DE10334971A1

DE10334971A1 - Rotary joint for articulated vehicle has at least one angle sensor arranged on one joint part and at least one functional element that interacts with sensor reversibly attached to other joint part

Info

Publication number: DE10334971A1
Application number: DE2003134971
Authority: DE
Inventors: Walter Dr.-Ing. Runkel
Original assignee: Hemscheidt Fahrwerktechnik GmbH and Co KG
Current assignee: Hemscheidt Fahrwerktechnik GmbH and Co KG
Priority date: 2003-07-31
Filing date: 2003-07-31
Publication date: 2005-02-24
Anticipated expiration: 2023-08-01
Also published as: DE10334971B4

Abstract

The device (1) consists of two parts (4,6) joined to be rotatable relative to each other about a rotation axis (2) and a sensor device (8) for detecting a relative angular deflection relative to a central setting of the parts. The sensor device is reversibly arranged on an outer peripheral region of the parts remote from the axis. At least one sensor (10a,10b) is arranged on one part and at least one functional element (12) that interacts with the sensor is reversibly attached to the other part.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Drehgelenk für Gelenkfahrzeuge, bestehend aus zwei um eine Drehachse relativ zueinander drehbeweglich verbundenen Gelenkteilen und einer Sensoreinrichtung zum Erfassen einer relativen Winkelauslenkung gegenüber einer Mittelstellung der Gelenkteile.The The present invention relates to a swivel joint for articulated vehicles of two rotatably connected about an axis of rotation relative to each other Joint parts and a sensor device for detecting a relative Angular deflection opposite a middle position of the joint parts.

Derartige Drehgelenke dienen zum drehgelenkigen Verbinden von Fahrzeugteilen, beispielsweise zum Verbinden eines vorderen Gelenkbusteils (Vorderwagen) mit einem hinteren Busteil (Nachläufer), indem jedes Fahrzeugteil mit einem der Gelenkteile verbunden wird. Dadurch sind die Fahrzeugteile ausschließlich über das Drehgelenk miteinander verbunden, wozu das Drehgelenk alle auftretenden Kräfte axial und radial zur Drehachse aufnimmt. Zur Vermeidung von Schlingerbewegungen sind solche Drehgelenke üblicherweise mit einer Dämpfungseinrichtung ausgestattet, die aus Teilen des Drehgelenkes selbst bestehen oder als separate Einheit ausgebildet sein kann. Vor allem bei Gelenkbussen ist es erforderlich, die Winkelauslenkung des Drehgelenkes zu erfassen. In Abhängigkeit von der jeweiligen Winkelauslenkung (sogenannter Knickwinkel) sind bestimmte Funktionen oder Maßnahmen auszulösen. Eine solche Funktion ist beispielsweise das Schalten eines optischen und/oder akustischen Signalelementes (z. B. Warnleuchte), wenn die Winkelauslenkung des Drehgelenkes und damit auch des Gelenkbusses zu groß wird. Eine andere Funktion ist die Beeinflussung der Motorleistung in Abhängigkeit von der Winkelauslenkung des Drehgelenkes. Da die Winkelauslenkung (der Knickwinkel) des Gelenkfahrzeuges der gleiche ist wie diejenige des Drehgelenkes, ist es ausreichend, den Winkel am Drehgelenk zu messen. Üblicherweise wird die Winkelauslenkung bei bekannten Drehgelenken direkt im Drehpunkt bzw. im zentrischen Bereich der Drehachse mit einem Drehpotentiometer festgestellt. Der Nachteil dieser bekannten Lösung ist, dass im Zentrum des Drehgelenkes ein entsprechender Bauraum zur Verfügung stehen muß. Da sich aber ein Drehgelenk aus Drehlager und zugehörigen Lagergehäusen zusammensetzt, ist es oftmals schwierig und aufwändig, eine Meßeinrichtung zur Feststellung der Drehung im Drehmittelpunkt anzuordnen. Dabei kommt erschwerend hinzu, dass Drehgelenke eine möglichst flache Bauform, d. h. eine geringe Bauhöhe aufweisen sollen. Der Grund hierfür ist, dass oberhalb des Drehgelenkes ein Boden im Fahrgastraum angeordnet ist. Der Boden sollte nicht höher sein als der Boden im restlichen Teil des Gelenkbusses. Unterhalb des Drehgelenkes ist die jeweilige Fahrbahn, wobei zur Fahrbahn jedenfalls ein Mindestabstand einzuhalten ist. Alles dieses sind Kriterien für eine Beschränkung der Bauhöhe des Drehgelenkes.such Swivel joints are used for pivotally connecting vehicle parts, for example, for connecting a front Gelenkbusteils (front) with a rear bus section (trailer) by each vehicle part is connected to one of the joint parts. As a result, the vehicle parts are exclusively on the Rotary joint connected to each other, including the pivot all occurring forces axially and receives radially to the axis of rotation. To avoid rolling movements Such hinges are common with a damping device equipped, which consist of parts of the swivel itself or can be designed as a separate unit. Especially in articulated buses it is necessary to detect the angular deflection of the rotary joint. Dependent on from the respective angular deflection (so-called kink angle) are certain Functions or measures trigger. Such a function is, for example, the switching of an optical and / or acoustic signaling element (eg warning light) when the Angular deflection of the swivel joint and thus also of the articulated bus gets too big. Another function is influencing the engine power in Dependence on the angular deflection of the rotary joint. Since the angular deflection (the Bend angle) of the articulated vehicle is the same as the one of the hinge, it is sufficient to the angle at the hinge too measure up. Usually the angular deflection of known rotary joints is directly in the fulcrum or in the central area of the axis of rotation with a rotary potentiometer detected. The disadvantage of this known solution is that in the center of the hinge a corresponding space must be available. That I but a rotary joint composed of pivot bearing and associated bearing housings, It is often difficult and expensive, a measuring device to arrange the rotation in the center of rotation. there aggravating added, that hinges as flat as possible, d. H. a low height should have. The reason for this is that above the hinge a floor is arranged in the passenger compartment. The floor should not be higher as the bottom in the remaining part of the articulated bus. Below the hinge is the particular lane, with the road at least a minimum distance is to be adhered to. All of these are criteria for a limitation of height of the rotary joint.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Drehgelenk der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, bei dem eine Erfassung der Winkelauslenkung bei kompakter und insbesondere flacher Bauform und einfacher Montage- und Demontagemöglichkeit sowie auch unabhängig von seiner speziellen Ausführungsform (Konstruktion im zentrischen Bereich der Drehachse) möglich ist. Dabei soll das Gelenk auch robust, störungsunanfällig und wartungsfreundlich sein.Of the present invention is based on the object, a rotary joint to create the type described above, in which a detection the angular deflection in a compact and especially flat design and easy assembly and disassembly as well as independent of his special embodiment (Construction in the central region of the axis of rotation) is possible. The joint should also be robust, trouble-free and easy to maintain be.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass die Sensoreinrichtung lösbar – und dadurch auswechselbar – an einem äußeren, von der Drehachse beabstandeten Peripheriebereich der Gelenkteile angeordnet ist, wobei an dem einen Gelenkteil mindestens ein Sensor und an dem anderen Gelenkteil mindestens ein mit dem Sensor zur Erfassung der Winkelauslenkung zusammenwirkendes Funktionselement lösbar befestigt sind.According to the invention this is achieved in that the sensor device releasably - and thus interchangeable - on an outer, of arranged the rotational axis spaced peripheral region of the joint parts is, wherein at the one hinge part at least one sensor and at the other joint part at least one with the sensor for detection the angular deflection cooperating functional element releasably secured are.

