan 4 liegt dazu an einem magnetischen Auslenkbereich 33 an.
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Wird die Achse weiter rotiert, so liegt die Magnetfläche 32 bei Rotation um 120° vor einem der zwei anderen Abgreiforgane 4 und lenkt diese Abgreiforgane 4 in die Bewegungsindikationsstellung 11 aus.
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Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren wird beim Abrüsten des Fahrzeugs, d.h. beim Stromlosschalten, die Sensoreinrichtung 2 umgeschaltet, d.h. auf die Abgreiforgane 4 wird eine Kraft ausgeübt, die sie in die Anfangsstellung 10 zu drücken versucht. Liegt kein permanentmagnetischer Vorsprung 31 vor dem Abgreiforgan 4, so wird dieses in die Anfangsstellung 10 ausgelenkt.
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Die Auslenkeinrichtung 3 verfügt hier auch über einen zweiten permanentmagnetischen Vorsprung 31, der dem ersten Vorsprung 31 um 180° um die Achse in Richtung T gedreht gegenüberliegt, die in 3 jedoch verdeckt ist. Eine solche Ausgestaltung gewährleistet, dass bei jeder Drehwinkelposition der Achse und damit der Auslenkeinrichtung 3, jeweils höchstens ein Abgreiforgan 4 nicht in die Anfangsstellung 10 bewegt werden kann. Anfangs sind also entweder alle oder alle bis auf ein Abgreiforgan 4 in der Anfangsstellung 10. Wird das Fahrzeug nun im abgerüsteten Zustand bewegt, so wird bei einer ausreichend großen Rotation der Achse und damit der Auslenkvorrichtung 3 mindestens ein Abgreiforgan 4 in die Bewegungsindikationsstellung 11 bewegt. Sowohl die Anfangsstellung 10 als auch die Bewegungsindikationsstellung 11 sind stabil. Die Abgreiforgane 4 werden jeweils schwerkraftunabhängig in der Anfangsstellung 10 und in der Bewegungsindikationsstellung 11 gehalten. Durch diese Ausgestaltung kann eine Bewegung erfasst werden, da sich die Abgreiforgane 4 nicht selbsttätig in die Anfangsstellung 10 zurückbewegen können.
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Wird das Fahrzeug nun wieder in den Betriebszustand versetzt, so kann aus den Zuständen der Abgreiforgane 4 geschlossen werden, ob sich das Fahrzeug zwischenzeitlich bewegt hat. In einer vorteilhaften Ausgestaltung erfolgt dies lediglich durch eine Messung der Stellungen der Abgreiforgane 4 bei der Wiederinbetriebnahme. Wird dabei festgestellt, dass sich zwei oder mehr Abgreiforgane 4 in der Bewegungsindikationsstellung 11 befinden, so muss sich das Fahrzeug bewegt haben, da vor dem Abrüsten maximal ein Abgreiforgan 4 in der Bewegungsindikationsstellung 11 sein kann. In einer anderen Ausgestaltung können auch die Stellungen der Abgreiforgane 4 vor dem Abrüsten gemessen und eventuell gespeichert werden. Unterscheidet sich die Anzahl der in der Bewegungsindikationsstellung 11 befindlichen Abgreiforgane 4 nach dem Stillstand von der vorher gemessenen Anzahl um mindestens eins, so kann dies als Bewegung gewertet werden. Um auch kleinere Bewegungen zu tolerieren, kann die Auswertung auch so sein, dass erst eine größere Differenz dazu führt, dass dies als Bewegung im abgerüsteten Zustand gewertet wird. Beispielsweise kann erst eine Differenz von zwei als Bewegung gewertet werden. Bei dem vorher beschriebenen Verfahren, bei dem nur nach dem Wiedereinschalten gemessen wird, kann entsprechend erst ab mindestens zwei in der Bewegungsindikationsstellung 11 befindlichen Abgreiforganen 4 eine Bewegung geschlossen werden.
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In 3 ist die Ausgestaltung mit drei Abgreiforganen 4 gezeigt. In anderen Ausgestaltungen können auch mehr Abgreiforgane 4 vorhanden sein. Es können auch mehr permanentmagnetische Vorsprünge 31 vorhanden sein, beispielsweise können drei, vier oder fünf permanentmagnetische Vorsprünge vorhanden sein, insbesondere können auch mehr permanentmagnetische Vorsprünge als Abgreiforgane 4 vorhanden sein, um eine genauere Messung zu ermöglichen. Andererseits kann auch bei einer hohen Anzahl von Abgreiforganen 4 ein einziger Vorsprung 31 ausreichen.
