DE102020126534A1

DE102020126534A1 - Sensorvorrichtung und Verfahren zu einer Überwachung eines Kopplungszustands eines Kopplungselements

Info

Publication number: DE102020126534A1
Application number: DE102020126534.4A
Authority: DE
Inventors: Benjamin Bönisch; Helmut Schuster
Original assignee: ETO Magnetic GmbH
Current assignee: ETO Magnetic GmbH
Priority date: 2020-10-09
Filing date: 2020-10-09
Publication date: 2022-04-14
Also published as: US20230331319A1; CN116472188A; EP4225628A1; WO2022074223A1; US11945523B2

Abstract

Die Erfindung geht aus von einer Sensorvorrichtung (44a; 44b) zu einer Überwachung eines Kopplungszustands eines Kopplungselements (10a; 10b), insbesondere eines Kopplungsbolzens, vorzugsweise eines Königszapfens (34a; 34b), eines Anhängers (12a; 12b), insbesondere eines Sattelaufliegers, mit einem korrespondierenden Kopplungselement (14a; 14b) eines Zugfahrzeugs (16a; 16b), insbesondere einer Sattelzugmaschine, mit zumindest einem Sensor (18a; 18b), welcher zumindest dazu vorgesehen ist, eine Relativposition der Kopplungselemente (1 0a, 14a; 10b, 14b) zueinander zu erkennen.Es wird vorgeschlagen, dass der Sensor (18a; 18b) als ein Ultrabreitband-Sensor ausgebildet ist.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Sensorvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, ein Zugfahrzeug nach dem Anspruch 15, eine autonom fahrende Zugmaschine nach dem Anspruch 16, einen Anhänger nach dem Anspruch 17, ein Gespann nach dem Anspruch 18 und ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 19.
Es ist bereits vorgeschlagen worden, dass ein Kopplungsvorgang zwischen einem Sattelauflieger und einer Sattelzugmaschine, genauer zwischen einem Königszapfen und einer Kupplungsplatte, sensorüberwacht wird. Bisher bekannte Überwachungsvorrichtungen (z.B. induktive Sensoren oder Hall-Sensoren) benötigen jedoch zu einer sicheren Erkennung der erfolgreichen Kopplung / Entkopplung mehrere verteilt angeordnete Sensoren, deren Funktion zudem durch eine im Bereich des Königszapfens verteilte, oft mit Metallspänen durchsetzte, große Menge an Schmiermittel beeinträchtigt sein kann.
Die Aufgabe der Erfindung besteht insbesondere darin, eine gattungsgemäße Vorrichtung mit vorteilhaften Eigenschaften hinsichtlich einer Überwachung des Kopplungszustands zwischen Anhänger und Zugfahrzeug bereitzustellen. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der Patentansprüche 1, 15, 16, 17, 18 und 19 gelöst, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnommen werden können.
Vorteile der Erfindung
Die Erfindung geht aus von einer Sensorvorrichtung zu einer Überwachung eines Kopplungszustands eines Kopplungselements, insbesondere eines Kopplungsbolzens, vorzugsweise eines Königszapfens, eines Anhängers, insbesondere eines Sattelaufliegers, mit einem korrespondierenden Kopplungselement eines Zugfahrzeugs, insbesondere einer Sattelzugmaschine, mit zumindest einem Sensor, welcher zumindest dazu vorgesehen ist, eine Relativposition der Kopplungselemente zueinander, vorzugsweise eine Relativposition des Kopplungselements und/oder des korrespondierenden Kopplungselements zu dem Sensor, insbesondere zu einer Detektionsfläche des Sensors, zu erkennen, insbesondere zu detektieren.
Es wird vorgeschlagen, dass der Sensor als ein Ultrabreitband-Sensor ausgebildet ist. Dadurch können insbesondere vorteilhafte Eigenschaften hinsichtlich der Überwachung des Kopplungszustands zwischen dem Anhänger und dem Zugfahrzeug erreicht werden. Vorteilhaft kann eine besonders zuverlässige Erkennung des Kopplungszustands erreicht werden. Vorteilhaft kann durch die Verwendung der UWB-Technologie, welche insbesondere nur eine unwesentliche Beeinflussung durch Metallspäne oder Schmiermittel erfährt, eine zuverlässige Erkennung des Kopplungszustands auch bei stark verschmutzten Kopplungselementen ermöglicht werden. Vorteilhaft kann durch die Verwendung der UWB-Technologie auch bei beengten Platzverhältnissen (z.B. Abstände im Bereich weniger Zentimeter) eine zuverlässige Radarerkennung des Kopplungselements ermöglicht werden. Vorteilhaft kann eine besonders robuste und fehlerunanfällige Erkennung des Kopplungszustands ermöglicht werden. Dadurch kann beispielsweise eine vorteilhafte Eignung für autonom fahrende Zugfahrzeuge und/oder Zugmaschinen erreicht werden. Zudem kann vorteilhaft eine besonders einfache Erkennung des Kopplungszustands erreicht werden. Vorteilhaft kann eine Komplexität der Sensorvorrichtung zur Erkennung des Kopplungszustands reduziert werden. Vorteilhaft kann, insbesondere im Vergleich zu existierenden Sensorvorrichtungen, eine benötigte Anzahl von Sensoren reduziert werden, wodurch vorteilhaft Kosten gesenkt werden können.
Insbesondere ist die Sensorvorrichtung dazu vorgesehen, einen gekoppelten Zustand der Kopplungselemente, in welchem der Anhänger verlustsicher an dem Zugfahrzeug befestigt ist, zu detektieren. Insbesondere ist die Sensorvorrichtung dazu vorgesehen, einen entkoppelten Zustand der Kopplungselemente, in welchem der Anhänger von dem Zugfahrzeug vollständig getrennt ist, zu detektieren. Zusätzlich ist die Sensorvorrichtung dazu vorgesehen, einen fehlerhaft und/oder nur teilweise gekoppelten Zustand der Kopplungselemente, in welchem der Anhänger unsicher, beispielsweise nicht verlustsicher, an dem Zugfahrzeug befestigt ist, zu detektieren. Insbesondere ist das Kopplungselement fest an dem Anhänger montiert. Insbesondere ist das Kopplungselement als ein Königszapfen (Königsbolzen), vorzugsweise als ein 2-Zoll-Königszapfen oder als ein 3,5-Zoll-Königszapfen, ausgebildet. Insbesondere kann der Königszapfen zur Verringerung tribologischer Effekte, z.B. durch Wankbewegungen während einer Kurvenfahrt, zumindest teilweise mit einem Schmiermittel bedeckt sein. Insbesondere sind die Kopplungselemente dazu vorgesehen, zu einer Befestigung des Anhängers an dem Zugfahrzeug ineinander einzugreifen und/oder einzurasten. Insbesondere ist das korrespondierende Kopplungselement des Zugfahrzeugs dazu vorgesehen, das Kopplungselement des Anhängers in dem gekoppelten Zustand verliersicher zu halten. Unter einem Zugfahrzeug soll insbesondere ein motorbetriebenes Zugfahrzeug verstanden werden, das mit Ausnahme der Personen und Gegenstände in einer Fahrerkabine, selbst nicht dazu bestimmt ist, Personen zu befördern oder Güter zu transportieren. Vorzugsweise ist das Zugfahrzeug dazu vorgesehen, den Anhänger zu ziehen. Selbstverständlich ist jedoch auch denkbar, dass das Zugfahrzeug zusätzlich zu einem Ziehen des Anhängers dazu bestimmt ist, Personen zu befördern oder Güter zu transportieren. Insbesondere ist das Zugfahrzeug als eine Zugmaschine, insbesondere eine Sattelzugmaschine, ausgebildet. Unter einem Anhänger soll insbesondere ein Fahrzeug verstanden werden, welches über eine Ladefläche zur Beförderung von Gütern oder Personen, jedoch nicht über einen eigenen Antrieb verfügt und welches dazu vorgesehen ist, hinter Zugfahrzeugen oder Zugmaschinen mitgeführt zu werden. Unter „vorgesehen“ soll insbesondere speziell programmiert, ausgelegt und/oder ausgestattet verstanden werden. Darunter, dass ein Objekt zu einer bestimmten Funktion vorgesehen ist, soll insbesondere verstanden werden, dass das Objekt diese bestimmte Funktion in zumindest einem Anwendungs- und/oder Betriebszustand erfüllt und/oder ausführt.
Die Sensorvorrichtung ist vorzugsweise zumindest teilweise in das Zugfahrzeug und/oder den Anhänger integriert. Alternativ ist jedoch auch denkbar, dass die Sensorvorrichtung, insbesondere der Sensor, getrennt von dem Zugfahrzeug und/oder dem Anhänger ausgebildet ist und/oder dass die Sensorvorrichtung, insbesondere der Sensor, lösbar an dem Zugfahrzeug oder an dem Anhänger befestigt werden kann. Vorteilhaft ist dadurch denkbar, dass die Sensorvorrichtung, insbesondere der Sensor, an das Zugfahrzeug oder an den Anhänger nachrüstbar ist und/oder dass Koppelvorgänge von Zugfahrzeug-Anhänger-Kombinationen (Gespanne) ohne integrierte Überwachungsmöglichkeit des Kopplungszustands zwischen dem Zugfahrzeug und dem Anhänger überwacht werden. Unter einem „Sensor“ soll vorzugsweise ein technisches Bauteil verstanden werden, das zumindest eine, vorzugsweise mehrere, physikalische Eigenschaft/en seiner Umgebung detektieren kann. Insbesondere ist der Sensor dazu vorgesehen, räumliche, vorzugsweise bewegte, Objekte, insbesondere das Kopplungselement des Anhängers und/oder eine Kupplungsklaue des korrespondierenden Kopplungselements, zu detektieren und/oder Informationen über physikalische Eigenschaften dieser Objekte, beispielsweise eine Relativposition zu dem Sensor, zu ermitteln. Insbesondere weist der Sensor ein Sichtfeld auf, innerhalb welchem der Sensor in der Lage ist, Objekte zu sensieren. Vorzugsweise ist der Sensor neben der Erkennung von schnell bewegten Objekten auch in der Lage, sehr langsam bewegte oder sich im Stillstand befindliche Objekte zu sensieren.