Die erfindungsgemäße Anordnung der Sensoreinrichtung außen im seitlichen Peripheriebereich der Gelenkteile hat den wesentlichen Vorteil einer guten Zugänglichkeit zum Zwecke der Montage und Demontage. Zudem können auch eventuell notwendige Wartungsarbeiten einfach durchgeführt werden. Ferner können auch bestehende Drehgelenke (vorhandene "Alt-Gelenke") noch nachträglich mit einer erfindungsgemäßen Sensoreinrichtung ausgestattet werden, ohne dass dazu das gesamte Gelenk demontiert werden müßte.The inventive arrangement the sensor device outside in the lateral periphery of the joint parts has the essential Advantage of good accessibility for the purpose of assembly and disassembly. In addition, any necessary maintenance work just done become. Furthermore, can Even existing hinges (existing "old joints") even later with a sensor device according to the invention be equipped without the entire joint to be dismantled would.

Es sei bemerkt, dass die Erfindung nicht nur in einer bloßen Verlagerung der Sensoreinrichtung vom zentrischen Bereich der Drehachse nach außen an die Gelenk-Peripherie besteht, weil ein bisher als Sensor verwendetes Drehpotentiometer an der Peripherie nicht ohne Weiteres einsetzbar wäre, da die relativen Drehbewegungen der Gelenkteile an deren Peripherie zu großen Umfangsbewegungen führen, die mit einfachen Drehpotentiometern nicht eindeutig erfaßbar wären.It It should be noted that the invention not only in a mere relocation the sensor device from the central region of the axis of rotation outside the joint periphery exists because a previously used as a sensor rotary potentiometer on the periphery would not be readily usable, since the relative Rotary movements of the joint parts at the periphery to large circumferential movements lead that would not be clearly detected with simple rotary potentiometers.