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Weiterhin ist es auch möglich keine permanentmagnetische Vorsprünge 31 zu haben sondern eine ebene Auslenkeinrichtung 3 bei der mindestens ein integriertes magnetisches Element vorhanden ist. Das integrierte magnetische Element 43 in der Auslenkeinrichtung 3 sowie der Permanentmagnet 44 an der Spitze des Abgreiforgans 4 sind gleichpolig gegeneinander ausgerichtet.
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Um insbesondere bei einer hier nicht gezeigten Ausgestaltung mit nur einem einzigen Abgreiforgan 4 eine Bewegung des Abgreiforgans 4 in die Ausgangsstellung zu ermöglichen, können die Abgreiforgane 4, Teile der Sensoreinrichtung 2, die gesamte Sensoreinrichtung 2 oder die Auslenkeinrichtung lageveränderlich in der Axialrichtung A, einer Radialrichtung R und/oder in einer Tangentialrichtung T sein. Liegt ein Vorsprung 31 direkt bzw. ein integriertes magnetisches Element 43 vor einem Abgreiforgan 4 und verhindert die Auslenkung in die Ausgangsstellung 10, so kann die relative Lage der beiden verändert werden, sodass eine Auslenkung in die Ausgangsstellung 10 möglich ist.
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In 3 sind die Abgreiforgane 4 gleichmäßig um die Achse verteilt und bilden ein gleichseitiges Dreieck.
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Bei einer zweiten nicht gezeigte Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 werden die Abgreiforgane 4 in einer Axialrichtung A ausgelenkt, d.h. die Bewegungsrichtung B der Abgreiforgane 4 parallel mit der Axialrichtung A ist, werden die Abgreiforgane 4 der Ausgestaltung der 3 in Radialrichtungen R ausgelenkt. Dies geschieht wieder durch permanentmagnetische Vorsprünge 31, die sich an einer Auslenkvorrichtung 3 in Form eines Magnetflächenrings 34 befinden. Der Magnetflächenring 34 ist starr mit einer Achse verbunden und rotiert mit der Achse. Die Sensoreinrichtung 2, die insbesondere die Abgreiforgane 4 umfasst, rotiert nicht mit der Achse sondern ist starr an einem Teil des Fahrzeugs angebracht. Die permanentmagnetischen Vorsprünge 31 können radial nach innen vorspringen. In anderen Ausgestaltungen können die permanentmagnetischen Vorsprünge 31 beispielsweise auch nach außen radial vorspringen und mit außen liegenden, nach innen orientierten Abgreiforganen 4 zusammenwirken. Die permanentmagnetischen Vorsprünge 31, die um 180° versetzt liegen, wirken mit drei Abgreiforganen 4, die um 120° zueinander versetzt sind, zusammen. Dabei können jeweils mindestens zwei der Abgreiforgane 4 bei jeder Drehwinkelposition der Achse in die Anfangsstellung 10 gebracht werden. Höchstens jeweils ein Abgreiforgan 4 liegt an einer Magnetfläche 32 an und kann nicht in die Anfangsstellung 10 ausgelenkt werden.
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Auch hier kann mit einem Verfahren, das analog zu dem Verfahren, das mit Bezug auf die 3 geschildert wurde, gearbeitet werden. Es reicht wiederum aus, wenn beim erneuten Aufrüsten des Fahrzeuges festgestellt wird, wie viele der Abgreiforgane 4 sich in der Bewegungsindikationsstellung 11 befinden. Sind mindestens zwei der Abgreiforgane 4 in der Bewegungsindikationsstellung 11, so kann, beispielsweise von einer Analyseeinrichtung, dies als Bewegung des Zuges gewertet werden.
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In den 4 bis 8 ist eine dritte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gezeigt. In den 4 bis 6 ist dabei ein Deckel 26 entfernt, um einen Blick in das Innere zu ermöglichen. In den 7 und 8 ist dieser Deckel 26 vorhanden.
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Bei der Ausführungsform der 4 bis 8 wirken drei Abgreiforgane 4 mit drei permanentmagnetischen Vorsprüngen 31 der Auslenkeinrichtung 3 zusammen. Dabei wirkt jeweils ein Abgreiforgan 4 nur mit einem ihm zugeordneten Vorsprung 31 zusammen. Um dies zu erreichen, sind die in Radialrichtungen R vorspringenden permanentmagnetische Vorsprünge 31 in einer Axialrichtung A versetzt. Entsprechend sind auch die Abgreiforgane 4 in der Axialrichtung A versetzt. So wirkt ein erstes Abgreiforgan 4A mit einem ersten Vorsprung 31A zusammen. Entsprechend wirken ein zweites Abgreiforgan 4B und ein drittes Abgreiforgan 4C mit einem zweiten Vorsprung 31B bzw. einem dritten Vorsprung 31C zusammen.