Unter einem „Ultrabreitband-Sensor“ soll insbesondere ein elektromagnetische Wellen, insbesondere Wellenpakete, emittierender Sensor verstanden werden, wobei die emittierten elektromagnetischen Wellen, insbesondere die emittierten Wellenpakete, eine besonders große Bandbreite, vorzugsweise eine Bandbreite von mehr als 500 MHz, abdecken. Insbesondere umfassen die von dem Ultrabreitband-Sensor emittierten Wellenpakete eine Vielzahl von elektromagnetischen Wellen unterschiedlicher Frequenz, welche vorzugsweise eine feste Phasenbeziehung zueinander aufweisen. Vorzugsweise ist der Ultrabreitband-Sensor als ein Ultrabreitband-Radarsensor ausgebildet. Insbesondere detektiert der Ultrabreitbandsensor ein Reflexionssignal der emittierten elektromagnetischen Wellen, insbesondere der emittierten Wellenpakete, zur Erkennung der im Sichtfeld des Sensors bewegten und/oder angeordneten Objekte. Vorzugsweise detektiert der Ultrabreitband-Sensor einen Laufzeitunterschied des Reflexionssignals, wobei insbesondere aus dem Laufzeitunterschied auf eine Entfernung des reflektierenden Objekts geschlossen werden kann. Vorteilhaft kann durch eine Erhöhung einer Bandbreite eines Messsignals eine Erhöhung einer Messauflösung und somit eine Verkleinerung eines Abstands von minimal unterscheidbaren Messentfernungen eines Sensors erreicht werden. Vorzugsweise ist der Ultrabreitband-Sensor kontinuierlich betrieben. Vorzugsweise sendet der Ultrabreitband-Sensor keine Impulssignale aus, so dass vorteilhaft keine Messunterbrechung für ein Empfangen von Impulsantworten notwendig ist. Dadurch kann vorteilhaft eine besonders hohe Messgeschwindigkeit ermöglicht werden, welche insbesondere eine hohe Messgenauigkeit und/oder eine Messung von Objekten mit besonders hoher Geschwindigkeit erlaubt. Alternativ ist jedoch auch denkbar, dass der Ultrabreitband-Sensor gepulst betrieben ist. Vorteilhaft kann durch eine Verwendung von Ultrabreitband-Sensortechnik zudem eine Beeinflussung und/oder Störung von anderen Funk-Übertragungsverfahren, insbesondere anderen schmalbandigen Funk-Übertragungsverfahren, wie beispielsweise LoRa, 5G oder WLAN (insbesondere 802.11p), verhindert werden. Unter „vorgesehen“ soll insbesondere speziell programmiert, ausgelegt und/oder ausgestattet verstanden werden. Darunter, dass ein Objekt zu einer bestimmten Funktion vorgesehen ist, soll insbesondere verstanden werden, dass das Objekt diese bestimmte Funktion in zumindest einem Anwendungs- und/oder Betriebszustand erfüllt und/oder ausführt.
Ferner wird vorgeschlagen, dass der Sensor dazu vorgesehen ist, eine Position des in dem Sichtfeld des Sensors angeordneten und/oder bewegten Kopplungselements oder eine Position des in dem Sichtfeld des Sensors angeordneten und/oder bewegten korrespondierenden Kopplungselements zu erkennen, insbesondere zu detektieren. Dadurch können insbesondere vorteilhafte Eigenschaften hinsichtlich der Überwachung des Kopplungszustands zwischen dem Anhänger und dem Zugfahrzeug erreicht werden. Insbesondere ist der Sensor in diesem Fall mit dem Kopplungselement oder mit dem korrespondierenden Kopplungselement mitbewegt. Insbesondere ist der Sensor dazu vorgesehen, einen Abstand des in dem Sichtfeld des Sensors angeordneten und/oder bewegten Kopplungselements von dem Sensor oder einen Abstand des in dem Sichtfeld des Sensors angeordneten und/oder bewegten korrespondierenden Kopplungselements zu dem Sensor zu bestimmen.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass der Sensor dazu vorgesehen ist, eine Position einer in einem, insbesondere weiteren, Sichtfeld des Sensors angeordneten und/oder bewegten Kupplungsklaue des korrespondierenden Kopplungselements, insbesondere einer Sattelplatte des korrespondierenden Kopplungselements, zu detektieren. Dadurch können insbesondere vorteilhafte Eigenschaften hinsichtlich der Überwachung des Kopplungszustands zwischen dem Anhänger und dem Zugfahrzeug erreicht werden. Vorteilhaft kann eine besonders zuverlässige Erkennung des Kopplungszustands des korrespondierenden Kopplungselements erreicht werden. Vorteilhaft kann eine hohe Sicherheit erreicht werden. Insbesondere umfasst der Ultrabreitband-Sensor zumindest eine erste Sensorantenne. Die erste Sensorantenne weist vorzugsweise das Sichtfeld auf, welches in eine erste Richtung ausgerichtet ist. Insbesondere umfasst der Ultrabreitband-Sensor zumindest eine zweite Sensorantenne. Die zweite Sensorantenne weist vorzugsweise das, insbesondere weitere, Sichtfeld auf, welches in eine zweite Richtung ausgerichtet ist. Das Sichtfeld der ersten Sensorantenne und das, insbesondere weitere, Sichtfeld der zweiten Sensorantenne sind insbesondere in unterschiedliche, vorzugsweise gegensätzliche, Richtungen ausgerichtet. Vorzugsweise umfasst der Ultrabreitband-Sensor zwei in unterschiedliche Richtungen ausgerichtete Sensorantennen, wobei eine der Sensorantennen das Kopplungselement oder das weitere Kopplungselement überwacht und wobei eine weitere der Sensorantennen die Kupplungsklaue des korrespondierenden Kopplungselements überwacht. Insbesondere ist der Sensor dazu vorgesehen, eine Position der Kupplungsklaue relativ zu dem Kopplungselement, insbesondere dem Königszapfen, zu detektieren. Insbesondere ist der Sensor zumindest dazu vorgesehen, zumindest drei Betriebszustände der Kupplungsklaue zu detektieren, vorzugsweise zu unterscheiden. Hierbei ist vorzugsweise ein erster Betriebszustand als ein „Kupplungsklaue geschlossen“-Betriebszustand ausgebildet, in welchem sich die Kupplungsklaue insbesondere in einer Sicherungsstellung befindet, bei der ein Entfernen des Kopplungselements aus dem Kopplungsbereich verhindert ist. Zudem ist hierbei vorzugsweise ein zweiter Betriebszustand als ein „Kupplungsklaue offen“-Betriebszustand ausgebildet, in welchem sich die Kupplungsklaue insbesondere in einer Offenstellung befindet, bei der ein Entfernen des Kopplungselements aus dem Kopplungsbereich ermöglicht ist. Außerdem ist hierbei vorzugsweise ein dritter Betriebszustand als ein „Kupplungsklaue in einer kritischen Zwischenposition“-Betriebszustand ausgebildet, in welchem sich die Kupplungsklaue insbesondere in einer von der Offenstellung und von der Sicherungsstellung verschiedenen Stellung befindet.
Insbesondere ist der Ultrabreitband-Sensor dazu vorgesehen, zugleich eine Aufsattelhöhe des Anhängers relativ zu dem Zugfahrzeug, eine Position des Kopplungselements, insbesondere des Königszapfens, des Anhängers in einem Kopplungsbereich des korrespondierenden Kopplungselements und einen Verschlusszustand der Kupplungsklaue des korrespondierenden Kopplungselements zu detektieren. Da bisher für jeden dieser Parameter zumindest ein separater Sensor erforderlich war, kann nun dadurch vorteilhaft eine Anzahl von Sensoren reduziert werden.
Außerdem wird vorgeschlagen, dass der Ultrabreitband-Sensor auf einer M-Sequenz-Technologie basiert. Dadurch kann vorteilhaft eine besonders genaue Bewegungserkennung, insbesondere auch bei hohen Bewegungsgeschwindigkeiten, von in dem Sichtfeld des Sensors bewegten Objekten, vorzugsweise auch bei besonders kleinen Abständen der Objekte von dem Sensor, erreicht werden. Vorteilhaft sind M-Sequenz-Signale, insbesondere im Vergleich mit (UWB-) Impulssignalen und/oder mit (UWB-) Sinussignalen, rauschärmer. Vorteilhaft sind M-Sequenz-Signale, insbesondere im Vergleich mit (UWB-) Impulssignalen und/oder mit (UWB-) Sinussignalen, wenig störanfällig. Vorteilhaft verursachen M-Sequenz-Signale, insbesondere im Vergleich mit (UWB- ) Impulssignalen und/oder mit (UWB-) Sinussignalen, eine geringe Störung von anderen Anwendungen, beispielsweise schmalbandigen Funkanwendungen wie LoRa, 5G oder WLAN (insbesondere 802.11p). Vorteilhaft werden M-Sequenz-Signale, insbesondere im Vergleich mit (UWB-) Impulssignalen und/oder mit (UWB-) Sinussignalen, nur gering von Signalen anderer Funkquellen, beispielsweise schmalbandigen Funkanwendungen wie LoRa, 5G oder WLAN (insbesondere 802.11p), beeinflusst und/oder gestört. Vorteilhaft ermöglichen die M-Sequenz-Signale eine zeitgleiche Messung über einen gesamten (UWB-) Frequenzbereich der Sensoren, so dass mehrere tausend Messungen pro Sekunde ermöglicht werden können. Unter einer „M-Sequenz“ soll insbesondere eine unter den Fachbegriffen „Maximum Length Sequence“ oder eine „Folge maximaler Länge“ bekannte pseudozufällige, binäre Folge verstanden werden. Insbesondere stellt die M-Sequenz eine Pseudorauschfolge dar. Insbesondere hat die M-Sequenz ein flaches Frequenzspektrum, welches vorzugsweise einem weißen Rauschen ähnelt. Insbesondere ist der Ultrabreitband-Sensor dazu vorgesehen, ein auf der M-Sequenz basierendes und/oder durch eine M-Sequenz gebildetes Signal, insbesondere Pseudorauschsignal, zu erzeugen und auszusenden. Insbesondere ist das M-Sequenz-Signal mittels rückgekoppelten Schieberegistern erzeugbar. Insbesondere umfasst das Sensormodul zumindest eine Schaltung zum Erzeugen der M-Sequenz, welche vorzugsweise ein N-stufiges Schieberegister zum Erzeugen der M-Sequenz aufweist. Insbesondere umfasst der Ultrabreitband-Sensor eine Sendeeinheit, welche ein M-Sequenz-Sendesignal generiert und abstrahlt. Insbesondere bilden die von dem Ultrabreitband-Sensor emittierten elektromagnetischen Wellen, insbesondere die von dem Ultrabreitband-Sensor emittierten Wellenpakete, das M-Sequenz-Sendesignal aus. Vorzugsweise bestimmt dabei eine Festlegung der Phasenbeziehungen der von dem Ultrabreitband-Sensor emittierten Vielzahl von elektromagnetischen Wellen unterschiedlicher Frequenz, insbesondere des Wellenpakets, ob das emittierte Sendesignal ein impulsives Signal ist oder ob es im Zeitbereich eine M-sequenz ausbildet. Insbesondere umfasst der Ultrabreitband-Sensor eine Empfangseinheit, welche durch ein Objekt reflektierte Anteile des M-Sequenz-Sendesignals empfängt. Insbesondere umfasst der Ultrabreitband-Sensor eine Auswerteeinheit, welche das empfangene reflektierte M-Sequenz-Sendesignal auswertet und daraus zumindest eine Entfernung des reflektierenden Objekts bestimmt. Vorteilhaft ist die Messung und das Messergebnis des Ultrabreitband-Sensors mit der M-Sequenz-Technologie zumindest im Wesentlichen unbeeinflusst von Fett,- Schmutz- und/oder Eisschichten sowie von Regen und/oder Nebel im Bereich eines Messpfads des U Itrabreitband-Sensors.