Im Gegensatz dazu ist die erfindungsgemäße Sensoreinrichtung derart ausgebildet, dass trotz der Anordnung an der Peripherie eine Winkelauslenkung zumindest durch qualitative (digitale) Erfassung eines bestimmten Auslenkbereiches oder aber durch quantitative und dazu vorzugsweise analoge oder aber digitale Erfassung eines bestimmten Auslenkwinkels festgestellt werden kann. Dazu werden bevorzugte Ausführungsbeispiele in der folgenden Beschreibung noch genauer erläutert werden. Im Übrigen sind vorteilhafte Ausgestaltungsmerkmale der Erfindung auch in den abhängigen Ansprüchen enthalten.in the In contrast, the sensor device according to the invention is such designed so that despite the arrangement on the periphery of an angular deflection at least by qualitative (digital) detection of a particular Auslenkbereiches or by quantitative and preferably analog or digital acquisition of a specific deflection angle can be determined. These are preferred embodiments will be explained in more detail in the following description. Incidentally, are advantageous Ausgestaltungsmerkmale of the invention also included in the dependent claims.

Anhand von mehreren in der Zeichnung veranschaulichten, bevorzugten Ausführungsbeispielen soll die Erfindung genauer erläutert werden. Dabei zeigen:Based of several illustrated in the drawing, preferred embodiments is intended the invention explained in more detail become. Showing:

1 eine Perspektivansicht eines erfindungsgemäßen Drehgelenkes mit einer Sensoreinrichtung in einer ersten Ausführungsform, 1 a perspective view of a hinge according to the invention with a sensor device in a first embodiment,

2 eine Draufsicht eines Funktionselementes der Sensoreinrichtung gemäß 1, 2 a plan view of a functional element of the sensor device according to 1 .

3 eine Draufsicht des Drehgelenkes in Richtung der Drehachse ohne Darstellung des Funktionselementes der Sensoreinrichtung, 3 a top view of the rotary joint in the direction of the axis of rotation without representation of the functional element of the sensor device,

4 eine Draufsicht des Funktionselementes in einer gegenüber 2 alternativen Ausgestaltung, 4 a plan view of the functional element in a opposite 2 alternative embodiment,

5 bis 7 das Drehgelenk gemäß 3 und 4 in unterschiedlichen Drehstellungen zur Erläuterung der Funktion der Sensoreinrichtung, 5 to 7 the swivel joint according to 3 and 4 in different rotational positions for explaining the function of the sensor device,

8 eine weitere Alternativausführung des Funktionselementes der Sensoreinrichtung zur Erzeugung eines Bitmusters von Sensor-Ausgangssignalen, 8th a further alternative embodiment of the functional element of the sensor device for generating a bit pattern of sensor output signals,

9 und 10 schematische Darstellungen zur Erläuterung der Bitmuster, 9 and 10 schematic representations for explaining the bit patterns,

11 das Drehgelenk mit einer weiteren Ausführungsvariante der Sensoreinrichtung ohne Funktionselement, 11 the rotary joint with a further embodiment of the sensor device without functional element,

12 das Funktionselement in einer für die Sensoreinrichtung gemäß 11 vorgesehenen Ausführung, 12 the functional element in a for the sensor device according to 11 intended execution,

13 bis 15 das Drehgelenk gemäß 11 und 12 in verschiedenen Drehstellungen, 13 to 15 the swivel joint according to 11 and 12 in different rotational positions,

16 bis 18 stark schematische Ansichten der Sensoreinrichtung in verschiedenen Drehstellungen des Gelenkes mit einer Ausführungsvariante des Funktionselementes, 16 to 18 strong schematic views of the sensor device in different rotational positions of the joint with a variant of the functional element,

19 ein Diagramm zur Veranschaulichung eines Sensor-Ausgangssignals über den Drehwinkelbereich des Drehgelenkes und 19 a diagram illustrating a sensor output signal over the rotation angle range of the rotary joint and

20 das Drehgelenk mit einer weiteren Ausführungsform der Sensoreinrichtung. 20 the rotary joint with a further embodiment of the sensor device.

In den verschiedenen Figuren der Zeichnung sind gleiche Teile stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden daher im Folgenden auch in der Regel nur jeweils einmal beschrieben.In the different figures of the drawing are the same parts always provided with the same reference numerals and are therefore below usually only described once in each case.