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Das zweite Abgreiforgan 4B ist um 90° um die Axialrichtung A herum vor dem dritten Abgreiforgan 4C und 90° um die Axialrichtung A hinter dem ersten Abgreiforgan 4A angeordnet. Zwischen dem ersten Abgreiforgan 4A und dem dritten Abgreiforgan 4C liegt also ein Winkel von 180°. Um zu erreichen, dass jeweils bei einer Rotation um 120° eines der Abgreiforgane 4 ausgelenkt wird, sind entsprechend der erste Vorsprung 31A und der dritte Vorsprung 31C um ±30° zum zweiten Vorsprung 31B versetzt.
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Die Abgreiforgane 4 der ersten Ausführungsform sind in der Bewegungsindikationsstellung 11 dargestellt. Aus dieser Bewegungsindikationsstellung 11 können sie beim Abstellen eines Fahrzeuges in die Anfangsstellung 10 versetzt werden, indem sie in Richtung der Achse in die Auslenkeinrichtung 3 gedrückt werden. Wie am Beispiel des zweiten Abgreiforganes 4B in 4 zu sehen ist, kann jedoch ein vor dem Abgreiforgan 4 liegender Vorsprung 31, 31B verhindern, dass das Abgreiforgan 4 in die Anfangsstellung 10 bewegt wird. Aufgrund der Ausgestaltung der relativen Positionen der permanentmagnetischen Vorsprünge 31 und der Abgreiforgane 4 zueinander, werden jedoch immer mindestens zwei der drei Abgreiforgane 4 in die Bewegungsindikationsstellung 11 gedrückt. Dies führt dazu, dass es nicht notwendig ist, die Stellungen der Abgreiforgane 4 vor dem Abschalten zu speichern und später mit dem nach dem Wiedereinschalten gemessenen Werten zu vergleichen. Vielmehr reicht es aus, wenn die Stellungen der Abgreiforgane 4 nach dem Wiedereinschalten gemessen werden. Wird dabei gemessen, dass zwei oder drei der Abgreiforgane 4 sich in der Bewegungsindikationsstellung 11 befinden, so bedeutet dies, dass eine Bewegung stattgefunden hat. In einer alternativen Ausgestaltung kann nichtsdestotrotz auch vor dem Abschalten gemessen und gespeichert werden, welche der Abgreiforgane 4 sich in der Bewegungsindikationsstellung 11 bzw. in der Anfangsstellung 10 befinden. Ist die Anzahl der in der Bewegungsindikationsstellung 11 befindlichen Abgreiforgane 4 nach dem Wiedereinschalten um mindestens eins höher als vor dem Ausschalten, so kann dies als Bewegung gewertet werden. Um kleinere Bewegungen zu tolerieren, kann auch erst eine Differenz von zwei oder mehr als Bewegung gewertet werden.
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Die Abgreiforgane 4 befinden sich jeweils im Gehäuse 40, die mit durchgängigen Löchern 41 versehen sind, so dass die Gehäuse 40 beispielsweise über Schrauben an einem äußeren Gehäuse 23 befestigt werden können. Das äußere Gehäuse 23 verfügt wiederum über durchgängige Löcher 24, um die Sensoreinrichtung 2 mit dem Zug verbinden zu können. Nicht gezeigt sind insbesondere Kabel, die die in dem Gehäuse 40 befindlichen Positionssensoren 9 kontaktieren und diese Signale über einen Kabelausgang 25 nach außen leiten. Eine zur Auswertung benutzte Analyseeinrichtung kann außerhalb des Gehäuses 23 angebracht sein. Auch eine Anordnung im Inneren des Gehäuses 23 ist möglich. Eine Analyseeinrichtung kann insbesondere auch Teil der schon am Fahrzeug befindlichen Elektronik sein. Dadurch kann auf eine eigene Analyseeinrichtung verzichtet werden, wodurch die Vorrichtung 1 einfacher und kostengünstiger sein kann. Da in dem oben beschriebenen Verfahren eine Analyse sehr einfach ist und nur festgestellt werden muss, ob sich nach dem Wiederaufrüsten mindestens zwei Abgreiforgane 4 in der Bewegungsindikationsstellung 11 sind, kann die Analyseeinrichtung auch sehr einfach ausgestaltet sein und beispielsweise ohne aufwendige Elektronik wie Prozessoren auskommen.
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In den 7 und 8 ist die Vorrichtung 1 mit einem Deckel 26 verschlossen. Der Deckel 26 verfügt über Löcher 27, die zur Verbindung mit einem unteren Teil 28 des Gehäuses 23 dienen. Ein weiteres Loch 29 dient zur Befestigung am Zug. Das Loch 29 setzt sich in dem Loch 24 des unteren Teils 28 des Gehäuses 23 fort.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2012/0241566 A1 [0003]