Außerdem wird vorgeschlagen, dass der Ultrabreitband-Sensor in einem Frequenzbereich zwischen 100 MHz und 6 GHz mit einer Bandbreite von zumindest 500 MHz, vorzugsweise zumindest 1 GHz, bevorzugt zumindest 2 GHz, bevorzugter zumindest 4 GHz und besonders bevorzugt von zumindest 5,5 GHz, und/oder in einem Frequenzbereich zwischen 6 GHz und 8,5 GHz mit einer Bandbreite von zumindest 500 MHz, vorzugsweise zumindest 1 GHz, bevorzugt zumindest 1,5 GHz, bevorzugter zumindest 2 GHz und besonders bevorzugt von zumindest 2,5 GHz, arbeitet. Dadurch kann vorteilhaft eine, insbesondere wechselseitige, Störung durch weitere Funkquellen wie beispielsweise LoRa, 5G oder WLAN (insbesondere 802.11p) vermieden werden. Vorteilhaft kann, insbesondere durch die hohe Bandbreite des Frequenzbereichs zwischen 6 GHz und 8,5 GHz, eine besonders hohe räumliche Auflösung und/oder eine besonders niedrige minimale Messentfernung erreicht werden. Zudem sind für diese Frequenzbereiche vorteilhaft keine Funklizenzen erforderlich, insbesondere wenn eine Sendeleistung in einem Bereich von -41.3 dbm/MHz liegt. Vorzugsweise liegt die Sendeleistung des Ultrabreitband-Sensors bei -41.3 dbm/MHz oder darunter. Insbesondere ist das Frequenzband zwischen 100 MHz und 6 GHz und/oder das Frequenzband zwischen 6 GHz und 8,5 GHz zumindest zu einer Abstandsmessung, insbesondere auch in dem Nahbereich des Sensors, vorgesehen. Insbesondere ist denkbar, dass das Sensormodul, insbesondere der Sensor oder zumindest zwei Sensoren des Sensormoduls, zumindest teilweise gleichzeitig oder abwechselnd in beiden Frequenzbändern (100 MHz bis 6 GHz und 6 GHz bis 8,5 GHz) misst und/oder betrieben wird.
Wenn das nutzbare Sichtfeld des Sensors, insbesondere neben einem Fernbereich, einen Teil eines Nahbereichs des Sensors umfasst, kann vorteilhaft eine sichere und/oder zuverlässige Überwachung des Koppelvorgangs, insbesondere auch bei relativ gesehen hohen Bewegungsgeschwindigkeiten der Kopplungselemente und beengten Platzverhältnissen ermöglicht werden. Insbesondere kann dadurch vorteilhaft eine, vorzugsweise automatisierte, Führung des Zugfahrzeugs während dem Koppelvorgang ermöglicht werden. Unter einem „nutzbaren Sichtfeld“ soll insbesondere der Teil des Sichtfelds des Sensors verstanden werden, in welchem eine zuverlässige Abstandsmessung von in dem Sichtfeld bewegten Objekten relativ zu dem Sensor möglich ist. Unter einer „zuverlässigen Abstandsmessung“ soll insbesondere eine Abstandsmessung mit einer Genauigkeit von zumindest 5 cm, vorzugsweise zumindest 3 cm, bevorzugt zumindest 1,5 cm und besonders bevorzugt zumindest 0,5 cm verstanden werden. Unter einem „Nahbereich“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein Bereich verstanden werden, welcher aus Punkten gebildet ist, die einen Abstand von dem Sensor, insbesondere von der Sendeeinheit des Sensors und/oder von der Empfangseinheit, aufweisen, welcher höchstens 0,15 m, vorzugsweise höchstens 0,1 m, vorteilhaft höchstens 0,05 m, bevorzugt höchstens 0,03 m und besonders bevorzugt höchstens 0,015 m beträgt. Vorteilhaft ist der Ultrabreitband-Sensor in der Lage, in einem Bereich des Sensors zu messen, in welchem konventionelle Lidar- und/oder Radarmessgeräte, insbesondere aufgrund deren endlich ausgedehnter Sendeimpuls- und Empfangsimpulslängen, blind sind.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass das nutzbare Sichtfeld des Sensors, insbesondere eine Antennenfläche des Sensors, eine minimale Flächenerstreckung von wenigstens 1 cm x 1 cm, vorzugsweise von wenigstens 2 cm x 2 cm, bevorzugt von wenigstens 4 cm x 4 cm, vorteilhaft von wenigstens 6 cm x 6 cm und besonders bevorzugt von höchstens 8 cm x 8 cm aufweist. Dadurch kann vorteilhaft eine besonders zuverlässige Erkennung des Kopplungszustands erreicht werden, beispielsweise indem eine zuverlässige Diskrimination von kleinen, sich im Sichtfeld des Sensors befindenden, Metallspänen ermöglicht werden kann. Vorteilhaft kann beispielsweise eine zuverlässige Erkennung der Realmaße eines Königszapfens erreicht werden, auch wenn dieser von einer mit Metallspänen durchsetzten Schmierschicht bedeckt ist.
Des Weiteren ist ein den Sensor vollständig umfassendes Sensormodul vorzugsweise derart dimensioniert, dass es in eine Sattelplatte, in einen Königszapfen oder in eine Königszapfenplatte integrierbar ist. Dadurch kann vorteilhaft eine einfache Integrierbarkeit in bestehende Kopplungsbauteile erreicht werden. Vorteilhaft ist dadurch eine Integration in einen begrenzten zur Verfügung stehenden Bauraum möglich. Vorteilhaft kann eine hohe Kompaktheit der Sensorvorrichtung erreicht werden. Vorteilhaft ist kein Neudesign der Dimensionen bereits existierender Sattelplatten, Königszapfen oder Königszapfenplatten erforderlich. Dadurch kann vorteilhaft eine hohe Akzeptanz und schnelle Verbreitung erreicht werden. Vorzugsweise ist das Sensormodul, insbesondere ein den Sensor umgebendes Sensorgehäuse, derart dimensioniert, dass seine Maximalerstreckung in zumindest zwei zueinander senkrecht stehenden Raumrichtungen kleiner ist als 15 cm, vorzugsweise kleiner ist als 10 cm und bevorzugt kleiner ist als 7 cm. Vorzugsweise weist ein kleinster gedachter Quader, welcher das Sensormodul, insbesondere das Sensorgehäuse, vollständig umschließt, zumindest zwei zueinander senkrecht stehende Seitenkanten auf, welche kleiner sind als 15 cm, vorzugsweise kleiner sind als 10 cm und bevorzugt kleiner sind als 7 cm. Bevorzugt ist der kleinste gedachte Quader, welcher das Sensormodul, insbesondere das Sensorgehäuse, vollständig umschließt, kleiner als 15 cm x 15 cm x 15 cm, vorteilhaft kleiner 12 cm x 12 cm x 12 cm, bevorzugter kleiner als 10 cm x 10 cm x 10 cm, noch bevorzugter kleiner als 7 cm x 7 cm x 7 cm und besonders bevorzugt kleiner als 5 cm x 5 cm x 5 cm.