Ein erfindungsgemäßes Drehgelenk 1 besteht aus zwei um eine Drehachse 2 relativ zueinander drehbeweglich verbundenen Gelenkteilen 4 und 6. Das Drehgelenk 1 ist dazu vorgesehen, zwei Fahrzeugteile eines Gelenkfahrzeuges, beispielsweise eines Gelenkbusses, miteinander zu verbinden, wozu jedes Fahrzeugteil mit einem der Gelenkteile 4, 6 verbunden wird. Die Verbindung der Fahrzeugteile erfolgt somit ausschließlich über das Drehgelenk 1. Dazu ist zwischen den Gelenkteilen 4, 6 eine in der Zeichnung nicht dargestellte Drehlagerung derart vorgesehen, dass alle zwischen den Fahrzeugteilen wirkenden Kräfte in zur Drehachse radialer sowie auch axialer Richtung von dem Drehgelenk 1 aufgenommen werden.An inventive pivot 1 consists of two around a rotation axis 2 relatively rotatably connected joint parts 4 and 6 , The swivel joint 1 is intended to connect two vehicle parts of an articulated vehicle, such as a joint bus, with each other, including each vehicle part with one of the joint parts 4 . 6 is connected. The connection of the vehicle parts is thus exclusively on the hinge 1 , This is between the joint parts 4 . 6 a rotary bearing, not shown in the drawing provided such that all forces acting between the vehicle parts in the axis of rotation radial and axial direction of the hinge 1 be recorded.

In den dargestellten Ausführungen ist das Drehgelenk 1 zudem mit einer – hier nicht genauer zu beschreibenden – Dämpfungseinrichtung ausgestattet, um Schlingerbewegungen der Fahrzeugteile zu vermeiden bzw. diesen Bewegungen entgegenzuwirken.In the illustrated embodiments, the hinge 1 In addition, equipped with a - not to be described here - damping device to avoid rolling movements of the vehicle parts or counteract these movements.

Das Drehgelenk 1 weist weiterhin eine Sensoreinrichtung 8 auf, um eine relative Winkelauslenkung β gegenüber einer Mittelstellung der Gelenkteile 4, 6 zu erfassen. Anhand der erfaßten Winkelauslenkung β können dann über eine insbesondere elektronische Auswerteinheit bestimmte Anzeige- und/oder Folgefunktionen ausgelöst werden, wie eine optische und/oder akustische Signalisierung bei Auftreten einer nahezu unzulässig großen Auslenkung und/oder eine Reduzierung einer Fahrzeug-Antriebsleistung ab einer bestimmten Winkelauslenkung, um weitergehendes Aufschaukeln von Schlingerbewegungen zu vermeiden.The swivel joint 1 also has a sensor device 8th to a relative angular displacement β relative to a middle position of the joint parts 4 . 6 capture. On the basis of the detected angular deflection β can then be triggered via a particular electronic processing unit certain display and / or following functions, such as visual and / or acoustic signaling when an almost inadmissibly large deflection and / or a reduction of vehicle propulsion power from a certain angular deflection to prevent further rocking of rolling movements.

Erfindungsgemäß ist die Sensoreinrichtung 8 lösbar und dadurch auswechselbar an einem äußeren, von der Drehachse 2 beabstandeten seitlichen Peripheriebereich der Gelenkteile 4, 6 angeordnet. Dies bedeutet, dass die Sensoreinrichtung 8 mit ihren Bestandteilen im seitlichen Bereich innerhalb des Bereichs der maximalen Höhe des Gelenkes 1 angeordnet ist, so dass kein Höhenüberstand besteht. Die Sensoreinrichtung 8 führt daher nicht zu einer vergrößerten Bauhöhe des Drehgelenkes 1. An dem einen Gelenkteil – in den dargestellen Ausführungen an dem Gelenkteil 6 – ist mindestens ein Sensor 10 (bzw. 10a bzw. 10b) lösbar befestigt. An dem anderen Gelenkteil – wie dargestellt dem Gelenkteil 4 – ist mindestens ein mit dem Sensor 10 (10a, 10b) zur Erfassung der Winkelauslenkung β zusammenwirkendes Funktionselement 12 lösbar befestigt.According to the invention, the sensor device 8th detachable and thereby replaceable on an outer, of the axis of rotation 2 spaced lateral peripheral region of the joint parts 4 . 6 arranged. This means that the sensor device 8th with their components in the lateral area within the range of the maximum height of the joint 1 is arranged so that there is no height projection. The sensor device 8th therefore does not lead to an increased overall height of the rotary joint 1 , On the one hinge part - in the dargestellen designs on the hinge part 6 - is at least one sensor 10 (respectively. 10a respectively. 10b ) releasably secured. At the other hinge part - as shown the hinge part 4 - is at least one with the sensor 10 ( 10a . 10b ) for detecting the angular displacement β cooperating functional element 12 releasably secured.

Gemäß 1 bis 10 kann die Sensoreinrichtung 8 zur digitalen, qualitativen Erfassung mindestens eines Bereiches der Winkelauslenkung ausgelegt sein. Wie in 2 und 4 jeweils veranschaulicht ist, kann mittels der Sensoreinrichtung 8 festgestellt werden, ob die Gelenkteile 4, 6 sich noch innerhalb eines bestimmten Bereiches β₁ der Winkelauslenkung befinden. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass zwei verschieden große Bereiche erfaßt werden können. Dies bedeutet, dass die Sensoreinrichtung 8 feststellt, ob sich die Gelenkteile 4, 6 noch innerhalb eines kleineren Bereichs der Winkelauslenkung β₁ oder noch innerhalb eines größeren Bereichs der Winkelauslenkung β₂ befinden. In 2 ist durch Eintragungen ± x°, – y° und A° angedeutet, dass die Winkelbereiche β₁, β₂ je nach Anforderung unterschiedlich groß ausgelegt sein können. Die Winkelangaben 15° bzw. 48° sind lediglich als Beispiele zu verstehen.According to 1 to 10 can the sensor device 8th for digital, qualitative detection of at least one area of the angular deflection lays down. As in 2 and 4 is illustrated in each case, by means of the sensor device 8th be determined if the joint parts 4 . 6 are still within a certain range β _{1 of} the angular displacement. Preferably, it is provided that two different sized areas can be detected. This means that the sensor device 8th determines if the joint parts 4 . 6 still within a smaller range of the angular deflection β ₁ or even within a larger range of the angular deflection β ₂ . In 2 is indicated by entries ± x °, - y ° and A ° that the angular ranges β ₁ , β ₂ can be designed differently sized depending on the requirement. The angle data 15 ° or 48 ° are only to be understood as examples.

Bevorzugt weist die Sensoreinrichtung 8 bevorzugt zwei Sensoren 10a und 10b auf, die zweckmäßig als Metallsensoren ausgebildet sind. Das Funktionselement 12 ist hierbei von einem Metallteil 14, insbesondere Metallblechteil, gebildet, welches sich über einen bestimmten, zumindest einem maximalen Auslenkwinkelbereich der Gelenkteile 4, 6 entsprechenden Umfangsbereich erstreckt und dazu vorzugsweise eine entsprechende Bogenform, insbesondere Kreisbogenforrn aufweist. Bei Relativdrehung der Gelenkteile 4, 6 ist das Metallteil 14 relativ zu den Sensoren 10a, 10b in deren Nähe bewegbar. Indem die beiden Sensoren 10a, 10b bezogen auf die Drehachse 2 in unterschiedlichen Radius-Abständen angeordnet sind, ergeben sich durch die Kreisbogenbewegung des Metallteils 14 auf diesem zwei Kreisbogenbahnen mit unterschiedlichen Radien R1 und R2. Das Metallteil 14 besteht auf jeder Kreisbogenbahn derart aus mindestens einem Materialbereich 16 und mindestens einer Ausnehmung 18, dass jeder Sensor 10a, 10b bei Erfassung eines Überganges 20 zwischen einem Materialbereich 16 und einer Ausnehmung 18 einen Signalwechsel seines Ausgangssignals erzeugt. Da in der bevorzugten Ausführung die Metallsensoren auf das Vorhandensein von Metall in ihrer Nähe ansprechen, erzeugen sie ein digitales High-Signal (z. B. 24 Volt), wenn sich in ihrer Nähe ein Materialbereich 16 befindet, und ein digitales Low-Signal (0 Volt), wenn sich eine Ausnehmung 18 in ihrer Nähe befindet.Preferably, the sensor device 8th preferably two sensors 10a and 10b on, which are expediently designed as metal sensors. The functional element 12 is here of a metal part 14 , in particular sheet metal part, formed, which extends over a certain, at least a maximum deflection angle range of the joint parts 4 . 6 corresponding peripheral region extends and preferably has a corresponding arc shape, in particular Kreisbogenforrn. With relative rotation of the joint parts 4 . 6 is the metal part 14 relative to the sensors 10a . 10b movable in the vicinity. By the two sensors 10a . 10b related to the axis of rotation 2 are arranged at different radius intervals, resulting from the circular arc movement of the metal part 14 on this two circular arc paths with different radii R1 and R2. The metal part 14 exists on each circular arc so at least one area of material 16 and at least one recess 18 that every sensor 10a . 10b upon detection of a transition 20 between a material area 16 and a recess 18 generates a signal change of its output signal. In the preferred embodiment, since the metal sensors respond to the presence of metal in their vicinity, they produce a digital high signal (e.g., 24 volts) when there is a region of material in their vicinity 16 located, and a digital low signal (0 volts) when there is a recess 18 located in their vicinity.