Zusätzlich wird vorgeschlagen, dass der Sensor in das Zugfahrzeug, insbesondere in eine Sattelplatte der Sattelzugmaschine, integriert ist. Dadurch können insbesondere vorteilhafte Eigenschaften hinsichtlich der Überwachung eines von dem Zugfahrzeug vorgenommenen Kopplungsvorgangs, insbesondere eines von einer zumindest teilweise autonom fahrenden Zugmaschine vorgenommenen Kopplungsvorgangs, erreicht werden. Vorteilhaft kann eine zuverlässige und präzise Überwachung des Kopplungselements des Anhängers durch das Zugfahrzeug ermöglicht werden. Vorteilhaft kann eine dauerhafte Überwachung des Kopplungszustands des dem Zugfahrzeug zugeordneten korrespondierenden Kopplungselements erreicht werden. Insbesondere bildet das korrespondierende Kopplungselement, vorzugsweise die Sattelplatte, durch die Integration des Sensors einen Bestandteil der Sensorvorrichtung aus. Insbesondere bildet das dem Zugfahrzeug zugeordnete korrespondierende Kopplungselement den Kopplungsbereich aus, welcher vorzugsweise zu einer Aufnahme des Kopplungselements des Anhängers vorgesehen ist. Insbesondere ist der Sensor in einem Nahbereich des Kopplungsbereichs angeordnet. Insbesondere ist der Sensor zumindest teilweise in einen den Kopplungsbereich begrenzenden Teil der Sattelplatte und/oder in eine den Kopplungsbereich begrenzende Oberfläche der Sattelplatte integriert. Insbesondere ist der Sensor in einem einer horizontalen Öffnung des Kopplungsbereichs gegenüberliegenden Teilbereich der Sattelplatte angeordnet. Insbesondere ist der Sensor dazu vorgesehen, den Kopplungsbereich zu überwachen. Vorzugsweise überdeckt das Sichtfeld des Sensors zumindest einen Großteil des Kopplungsbereichs. Unter einem „Großteil“ soll insbesondere zumindest 51 %, vorzugsweise zumindest 66 % und bevorzugt zumindest 80 % verstanden werden.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass zumindest ein Teil des Sensors, insbesondere zumindest eine Sensorantenne des Sensors, in eine Oberfläche des korrespondierenden Kopplungselements des Zugfahrzeugs integriert ist, welche in einem ordnungsgemäßen Koppelzustand zwischen dem Zugfahrzeug und dem Anhänger zumindest einer Oberfläche des Kopplungselements des Anhängers, insbesondere eines Königszapfens des Sattelaufliegers, oder zumindest einer Oberfläche einer Halteplatte, an der das Kopplungselement des Anhängers befestigt ist, insbesondere einer Königszapfenplatte des Sattelaufliegers, gegenüberliegend angeordnet ist. Dadurch kann vorteilhaft eine besonders zuverlässige Erkennung des Kopplungszustands erreicht werden. Beispielsweise ist ein Sichtfeld der ersten Sensorantenne derart ausgerichtet, dass es eine Überwachung des Kopplungsbereichs ermöglicht. Beispielsweise ist ein Sichtfeld der zweiten Sensorantenne derart ausgerichtet, dass es eine Überwachung der in und aus dem Kopplungsbereich hinein- und hinausschwenkenden Kupplungsklaue ermöglicht. Dazu ist das Sichtfeld der zweiten Sensorantenne insbesondere vertikal nach unten oder vertikal nach oben ausgerichtet. Unter einer Integration eines Sensorteils in eine Oberfläche soll insbesondere verstanden werden, dass der Sensorteil einen Teil der Oberfläche ausbildet, wobei vorzugsweise eine oder mehrere den Sensorteil nach außen hin bedeckende Schutzschichten und/oder Schutzabdeckungen dem Sensorteil, insbesondere der Sensoroberfläche, zugerechnet werden. Unter dem „ordnungsgemäßen Koppelzustand“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein Zustand eines Gespanns verstanden werden, in welchem der Anhänger verliersicher an dem Zugfahrzeug befestigt ist.
Alternativ oder zusätzlich wird vorgeschlagen, dass der Sensor in dem Anhänger, insbesondere in einem Königszapfen oder in einer Königszapfenplatte des Sattelaufliegers eines Sattelzugs, integriert ist. Dadurch können insbesondere vorteilhafte Eigenschaften hinsichtlich der Überwachung eines den Anhänger betreffenden Kopplungsvorgangs, insbesondere eines von einer zumindest teilweise autonom fahrenden Zugmaschine vorgenommenen Kopplungsvorgangs, erreicht werden. Vorteilhaft kann eine zuverlässige und präzise Überwachung einer Annäherung des Kopplungselements an das korrespondierende Kopplungselement des Zugfahrzeugs, insbesondere an den Kopplungsbereich der Sattelplatte, ermöglicht werden. Vorteilhaft kann eine dauerhafte Überwachung des Kopplungszustands des dem Anhänger zugeordneten Kopplungselements erreicht werden. Insbesondere bildet in diesem Fall das Kopplungselement, vorzugsweise der Königszapfen, durch die Integration des Sensors einen Bestandteil der Sensorvorrichtung aus. Insbesondere ist der Sensor in diesem Fall in eine Oberfläche des Königszapfens oder der Königszapfenplatte integriert. Insbesondere ist der Sensor in diesem Fall auf einen in Radialrichtung (Horizontalrichtung) außen liegenden Teilbereich der Oberfläche des Königszapfens oder in einem in Vertikalrichtung nach unten zeigenden Teil der Königszapfenplatte angeordnet. Insbesondere ist der Sensor dazu vorgesehen, eine Positionierung des korrespondierenden Kopplungselements in den Kopplungsbereich zu überwachen. Insbesondere ist der Sensor in eine Oberfläche des Kopplungselements des Anhängers integriert, welche in dem ordnungsgemäßen Koppelzustand zwischen dem Zugfahrzeug und dem Anhänger zumindest einer Oberfläche des korrespondierenden Kopplungselements des Zugfahrzeugs, insbesondere einer Sattelplatte der Sattelzugmaschine, gegenüberliegend angeordnet ist.
Ferner wird vorgeschlagen, dass zumindest eine Messfläche des in das Zugfahrzeug oder in den Anhänger integrierten Sensors, vorzugsweise alle Messflächen des Sensors, derart in die Oberfläche des jeweiligen Kopplungselements eingebettet ist, dass die Messfläche des integrierten Sensors relativ zu den integrierten Sensor umgebenden Oberflächen des Zugfahrzeugs oder des Anhängers versenkt ist. Dadurch kann vorteilhaft eine hohe Betriebssicherheit der Sensorvorrichtung erreicht werden. Vorteilhaft kann eine Beschädigung des Sensors, insbesondere der die Messfläche ausbildenden Oberfläche des Sensors, welche insbesondere aus operativen Gründen nicht aus einem Metall ausgebildet sein kann, beispielsweise durch einen Abrieb reduziert werden. Insbesondere ist die Messfläche als die Fläche des Sensors ausgebildet, über die das Ultrabreitband-Messsignal ausgesendet wird. Insbesondere ist die Messfläche als die Fläche des Sensors ausgebildet, über die das reflektierte Ultrabreitband-Signal wieder empfangen wird. Insbesondere weist die erste Sensorantenne eine erste Messfläche auf. Insbesondere weist die zweite Sensorantenne eine zweite Messfläche auf, welche von der ersten Messfläche verschieden ausgebildet ist und/oder unterschiedlich ausgerichtet ist als die erste Messfläche. Es ist denkbar, dass der Sensor zumindest eine dritte Messfläche aufweist, welche beispielsweise einer dritten Sensorantenne zugeordnet ist, die in eine dritte Richtung ausgerichtet ist, z.B. vertikal nach oben. Insbesondere ist die zumindest eine Messfläche mindestens 0,5 mm, vorzugsweise mindestens 1 mm, vorteilhaft mindestens 2 mm, bevorzugt mindestens 5 mm und bevorzugt höchstens 20 mm relativ zu der die Messfläche umgebenden Oberfläche des Zugfahrzeugs, insbesondere der Sattelplatte, oder des Anhängers, insbesondere des Königszapfens oder der Königszapfenplatte, versenkt. Eine durch die Versenkung der Messfläche entstehende Senke kann im Betrieb ggf. mit Schmiermittel zugesetzt werden, wodurch jedoch vorteilhaft die Funktionsfähigkeit des UWB-Sensors zumindest im Wesentlichen unbeeinflusst bleibt. Das in der Versenkung der Messfläche befindliche Schmiermittel kann ggf. sogar zu einer weiteren Erhöhung des Abriebschutzes dienen.
Außerdem wird vorgeschlagen, dass der Sensor in einer dem Sichtfeld zugewandten Richtung eine Oberfläche aufweist, welche aus einem nichtleitenden Material, insbesondere aus einem nichtmetallischen Material, vorzugsweise zumindest zu einem Großteil aus einer Keramik, einem Glas und/oder einem Kunststoff ausgebildet ist. Dadurch kann vorteilhaft eine hohe Effizienz der Sensormessung erreicht werden. Vorzugsweise ist das Sensorgehäuse des Sensors zumindest im Bereich der Sensorantenne(n) aus dem nichtmetallischen Material ausgebildet.
Zudem wird vorgeschlagen, dass die Sensorvorrichtung eine Steuer- und/oder Regeleinheit aufweist, welche dazu vorgesehen ist, ein Reflexionssignal des Ultrabreitband-Sensors auszuwerten und in Abhängigkeit von dem ausgewerteten Reflexionssignal ein Kopplungsbestätigungssignal, ein Entkopplungsbestätigungssignal oder ein „Kopplungsvorgang-läuft“-Signal an das Zugfahrzeug auszugeben. Dadurch kann vorteilhaft eine Steuerung des zumindest teilweise autonom fahrenden Zugfahrzeugs ermöglich werden. Zudem kann dadurch vorteilhaft eine hohe Sicherheit erreicht werden, indem fehlerhaft oder unvollständige Kopplungen einfach erkannt werden können. Unter einer „Steuer- und/oder Regeleinheit“ soll insbesondere eine Einheit mit zumindest einer Steuerelektronik verstanden werden. Unter einer „Steuerelektronik“ soll insbesondere eine Einheit mit einer Prozessoreinheit, insbesondere einem Prozessor, und mit einer Speichereinheit, insbesondere einem Speichermedium, sowie mit einem in der Speichereinheit gespeicherten Betriebsprogramm verstanden werden.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Steuer- und/oder Regeleinheit dazu vorgesehen ist, ein Reflexionssignal des Ultrabreitband-Sensors auszuwerten und dabei Störsignale, beispielsweise von zwischen den Kopplungselementen angeordneten Metallspänen erzeugte Störsignale, automatisiert herauszufiltern. Dadurch kann vorteilhaft eine besonders zuverlässige Erkennung des Kopplungszustands erreicht werden, beispielsweise indem eine zuverlässige Diskrimination von kleinen, sich im Sichtfeld des Sensors befindenden, Metallspänen ermöglicht wird. Insbesondere sucht die Steuer- und/oder Regeleinheit in dem Reflexionssignal nach Strukturen einer bestimmten, bekannten Größe, welche etwa einer Größe des zu detektierenden Objekts, beispielsweise des Königszapfens entspricht. Insbesondere sucht die Steuer- und/oder Regeleinheit dabei in dem Reflexionssignal nach Strukturen, deren Oberfläche über einen größeren Bereich in etwa gleich weit entfernt ist. Beispielsweise würden bei einer typischen Detektion eines Königszapfens, der mit Schmiermittel bedeckt ist, welches Metallspäne beinhaltet, einige Prozent, z.B. 3 % der reflektierten Daten von Metallspänen, welche verteilt angeordnet sind, stammen, und 97 % von einem zusammenhängenden Stück des Königszapfens oder der Königszapfenplatte stammen. Die Steuer- und/oder Regeleinheit ist dazu vorgesehen, die Metallspäne zu identifizieren und bei der Positions- und/oder Abstandsbestimmung zu ignorieren.
Zusätzlich wird das Zugfahrzeug, insbesondere die Zugmaschine, vorzugsweise die Sattelzugmaschine, mit dem, vorzugsweise als Sattelplatte ausgebildeten, korrespondierenden Kopplungselement und mit der in das korrespondierende Kopplungselement integrierten Sensorvorrichtung vorgeschlagen. Dadurch kann vorteilhaft der Kopplungsvorgang vereinfacht und/oder zumindest teilweise automatisiert werden.
Zusätzlich wird außerdem eine zumindest teilweise autonom fahrende Zugmaschine, insbesondere Sattelzugmaschine, mit einem, vorzugsweise als Sattelplatte ausgebildeten, korrespondierenden Kopplungselement und mit der in das korrespondierende Kopplungselement integrierten Sensorvorrichtung vorgeschlagen, wobei in Abhängigkeit von der Auswertung des Reflexionssignals des Ultrabreitbandsensors durch die Steuer- und/oder Regeleinheit ein Vortrieb der zumindest teilweise autonom fahrenden Zugmaschine, insbesondere der Sattelzugmaschine, blockiert oder freigegeben wird. Dadurch kann vorteilhaft eine Durchführung eines zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig, autonomen Kopplungsvorgangs ermöglicht werden. Zudem kann vorteilhaft eine besonders hohe Verkehrssicherheit der zumindest teilweise autonom fahrenden Zugmaschine gewährleistet werden. Insbesondere wird der Vortrieb der zumindest teilweise autonom fahrenden Zugmaschine blockiert, wenn der Ultrabreitbandsensor eine unvollständige oder eine fehlerhafte Kopplung zwischen dem Kopplungselement und dem korrespondierenden Kopplungselement detektiert. Insbesondere wird der Vortrieb der zumindest teilweise autonom fahrenden Zugmaschine freigegeben, wenn der Ultrabreitbandsensor eine vollständige und/oder eine ordnungsgemäße Kopplung zwischen dem Kopplungselement und dem korrespondierenden Kopplungselement detektiert. Insbesondere kommuniziert dazu die Steuer- und/oder Regeleinheit mit einem Bordcomputer der zumindest teilweise autonom fahrenden Zugmaschine. Alternativ ist auch denkbar, dass die Steuer- und/oder Regeleinheit einstückig mit dem Bordcomputer der zumindest teilweise autonom fahrenden Zugmaschine ausgebildet ist. Darunter, dass zwei Einheiten „teilweise einstückig“ ausgebildet sind, soll insbesondere verstanden werden, dass die Einheiten zumindest ein, insbesondere zumindest zwei, vorteilhaft zumindest drei gemeinsame Elemente aufweisen, die Bestandteil, insbesondere funktionell wichtiger Bestandteil, beider Einheiten sind. Unter einer „teilweise autonomen Zugmaschine“ soll insbesondere eine Zugmaschine verstanden werden, welche zumindest zeitabschnittsweise oder in zumindest einem Fahrmodus, beispielsweise einem Einparkmodus oder einem Kopplungs- und/oder Entkopplungsmodus zur Kopplung und/oder Entkopplung eines Anhängers ohne einen Einfluss eines menschlichen Fahrers fahren und steuern kann. Es ist zudem denkbar, dass das Zugfahrzeug als eine vollständig autonom fahrende Zugmaschine ausgebildet ist.
Alternativ oder zusätzlich wird der Anhänger, insbesondere der Sattelauflieger, mit dem, vorzugsweise den Königszapfen und die Königszapfenplatte umfassenden, Kopplungselement und mit der in das Kopplungselement, insbesondere in den Königszapfen oder in die Königszapfenplatte, integrierten Sensorvorrichtung vorgeschlagen. Dadurch kann vorteilhaft der Kopplungsvorgang vereinfacht und/oder zumindest teilweise automatisiert werden.
Außerdem wird ein Gespann, insbesondere ein Sattelzug, mit dem Zugfahrzeug oder mit der zumindest teilweise autonom fahrenden Zugmaschine und mit dem Anhänger vorgeschlagen, wobei der Anhänger und/oder das Zugfahrzeug die Sensorvorrichtung aufweist. Dadurch kann vorteilhaft der Kopplungsvorgang vereinfacht und/oder zumindest teilweise automatisiert werden.
Ferner wird ein Verfahren zu einer Überwachung des Kopplungszustands des Kopplungselements, insbesondere eines Kopplungsbolzens, vorzugsweise des Königszapfens, des Anhängers, insbesondere des Sattelaufliegers, mit dem korrespondierenden Kopplungselement des Zugfahrzeugs, insbesondere der Sattelzugmaschine, vorgeschlagen, aufweisend einen Detektionsschritt, in welchem eine Position des Kopplungselements, welches in dem Sichtfeld des Sensors angeordnet und/oder bewegt wird, detektiert wird oder in welchem eine Position des korrespondierenden Kopplungselements, welches in dem Sichtfeld des Sensors angeordnet und/oder bewegt wird, detektiert wird, wobei die Position des Kopplungselements oder die Position des korrespondierenden Kopplungselements in dem Detektionsschritt von dem als Ultrabreitband-Sensor ausgebildeten Sensor detektiert wird. Dadurch können insbesondere vorteilhafte Eigenschaften hinsichtlich der Überwachung des Kopplungszustands zwischen dem Anhänger und dem Zugfahrzeug erreicht werden. Vorteilhaft kann eine besonders zuverlässige Erkennung des Kopplungszustands erreicht werden. Vorteilhaft kann durch die Verwendung der UWB-Technologie, welche insbesondere nur eine unwesentliche Beeinflussung durch Metallspäne oder Schmiermittel erfährt, eine zuverlässige Erkennung des Kopplungszustands auch bei stark verschmutzten Kopplungselementen ermöglicht werden.
Die erfindungsgemäße Sensorvorrichtung, das erfindungsgemäße Zugfahrzeug, die erfindungsgemäße autonom fahrende Zugmaschine, der erfindungsgemäße Anhänger, das erfindungsgemäße Gespann und das erfindungsgemäße Verfahren sollen hierbei nicht auf die oben beschriebene Anwendung und Ausführungsform beschränkt sein. Insbesondere kann die erfindungsgemäße Sensorvorrichtung, das erfindungsgemäße Zugfahrzeug, die erfindungsgemäße autonom fahrende Zugmaschine, der erfindungsgemäße Anhänger, das erfindungsgemäße Gespann und das erfindungsgemäße Verfahren zu einer Erfüllung einer hierin beschriebenen Funktionsweise eine von einer hierin genannten Anzahl von einzelnen Elementen, Bauteilen, Verfahrensschritten und Einheiten abweichende Anzahl aufweisen.
Zeichnungen
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
Es zeigen:

1 ein Gespann mit einem Anhänger und mit einem Zugfahrzeug,
2 eine schematische Darstellung eines Kopplungselements des Anhängers,
3a eine schematische Darstellung einer Vorderseite eines korrespondierenden Kopplungselements des Zugfahrzeugs,
3b eine schematische Darstellung einer Rückseite des korrespondierenden Kopplungselements des Zugfahrzeugs,
4 eine schematische, teilweise geschnittene Darstellung eines Teilbereichs der Kopplungselemente des Gespanns mit einer Sensorvorrichtung,
5 eine weitere schematische perspektivische Ansicht eines einen Kopplungsbereich des korrespondierenden Kopplungselements umgebenden Ausschnitts des korrespondierenden Kopplungselements,
6 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Überwachung des Kopplungszustands und
7 ein alternatives Kopplungselement eines alternativen Anhängers mit einer alternativen Sensorvorrichtung.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Die 1 zeigt ein Gespann 48a mit einem Anhänger 12a und einem Zugfahrzeug 16a. Das Gespann 48a ist als ein Sattelzug ausgebildet. Der Anhänger 12a ist als ein Sattelauflieger ausgebildet. Das Zugfahrzeug 16a ist als eine Sattelzugmaschine ausgebildet. Das Zugfahrzeug 16a ist als eine teilweise autonom fahrende Zugmaschine ausgebildet. Es ist auch denkbar, dass das Zugfahrzeug 16a als eine vollständig autonom fahrende Zugmaschine ausgebildet ist.
Die teilweise autonom fahrende Zugmaschine weist eine Steuer- und/oder Regeleinheit 42a auf. Die Steuer- und/oder Regeleinheit 42a ist dazu vorgesehen, einen Vortrieb der zumindest teilweise autonom fahrenden Zugmaschine abhängig von durch eine Sensorvorrichtung 44a ausgegebenen Signalen zu steuern, vorzugsweise zu blockieren oder freizugeben.