Bei der Ausführung gemäß 1 und 2 ist in einer Mittelstellung der Gelenkteile 4, 6 in der Nähe jedes Sensors 10a und 10b eine Ausnehmung 18 angeordnet, so dass beide Sensoren ein Low-Signal abgeben. Überschreiten die Gelenkteile 4, 6 die Winkelauslenkung β₁, so ändert sich das Ausgangssignal des Sensors 10a in High. In Abhängigkeit davon können dann bestimmte Folgefunktionen ausgelöst werden. Verlassen die Gelenkteile 4, 6 auch den größeren Bereich der Winkelauslenkung β₂, so wird insbesondere durch ein digitales High-Signal des zweiten Sensors 10b ein optisches und/oder akustisches Warnsignal für den Fahrer des Gelenkfahrzeugs erzeugt.In the execution according to 1 and 2 is in a middle position of the joint parts 4 . 6 near each sensor 10a and 10b a recess 18 arranged so that both sensors give a low signal. Exceed the joint parts 4 . 6 the angular displacement β ₁ , the output signal of the sensor changes 10a in high. Depending on this, certain follow-up functions can then be triggered. Leave the joint parts 4 . 6 Also, the larger range of angular deflection β ₂ , in particular by a digital high signal of the second sensor 10b generates an optical and / or audible warning signal for the driver of the articulated vehicle.

Die Ausführungsform gemäß 3 bis 7 unterscheidet sich von der Ausführung gemäß 1 und 2 durch eine insofern umgekehrte Signalisierung, als hierbei der erste Sensor 10a im Bereich der Gelenk-Mittelstellung und innerhalb des kleineren Bereichs der Winkelauslenkung β₁ ein digitales High-Signal abgibt und in der größeren Winkelauslenkung β₂ ein digitales Low-Signal. Dadurch werden die sicherheitsrelevanten Folgefunktionen vorteilhafterweise durch ein Low-Signal des Sensor 10a ausgelöst. Dadurch wird erreicht, dass der sichere, beispielsweise antriebsleistungsreduzierte Zustand stets auch dann eingestellt wird, wenn Störungen auftreten, wie beispielsweise ein Kabelbruch im Bereich der Sensorik. Bei der Ausführung gemäß 3 bis 7 wird dies durch die besondere Ausgestaltung des Funktionselementes 12 ohne zusätzliche Maßnahmen gewährleistet. Bei der Ausführung gemäß 1 und 2 könnte dies durch eine Signal-Invertierung des Ausgangssignals des ersten Sensors 10a erreicht werden.The embodiment according to 3 to 7 differs from the design according to 1 and 2 by a so far reverse signaling, as in this case the first sensor 10a In the area of the joint center position and within the smaller range of angular deflection β _1, a digital high signal is output and in the larger angular deflection β ₂ a digital low signal. As a result, the safety-relevant follow-up functions advantageously by a low signal of the sensor 10a triggered. This ensures that the safe, for example, drive power reduced state is always adjusted even when faults occur, such as a cable break in the field of sensors. In the execution according to 3 to 7 This is due to the special design of the functional element 12 guaranteed without additional measures. In the execution according to 1 and 2 this could be done by signal inversion of the output signal of the first sensor 10a be achieved.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann die Sensoreinrichtung 8 auch zur quantitativen Erfassung der Winkelauslenkung β ausgelegt sein, wobei dies digital, indirekt oder analog, direkt erfolgen kann.In an advantageous embodiment of the invention, the sensor device 8th be designed for the quantitative detection of the angular deflection β, where this digital, indirect or analog, can be done directly.