Der Anhänger 12a weist ein Kopplungselement 10a auf (vgl. 2). Das Kopplungselement 10a des Anhängers 12a ist als ein Königszapfen 34a ausgebildet. Das Kopplungselement 10a des Anhängers 12a ist mittels einer Halteplatte 36a an dem Anhänger 12a befestigt. Die Halteplatte 36a ist als eine Königszapfenplatte ausgebildet. Das Kopplungselement 10a ist zu einer Herstellung eines gekoppelten Zustands zwischen dem Anhänger 12a und dem Zugfahrzeug 16a vorgesehen. Das Kopplungselement 10a bildet einen Teil einer Sattelkupplung 54a aus. Das Zugfahrzeug 16a weist ein korrespondierendes Kopplungselement 14a auf (vgl. 3a und 3b). Das korrespondierende Kopplungselement 14a ist als eine Sattelplatte 26a ausgebildet. Das korrespondierende Kopplungselement 14a ist zu einer Herstellung des gekoppelten Zustands zwischen dem Anhänger 12a und dem Zugfahrzeug 16a vorgesehen. Das korrespondierende Kopplungselement 14a bildet einen Teil der Sattelkupplung 54a aus. Das Kopplungselement 10a ist dazu vorgesehen, mit dem korrespondierenden Kopplungselement 14a zur Herstellung des gekoppelten Zustands wechselzuwirken. Das korrespondierende Kopplungselement 14a bildet einen Kopplungsbereich 62a aus. Der Kopplungsbereich 62a ist dazu vorgesehen, zu einer Herstellung eines ordnungsgemäßen Kopplungszustands das Kopplungselement 10a zumindest teilweise aufzunehmen und/oder zumindest teilweise zu umschließen. Der Kopplungsbereich 62a weist eine seitliche Öffnung 40a auf. Durch die seitliche Öffnung 40a des Kopplungsbereichs 62a ist das Kopplungselement 10a seitlich in den Kopplungsbereich 62a einbringbar und/oder aus dem Kopplungsbereich 62a entfernbar. Durch eine Horizontalbewegung, insbesondere eine Fahrbewegung, des Zugfahrzeugs 16a oder des Anhängers 12a sind das Kopplungselement 10a und das korrespondierende Kopplungselement 14a relativ zueinander bewegbar.
Die Sattelkupplung 54a ist zu einer Verbindung zwischen Zugfahrzeug 16a und Anhänger 12a vorgesehen. Die Sattelkupplung 54a ist dazu vorgesehen, einen wesentlichen Teil eines Gewichts des Anhängers (Aufliegers) 12a aufzunehmen. Die Sattelkupplung 54a ist dazu vorgesehen, im gekoppelten Zustand einen Bewegungsspielraum des Anhängers 12a relativ zu dem Zugfahrzeug 16a vorzugeben. Die Sattelkupplung 54a ist dazu vorgesehen, im gekoppelten Zustand Schub-, Zieh- und Wankkräfte des Anhängers 12a aufzunehmen.
Die 4 zeigt eine schematische, teilweise geschnittene Darstellung eines Teilbereichs der Kopplungselemente 10a, 14a des Gespanns 48a. Das Gespann 48a weist die Sensorvorrichtung 44a auf. Die Sensorvorrichtung 44a ist zur Überwachung eines Kopplungszustands des Kopplungselements 10a des Anhängers 12a mit dem korrespondierenden Kopplungselement 14a des Zugfahrzeugs 16a vorgesehen. Die Sensorvorrichtung 44a weist einen Sensor 18a auf. Die Sensorvorrichtung 44a, insbesondere das Gespann 48a, ist vorzugsweise frei von weiteren, den Kopplungszustand überwachenden Sensoren ausgebildet. Der Sensor 18a ist zumindest dazu vorgesehen, eine Relativposition der Kopplungselemente 10a, 14a zueinander zu erkennen und/oder zu detektieren. Der Sensor 18a ist als ein Ultrabreitband-Sensor ausgebildet. Der Ultrabreitband-Sensor wendet eine M-Sequenz-Technologie an. Der Ultrabreitband-Sensor arbeitet in einem Frequenzbereich zwischen 100 MHz und 6 GHz mit einer Bandbreite von zumindest 500 MHz. Der Ultrabreitband-Sensor arbeitet zudem oder alternativ in einem Frequenzbereich zwischen 6 GHz und 8,5 GHz mit einer Bandbreite von zumindest 500 MHz.
In dem in den 1 bis 5 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Sensor 18a dem Zugfahrzeug 16a des Gespanns 48a zugeordnet. In dem in den 1 bis 5 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Sensor 18a in das korrespondierende Kopplungselement 14a des Zugfahrzeugs 16a des Gespanns 48a integriert. Der Sensor 18a ist in diesem Fall in die Sattelplatte 26a des Zugfahrzeugs 16a integriert. Der Sensor 18a weist Sensorantennen 52a auf. Jede Sensorantenne 52a des Sensors 18a besitzt ein Sichtfeld 56a (vgl. 4). Die Sichtfelder 56a bilden Detektionsbereiche der Sensorantennen 52a des Sensors 18a aus. Die Sichtfelder 56a umfassen Teilbereiche, welche nutzbare Sichtfelder 20a, 22a, 74a begrenzen. Die nutzbaren Sichtfelder 20a, 22a, 74a bilden jeweils die Teile der Sichtfelder 56a aus, in welchen eine zuverlässige Detektion, insbesondere Abstandsdetektion, durch den Sensor 18a möglich ist. Die nutzbaren Sichtfelder 20a, 22a, 74a des Sensors 18a weisen eine Flächenerstreckung von wenigstens 3 cm x 3 cm auf. Die nutzbaren Sichtfelder 20a, 22a, 74a des als Ultrabreitband-Sensor ausgebildeten Sensors 18a umfassen einen Teil des Nahbereichs 28a des Sensors 18a. Der Nahbereich 28a des Sensors 18a ist durch den Bereich des Sichtfelds 56a gebildet, welcher lediglich wenige Zentimeter von der Sensorantenne 52a entfernt ist. Im beispielhaft beschriebenen Fall ist der Nahbereich 28a des Sensors 18a als der Bereich der Sichtfelder 56a des Sensors 18a ausgebildet, welcher höchstens 5 cm von der jeweiligen Sensorantenne 52a entfernt ist. Im beispielhaft beschriebenen Fall umfassen die nutzbaren Sichtfelder 20a, 22a, 74a jeweils einen Teilbereich 58a des jeweiligen Nahbereichs 28a, welcher sich von einem äußeren Ende des Nahbereichs 28a bis zu einem minimalen Abstand von etwa 0,5 cm von der jeweiligen Sensorantenne 52a erstreckt.
In dem in den 1 bis 5 dargestellten Fall ist der Sensor 18a dazu vorgesehen, eine Position des in dem Sichtfeld 20a des Sensors 18a angeordneten und/oder bewegten Kopplungselements 10a zu detektieren. Der Sensor 18a ist in diesem Fall dazu vorgesehen, einen Abstand 78a des in dem Sichtfeld 20a des Sensors 18a angeordneten und/oder bewegten Kopplungselements 10a von dem Sensor 18a zu detektieren. Außerdem ist der Sensor 18a dazu vorgesehen, eine Bewegungsgeschwindigkeit des in dem Sichtfeld 20a des Sensors 18a bewegten Kopplungselements 10a zu detektieren. Ein Teil des Sensors 18a, insbesondere zumindest eine der Sensorantennen 52a, ist in eine Oberfläche 30a des korrespondierenden Kopplungselements 14a des Zugfahrzeugs 16a integriert. Der von der Sensorantenne 52a abgedeckte Teil der Oberfläche 30a bildet somit eine Messfläche 38a aus. Die Oberfläche 30a, in die der Teil des Sensors 18a, insbesondere die Sensorantenne 52a, integriert ist, ist in einem ordnungsgemäßen Kopplungszustand zwischen dem Zugfahrzeug 16a und dem Anhänger 12a zumindest einer Oberfläche 32a des Kopplungselements 10a des Anhängers 12a gegenüberliegend angeordnet. Dadurch wird eine Position des Kopplungselements 10a in dem Kopplungsbereich 62a des korrespondierenden Kopplungselements 14a detektiert.
Ein weiterer Teil des Sensors 18a, insbesondere zumindest eine weitere der Sensorantennen 52a, ist in eine weitere Oberfläche 60a des korrespondierenden Kopplungselements 14a des Zugfahrzeugs 16a integriert. Der von der Sensorantenne 52a abgedeckte Teil der weiteren Oberfläche 60a bildet somit eine Messfläche 38a aus. Die weitere Oberfläche 60a, in die der weitere Teil des Sensors 18a, insbesondere die weitere Sensorantenne 52a, integriert ist, ist in dem ordnungsgemäßen Kopplungszustand zwischen dem Zugfahrzeug 16a und dem Anhänger 12a zumindest einer Oberfläche 76a der Halteplatte 36a, an der das Kopplungselement 10a des Anhängers 12a befestigt ist, insbesondere der Königszapfenplatte des Sattelaufliegers, gegenüberliegend angeordnet. Dadurch wird eine Höhenposition der Halteplatte 36a, insbesondere eine Aufsattelhöhe des Anhängers 12a während des Kopplungsvorgangs und in dem gekoppelten Zustand detektiert.
Das korrespondierende Kopplungselement 14a weist eine Kupplungsklaue 24a auf (vgl. 3a bis 4). Die Kupplungsklaue 24a ist dazu vorgesehen, das Kopplungselement 10a in dem gekoppelten Zustand zumindest teilweise zu umgreifen. Das Kopplungselement 10a weist eine in Umfangsrichtung umlaufende Nut 82a auf. Die Kupplungsklaue 24a ist dazu vorgesehen, das Kopplungselement 10a im Bereich der Nut 82a zu greifen. Die Kupplungsklaue 24a bildet eine Greiföffnung 84a aus, welche derart dimensioniert ist, dass sie das Kopplungselement 10a nur im Bereich der Nut 82a umgreifen kann. Außerhalb des Bereichs der Nut 82a ist ein Durchmesser des Kopplungselements 10a zu groß für die Kupplungsklaue 24a. Die Kupplungsklaue 24a ist dazu vorgesehen, das Kopplungselement 10a in dem gekoppelten Zustand zu sichern. Die Kupplungsklaue 24a ist beweglich gelagert. In einem entkoppelten Zustand befindet sich die Kupplungsklaue 24a in einer Offenstellung (nicht gezeigt), welche ein ungehindertes Einbringen des Kopplungselements 10a in den Kopplungsbereich 62a erlaubt. In einem gekoppelten Zustand befindet sich die Kupplungsklaue 24a in einer Sicherungsstellung 80a, welche ein Entfernen des Kopplungselements 10a aus dem Kopplungsbereich 62a verhindert (vgl. z.B. 3b). Die Sicherungsstellung 80a ist in dem gekoppelten Zustand verriegelt. Das korrespondierende Kopplungselement 14a weist einen Verriegelungsmechanismus 64a auf (vgl. 3b). Die Kupplungsklaue 24a ist beweglich, insbesondere horizontalbeweglich, vorzugsweise horizontal verschwenkbar, gelagert. Der Verriegelungsmechanismus 64a ist dazu vorgesehen, die Bewegbarkeit und/oder die Verschwenkbarkeit der Kupplungsklaue 24a zu verhindern oder freizugeben. Der Verriegelungsmechanismus 64a ist manuell und/oder automatisiert, beispielsweise mittels der Steuer- und/oder Regeleinheit 42a, betätigbar. Bei dem Kopplungsvorgang wird das Kopplungselement 10a in Richtung des Kopplungsbereichs 62a bewegt, bis das Kopplungselement 10a auf die Kupplungsklaue 24a stößt, welche daraufhin verschwenkt wird. Bei dem Verschwenken dreht die Kupplungsklaue 24a über einen ausgelenkten Bolzen 68a. Sobald die Kupplungsklaue 24a eine für die ordnungsgemäße Kopplung vorgesehene Position erreicht hat, greift der Bolzen 68a in eine Ausnehmung 72a der Kupplungsklaue 24a ein und wird dadurch in dieser Position gesichert. Der Verriegelungsmechanismus 64a sichert die Kupplungsklaue 24a zusätzlich gegen die auftretenden Belastungen. Bei dem Entkopplungsvorgang wird der Verriegelungsmechanismus 64a und der Bolzen 68a gelöst, so dass die Kupplungsklaue 24a aus der für die ordnungsgemäße Kopplung vorgesehenen Position herausgedreht werden kann und somit das Kopplungselement 10a aus dem Kopplungsbereich 62a entfernt werden kann.
Der Sensor 18a ist dazu vorgesehen, eine Position und/oder eine Bewegung der Kupplungsklaue 24a zu erkennen und/oder zu detektieren. Der Sensor 18a umfasst eine Sensorantenne 52a, deren Sichtfeld 22a derart ausgerichtet ist, dass eine Position und/oder eine Bewegung der Kupplungsklaue 24a, vorzugsweise relativ zu dem Kopplungselement 10a, detektiert wird. Ein zusätzlicher weiterer Teil des Sensors 18a, insbesondere zumindest eine zusätzliche weitere der Sensorantennen 52a, ist in eine zusätzliche weitere Oberfläche 70a des korrespondierenden Kopplungselements 14a des Zugfahrzeugs 16a integriert. Der von der Sensorantenne 52a abgedeckte Teil der zusätzlichen weiteren Oberfläche 70a bildet somit eine Messfläche 38a aus. Die zusätzliche weitere Oberfläche 70a, in die der zusätzliche weitere Teil des Sensors 18a, insbesondere die zusätzliche weitere Sensorantenne 52a, integriert ist, ist zumindest einer Oberfläche 66a der beweglich gelagerten Kupplungsklaue 24a gegenüberliegend angeordnet. Dadurch wird eine momentane Stellung der Kupplungsklaue 24a detektiert.
In der in der 4 gezeigten Schnittansicht des korrespondierenden Kopplungselements 14a wird gezeigt, dass die Messflächen 38a des Sensors 18a derart in die jeweiligen Oberflächen 30a, 60a, 70a des korrespondierenden Kopplungselements 14a eingebettet sind, dass die Messflächen 38a des Sensors 18a relativ zu die Messflächen 38a umgebenden Oberflächen 86a versenkt sind. Die Messflächen 38a sind etwa 1 mm relativ zu den umgebenden Oberflächen 86a versenkt. Die Messflächen 38a bilden jeweils den Sichtfeldern 20a, 22a, 74a zugewandte Oberflächen 30a, 60a, 70a der Sensoren 18a aus. Die den Sichtfeldern 20a, 22a, 74a zugewandten Oberflächen 30a, 60a, 70a des Sensors 18a sind jeweils aus einem nichtleitenden Material, insbesondere aus einem nichtmetallischen Material, ausgebildet. Den Sichtfeldern 20a, 22a, 74a zugewandte Oberflächen 30a, 60a, 70a des Sensors 18a sind jeweils aus einer Keramik, einem Glas und/oder einem Kunststoff ausgebildet.
Der Sensor 18a ist dazu vorgesehen, mit der Steuer- und/oder Regeleinheit 42a zu kommunizieren. Die Steuer- und/oder Regeleinheit 42a ist dazu vorgesehen, ein Reflexionssignal des Ultrabreitband-Sensors auszuwerten. Die Steuer- und/oder Regeleinheit 42a ist dazu vorgesehen, in Abhängigkeit von dem ausgewerteten Reflexionssignal ein Kopplungsbestätigungssignal, ein Entkopplungsbestätigungssignal oder ein „Kopplungsvorgang-läuft“-Signal an das Zugfahrzeug 16a auszugeben. Die Steuer- und/oder Regeleinheit 42a ist dazu vorgesehen, das Zugfahrzeug 16a in Abhängigkeit von dem durch den Sensor 18a ermittelten Signal zu steuern. Die Steuer- und/oder Regeleinheit 42a ist dazu vorgesehen, in Abhängigkeit von der Auswertung des Reflexionssignals des Ultrabreitbandsensors einen Vortrieb der zumindest teilweise autonom fahrenden Zugmaschine zu blockieren oder freizugeben. Die Steuer- und/oder Regeleinheit 42a ist dazu vorgesehen, bei der Auswertung des Reflexionssignals des Ultrabreitband-Sensors Störsignale, welche beispielsweise von zwischen den Kopplungselementen 10a, 14a angeordneten und in Schmierfett eingebetteten Metallspänen erzeugt werden können, automatisiert herauszufiltern.
Die 5 zeigt eine weitere schematische perspektivische Ansicht eines den Kopplungsbereich 62a umgebenden Ausschnitts des korrespondierenden Kopplungselements 14a, in dem eine mögliche Anordnung der Messflächen 38a dargestellt ist.
Die 6 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Überwachung des Kopplungszustands des Kopplungselements 10a des Anhängers 12a mit dem korrespondierenden Kopplungselement 14a eines Zugfahrzeugs 16a. In zumindest einem Verfahrensschritt 88a befindet sich die Kupplungsklaue 24a in der Offenstellung und das Zugfahrzeug 16a wird mit der in Fahrtrichtung ausgerichteten seitlichen Öffnung 40a auf das Kopplungselement 10a des Anhängers 12a zubewegt. In zumindest einem Detektionsschritt 50a wird eine Position des Kopplungselements 10a, welches in dem Sichtfeld 20a, 74a des Sensors 18a angeordnet und/oder bewegt wird, detektiert. In einem alternativen Detektionsschritt 50b könnte jedoch selbstverständlich auch eine Position des korrespondierenden Kopplungselements 14b, welches in dem Sichtfeld 20b des Sensors 18b angeordnet und/oder bewegt wird, detektiert werden. Die Position des Kopplungselements 10a, 10b oder die Position des korrespondierenden Kopplungselements 14a, 14b wird dabei in dem Detektionsschritt 50a, 50b von dem als Ultrabreitband-Sensor ausgebildeten Sensor 18a,18b detektiert. In zumindest einem weiteren Verfahrensschritt 90a wird die Position der in dem weiteren Sichtfeld 22a des Sensors 18a angeordneten und/oder bewegten Kupplungsklaue 24a des korrespondierenden Kopplungselements 14a detektiert. In zumindest einem weiteren Verfahrensschritt 92a wird das von dem Sensor 18a detektierte Signal (drahtlos oder drahtgebunden) zur Verarbeitung an die Steuer- und/oder Regeleinheit 42a übermittelt. In zumindest einem weiteren Verfahrensschritt 94a werden Störsignale bei der Auswertung der Sensorsignale automatisch herausgefiltert. In dem Verfahrensschritt 94a werden u.a. Störsignale, die von zwischen den Kopplungselementen 10a, 14a angeordneten Metallspänen stammen, automatisiert herausgefiltert. In zumindest einem weiteren Verfahrensschritt 96a wird die autonom fahrende Zugmaschine in Abhängigkeit von dem durch den Sensor 18a ermittelten Signal gesteuert. In zumindest einem weiteren Verfahrensschritt 98a wird in Abhängigkeit von der Auswertung der Steuer- und/oder Regeleinheit 42a ein Kopplungsbestätigungssignal, ein Entkopplungsbestätigungssignal oder ein „Kopplungsvorgang-läuft“-Signal an das Zugfahrzeug 16a ausgegeben. In zumindest einem weiteren Verfahrensschritt 100a wird bei einem Empfang des Kopplungsbestätigungssignals eine Fahrtfreigabe für die autonom fahrende Zugmaschine erteilt.
In der 7 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. Die nachfolgenden Beschreibungen und die Zeichnungen beschränken sich im Wesentlichen auf die Unterschiede zwischen den Ausführungsbeispielen, wobei bezüglich gleich bezeichneter Bauteile, insbesondere in Bezug auf Bauteile mit gleichen Bezugszeichen, grundsätzlich auch auf die Zeichnungen und/oder die Beschreibung der anderen Ausführungsbeispiele, insbesondere der 1 bis 6, verwiesen werden kann. Zur Unterscheidung der Ausführungsbeispiele ist der Buchstabe a den Bezugszeichen des Ausführungsbeispiels in den 1 bis 6 nachgestellt. In dem Ausführungsbeispiel der 7 ist der Buchstabe a durch den Buchstaben b ersetzt.
Die 7 zeigt ein alternatives Kopplungselement 10b eines alternativen Anhängers 12b mit einer alternativen Sensorvorrichtung 44b. Die Sensorvorrichtung 44b weist einen als Ultrabreitband-Sensor ausgebildeten Sensor 18b auf. Der Sensor 18b ist in den Anhänger 12b integriert. Der Sensor 18b ist in das Kopplungselement 10b integriert. Der Sensor 18b ist in einen Königszapfen 34b des Anhängers 12b integriert. Der Sensor 18b ist in eine Halteplatte 36b des Kopplungselements 10b integriert. Der Sensor 18b ist dazu vorgesehen, eine Position eines in einem Sichtfeld 20b des Sensors 18b angeordneten und/oder bewegten korrespondierenden Kopplungselements 14b zu erkennen und/oder zu detektieren.