Eine Möglichkeit zur digitalen Winkelerfassung ist in den 8 bis 10 veranschaulicht. Hierbei weist das Metallteil 14 eine bestimmte Kombination von Übergängen 20 zwischen Materialbereichen 16 und Ausnehmungen 18 auf den beiden Kreisbogenbahnen mit verschiedenen Radien R1 und R2 auf. Dadurch erzeugen die entspechend zugehörigen Sensoren 10a, 10b mit ihren Ausgangssignalen gemeinsam ein bestimmtes Bitmuster, welches als Maß für die Größe der Winkelauslenkung ausgewertet werden kann. Hierzu wird auf die Beispiele in 9 und 10 verwiesen. Vorzugsweise sind hierbei zusätzliche Mittel zum Erfassen der Mittelstellung der Gelenkteile 4, 6 und zum Bestimmen der Größe der Winkelauslenkung relativ zur Mittelstellung anhand des jeweils erfaßten Bitmusters vorgesehen. Hintergrund dieser Maßnahmen ist, dass im Falle einer Stillsetzung des jeweiligen Gelenkfahrzeugs durch Abschalten einer Versorgungsspannung die Winkelstellungsinformationen verloren gehen. Im Falle einer Inbetriebnahme des Fahrzeugs wird nach Fahrtbeginn eine Kalibrierung durchgeführt, sobald zum ersten Mal die Mittelstellung erfaßt wird. Danach ist der Auslenkwinkel jeweils anhand des Bitmusters und/oder durch Zählen von Signalwechseln feststellbar. Durch eine Erhöhung der Anzahl von Sensoren kann die Feinheit (Auflösung) des Bitmusters und damit auch die Genauigkeit der Winkelerfassung noch verbessert werden.One possibility for digital angle detection is in the 8th to 10 illustrated. Here, the metal part 14 a certain combination of transitions 20 between material areas 16 and recesses 18 on the two circular paths with different radii R1 and R2. This will generate the corresponding sensors 10a . 10b together with their output signals a specific bit pattern, which can be evaluated as a measure of the size of the angular displacement. For this, look at the examples in 9 and 10 directed. Preferably, in this case additional means for detecting the center position of the joint parts 4 . 6 and for determining the size of the angular displacement relative to the central position provided on the basis of the respectively detected bit pattern. Background of these measures is that in case of a shutdown of the respective articulated vehicle by switching off a supply voltage, the angular position information is lost. In the case of commissioning of the vehicle, a calibration is carried out after the start of the journey, as soon as the center position is detected for the first time. Thereafter, the deflection angle can be determined in each case on the basis of the bit pattern and / or by counting signal changes. By increasing the number of sensors, the fineness (resolution) of the bit pattern and thus also the accuracy of the angle detection can be further improved.

Die in den 11 bis 18 veranschaulichten, besonders vorteilhaften Ausführungen des Drehgelenkes 1 bzw. der. Sensoreinrichtung 8 zeichnen sich durch eine direkte analoge Erfassung der Winkelauslenkung, d. h. eines konkreten Auslenkwinkels aus. Dazu besteht der Sensor 10 gemäß 11 aus zwei Sensorteilen (in der Zeichnung nicht erkennbar), und zwar aus einem eigentlichen Sensorelement und einem zu diesem relativbeweglichen Bewegungselement. Das Bewegungselement wird von dem Funktionselement 12 derart angetrieben, dass der Sensor 10 über den maximalen Auslenkwinkel β der Gelenkteile 4, 6 hinweg ein analoges, sich insbesondere linear änderndes Ausgangssignal AS (siehe hierzu das Diagramm in 19) als direktes Maß für den Betrag der Winkelauslenkung β abgibt. Vorzugsweise ist hierbei der Sensor 10 analoger als Hallsensor mit einem Permanentmagnet und einem magnetfelderfassenden, ein analoges Ausgangssignal z. B. im Bereich von 0 bis 5 Volt (19) erzeugendes Hallelement ausgebildet. Dabei wird bevorzugt das Bewegungselement von dem Permanentmagnet gebildet, während das Hallelement als Sensorelement fungiert. Das Bewegungselement 22 wird von dem Funktionselement 12 über ein geeignetes Getriebe, wie dargestellt insbesondere über ein Steuerkurvengetriebe 24, derart angetrieben, dass die Relativdrehbewegung der Gelenkteile 4, 6 vorzugsweise proportional zur Relativbewegung zwischen den Sensorteilen des Sensors 10 ist. Mit Vorteil kann das Getriebe so ausgelegt sein, dass ein Grad Winkeldrehung des Drehgelenkes 1 auch ein Grad Drehung des Bewegungselementes 22 bewirkt. Natürlich kann die Übersetzung auch anders vorgegeben werden, beispielsweise so, dass ein Grad Winkeldrehung des Gelenkes 1 0,5 Grad Drehung des Bewegungselementes 22 bewirkt. Wie dargestellt weist hierzu das Funktionselement 12 eine Steuerkurve 26 zum Antrieb des Bewegungselementes 22 über ein Nockenelement 28 und einen Schwenkhebel 30 auf. Die jeweils gewünschte Bewegungsübersetzung kann hierbei durch einen entsprechend ausgelegten Verlauf der Steuerkurve 26 erreicht werden. Die Funktion dieser bevorzugen Sensoreinrichtung 8 wird anhand der unterschiedlichen Darstellungen in den 13 bis 15 sowie 16 bis 18 in Verbindung mit dem Diagramm in 19 verständlich.The in the 11 to 18 illustrated, particularly advantageous embodiments of the rotary joint 1 or the. sensor device 8th are characterized by a direct analog detection of the angular deflection, ie a concrete deflection angle. For this purpose, there is the sensor 10 according to 11 from two sensor parts (not visible in the drawing), namely an actual sensor element and a relative to this movable movement element. The movement element is from the functional element 12 driven so that the sensor 10 over the maximum deflection angle β of the joint parts 4 . 6 an analog, in particular linearly changing output signal AS (see the diagram in FIG 19 ) gives off as a direct measure of the amount of angular deflection β. Preferably, in this case, the sensor 10 analogous as a Hall sensor with a permanent magnet and a magnetic field-capturing, an analog output signal z. In the range of 0 to 5 volts ( 19 ) generating Hall element is formed. In this case, the movement element is preferably formed by the permanent magnet, while the Hall element acts as a sensor element. The movement element 22 is from the functional element 12 via a suitable transmission, as shown in particular via a cam gear 24 , driven in such a way that the relative rotational movement of the joint parts 4 . 6 preferably proportional to the relative movement between the sensor parts of the sensor 10 is. Advantageously, the transmission can be designed so that a degree of angular rotation of the rotary joint 1 also a degree of rotation of the moving element 22 causes. Of course, the translation can also be specified differently, for example, such that a degree angular rotation of the joint 1 0.5 degree rotation of the moving element 22 causes. As shown, this has the functional element 12 a control curve 26 for driving the movement element 22 via a cam element 28 and a pivot lever 30 on. The respective desired movement ratio can be achieved by a suitably designed course of the cam 26 be achieved. The function of this preferred sensor device 8th is based on the different representations in the 13 to 15 such as 16 to 18 in conjunction with the diagram in 19 understandable.