Bezugszeichenliste

10: Kopplungselement
12: Anhänger
14: Korrespondierendes Kopplungselement
16: Zugfahrzeug
18: Sensor
20: Nutzbares Sichtfeld
22: Nutzbares Sichtfeld
24: Kupplungsklaue
26: Sattelplatte
28: Nahbereich
30: Oberfläche
32: Oberfläche
34: Königszapfen
36: Halteplatte
38: Messfläche
40: Öffnung
42: Steuer- und/oder Regeleinheit
44: Sensorvorrichtung
48: Gespann
50: Detektionsschritt
52: Sensorantenne
54: Sattelkupplung
56: Sichtfeld
58: Teilbereich
60: Oberfläche
62: Kopplungsbereich
64: Verriegelungsmechanismus
66: Oberfläche
68: Bolzen
70: Oberfläche
72: Ausnehmung
74: Nutzbares Sichtfeld
76: Oberfläche
78: Abstand
80: Sicherungsstellung
82: Nut
84: Greiföffnung
86: Oberfläche
88: Verfahrensschritt
90: Verfahrensschritt
92: Verfahrensschritt
94: Verfahrensschritt
96: Verfahrensschritt
98: Verfahrensschritt
100: Verfahrensschritt

Claims

Sensorvorrichtung (44a; 44b) zu einer Überwachung eines Kopplungszustands eines Kopplungselements (10a; 10b), insbesondere eines Kopplungsbolzens, vorzugsweise eines Königszapfens (34a; 34b), eines Anhängers (12a; 12b), insbesondere eines Sattelaufliegers, mit einem korrespondierenden Kopplungselement (14a; 14b) eines Zugfahrzeugs (16a; 16b), insbesondere einer Sattelzugmaschine, mit zumindest einem Sensor (18a; 18b), welcher zumindest dazu vorgesehen ist, eine Relativposition der Kopplungselemente (10a, 14a; 10b, 14b) zueinander zu erkennen, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (18a; 18b) als ein Ultrabreitband-Sensor ausgebildet ist.
Sensorvorrichtung (44a; 44b) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (18a; 18b) dazu vorgesehen ist, eine Position des in einem Sichtfeld (20a) des Sensors (18a) angeordneten und/oder bewegten Kopplungselements (10a) oder eine Position des in dem Sichtfeld (20b) des Sensors (18b) angeordneten und/oder bewegten korrespondierenden Kopplungselements (14b) zu erkennen.
Sensorvorrichtung (44a; 44b) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (18a; 18b) dazu vorgesehen ist, eine Position einer in einem, insbesondere weiteren, Sichtfeld (22a; 22b) des Sensors (18a; 18b) angeordneten und/oder bewegten Kupplungsklaue (24a; 24b) des korrespondierenden Kopplungselements (14a; 14b), insbesondere einer Sattelplatte (26a; 26b) des korrespondierenden Kopplungselements (14a; 14b), zu detektieren.
Sensorvorrichtung (44a; 44b) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ultrabreitband-Sensor auf einer M-Sequenz-Technologie basiert.
Sensorvorrichtung (44a; 44b) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ultrabreitband-Sensor in einem Frequenzbereich zwischen 100 MHz und 6 GHz mit einer Bandbreite von zumindest 500 MHz und/oder in einem Frequenzbereich zwischen 6 GHz und 8,5 GHz mit einer Bandbreite von zumindest 500 MHz arbeitet.
Sensorvorrichtung (44a; 44b) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das nutzbare Sichtfeld (20a, 22a, 74a; 20b; 22b; 74b) des Sensors (18a; 18b) zumindest einen Teil eines Nahbereichs (28a; 28b) des Sensors (18a; 18b) umfasst.
Sensorvorrichtung (44a; 44b) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das nutzbare Sichtfeld (20a, 22a, 74a; 20b; 22b; 74b) des Sensors (18a; 18b) eine Flächenerstreckung von wenigstens 1 cm x 1 cm, vorzugsweise von wenigstens 2 cm x 2 cm und bevorzugt von wenigstens 4 cm x 4 cm aufweist.
Sensorvorrichtung (44a) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (18a) in das Zugfahrzeug (16a), insbesondere in eine Sattelplatte (26a) der Sattelzugmaschine, integriert ist.
Sensorvorrichtung (44a) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil des Sensors (18a) in eine Oberfläche (30a) des korrespondierenden Kopplungselements (14a) des Zugfahrzeugs (16a) integriert ist, welche in einem ordnungsgemäßen Kopplungszustand zwischen dem Zugfahrzeug (16a) und dem Anhänger (12a) zumindest einer Oberfläche (32a) des Kopplungselements (10a) des Anhängers (12a), insbesondere eines Königszapfens (34a) des Sattelaufliegers, oder zumindest einer Oberfläche (76a) einer Halteplatte (36a), an der das Kopplungselement (10a) des Anhängers (12a) befestigt ist, insbesondere einer Königszapfenplatte des Sattelaufliegers, gegenüberliegend angeordnet ist.
Sensorvorrichtung (44b) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (18b) in dem Anhänger (12b), insbesondere in einem Königszapfen (34b) oder in einer Königszapfenplatte des Sattelaufliegers eines Sattelzugs, integriert ist.
Sensorvorrichtung (44a; 44b) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Messfläche (38a; 38b) des in das Zugfahrzeug (16a; 16b) oder in den Anhänger (12a; 12b) integrierten Sensors (18a; 18b) derart in die Oberfläche (30a, 60a, 70a; 32b) des jeweiligen Kopplungselements (10b; 14a) eingebettet ist, dass die Messfläche (38a; 38b) des integrierten Sensors (18a; 18b) relativ zu den integrierten Sensor (18a; 18b) umgebenden Oberflächen (86a; 86b) versenkt ist.
Sensorvorrichtung (44a; 44b) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (18a; 18b) in einer dem Sichtfeld (20a, 22a, 74a; 20b, 22b; 74b) zugewandten Richtung eine Oberfläche (30a, 60a, 70a; 32b) aufweist, welche aus einem nichtleitenden Material, insbesondere aus einem nichtmetallischen Material, vorzugsweise zumindest zu einem Großteil aus einer Keramik, einem Glas und/oder einem Kunststoff ausgebildet ist.
Sensorvorrichtung (44a; 44b) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Steuer- und/oder Regeleinheit (42a; 42b), welche dazu vorgesehen ist, ein Reflexionssignal des Ultrabreitband- Sensors auszuwerten und in Abhängigkeit von dem ausgewerteten Reflexionssignal ein Kopplungsbestätigungssignal, ein Entkopplungsbestätigungssignal oder ein „Kopplungsvorgang-läuft“-Signal an das Zugfahrzeug (16a; 16b) auszugeben.
Sensorvorrichtung (44a; 44b) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Steuer- und/oder Regeleinheit (42a; 42b), welche dazu vorgesehen ist, ein Reflexionssignal des Ultrabreitband- Sensors auszuwerten und dabei Störsignale, beispielsweise von zwischen den Kopplungselementen (10a, 14a; 10b, 14b) angeordneten Metallspänen erzeugte Störsignale, automatisiert herauszufiltern.
Zugfahrzeug (16a), insbesondere Zugmaschine, vorzugsweise Sattelzugmaschine, mit einem, vorzugsweise als Sattelplatte (26a) ausgebildeten, korrespondierende Kopplungselement (14a) und mit einer in das korrespondierenden Kopplungselement (14a) integrierten Sensorvorrichtung (44a) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 oder 11 bis 14.
Zumindest teilweise autonom fahrende Zugmaschine, insbesondere Sattelzugmaschine, mit einem, vorzugsweise als Sattelplatte (26a) ausgebildeten, korrespondierenden Kopplungselement (14a) und mit einer in das korrespondierende Kopplungselement (14a) integrierten Sensorvorrichtung (44a) zumindest nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit von der Auswertung des Reflexionssignals des Ultrabreitbandsensors durch die Steuer- und/oder Regeleinheit (42a) ein Vortrieb der zumindest teilweise autonom fahrenden Zugmaschine, insbesondere der Sattelzugmaschine, blockiert oder freigegeben wird.
Anhänger (12b), insbesondere Sattelauflieger, mit einem, vorzugsweise einen Königszapfen (34b) und eine Königszapfenplatte umfassenden, Kopplungselement (10b) und mit einer in das Kopplungselement (10b), insbesondere in den Königszapfen (34b) oder in die Königszapfenplatte, integrierten Sensorvorrichtung (44b) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 oder 10 bis 14.
Gespann (48a; 48b), insbesondere Sattelzug, mit dem Zugfahrzeug (16a) nach Anspruch 15 oder mit der zumindest teilweise autonom fahrenden Zugmaschine nach Anspruch 16 und/oder mit dem Anhänger (12b) nach Anspruch 17.
Verfahren zu einer Überwachung eines Kopplungszustands eines Kopplungselements (10a; 10b), insbesondere eines Kopplungsbolzens, vorzugsweise eines Königszapfens (34a; 34b), eines Anhängers (12a; 12b), insbesondere eines Sattelaufliegers, mit einem korrespondierenden Kopplungselement (14a; 14b) eines Zugfahrzeugs (16a; 16b), insbesondere einer Sattelzugmaschine, mit einem Detektionsschritt (50a; 50b), in welchem eine Position des Kopplungselements (10a; 10b), welches in einem Sichtfeld (20a, 22a, 74a; 20b, 22b, 74b) eines Sensors (18a; 18b) angeordnet und/oder bewegt wird, detektiert wird oder in welchem eine Position des korrespondierenden Kopplungselements (14a; 14b), welches in dem Sichtfeld (20a, 22a, 74a; 20b, 22b, 74b) des Sensors (18a; 18b) angeordnet und/oder bewegt wird, detektiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Position des Kopplungselements (10a; 10b) oder die Position des korrespondierenden Kopplungselements (14a; 14b) in dem Detektionsschritt (50a; 50b) von einem als Ultrabreitband-Sensor ausgebildeten Sensor (18a; 18b) detektiert wird.