Eine weitere Ausführungsform ist schließlich in 20 dargestellt. Hierbei ist der Sensor 10 als Dreh- bzw. Drehschiebepotentiometer 32 ausgebildet und wird von dem Funktionselement 12 über eine zur Gelenk-Drehachse 2 koaxiale Antriebsverzahnung 34 und ein auf einer Sensor Antriebswelle sitzendes Zahnrad 36 angetrieben. Aufgrund der sich ergebenden Übersetzung zwischen der Antriebsverzahnung 34 (bedingt durch deren großen Radius) und dem Zahnrad 36 ist das Drehpotentiometer 32 mit einem Stellwinkel ausgebildet, der ein Vielfaches von 360° beträgt. Auf diese Weise kann trotzt der auftretenden mehreren Umdrehungen des Zahnrades 36 ein konkreter Winkel erfaßt werden. Der Stellwinkel beträgt somit n·360°, wobei n in der Praxis um etwa 20 liegen kann.A further embodiment is finally in 20 shown. Here is the sensor 10 as rotary or rotary slide potentiometer 32 trained and is of the functional element 12 about one to the hinge axis of rotation 2 coaxial drive toothing 34 and a seated on a sensor drive shaft gear 36 driven. Due to the resulting translation between the drive teeth 34 (due to their large radius) and the gear 36 is the rotary potentiometer 32 formed with a setting angle which is a multiple of 360 °. In this way can defies the occurring multiple revolutions of the gear 36 a concrete angle can be detected. The setting angle is thus n * 360 °, where n may in practice be about 20.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern umfaßt auch alle im Sinne der Erfindung gleichwirkenden Ausführungen.The Invention is not limited to the illustrated and described embodiments limited, but includes also all the same in the context of the invention embodiments.

Claims

Swivel joint ( 1 ) for articulated vehicles, consisting of two about an axis of rotation ( 2 ) relative to each other rotatably connected joint parts ( 4 . 6 ) and a sensor device ( 8th ) for detecting a relative angular deflection (β) with respect to a middle position of the joint parts ( 4 . 6 ), characterized in that the sensor device ( 8th ) detachable on an outer, from the axis of rotation ( 2 ) spaced peripheral region of the joint parts ( 4 . 6 ) is arranged, wherein on the one hinge part ( 6 / 4 ) at least one sensor ( 10 ; 10a . 10b ) and on the other joint part ( 4 / 6 ) at least one with the sensor ( 10 ; 10a . 10b ) for detecting the angular deflection (β) cooperating functional element ( 12 ) are releasably attached.

Rotary joint according to claim 1, characterized in that the sensor device ( 8th ) is designed for the digital, qualitative detection of at least one area of the angular deflection (β ₁ / β ₂ )

Rotary joint according to claim 2, characterized in that the functional element ( 12 ) from one over a certain, at least one maximum deflection angle range of the joint parts ( 4 . 6 ) corresponding peripheral portion extending metal part ( 14 ) and the sensor ( 10 ; 10a . 10b ) are formed as a metal sensor, wherein the metal part ( 14 ) during relative rotation of the joint parts ( 4 . 6 ) on a circular arc path relative to the sensor ( 10 ; 10a . 10b ) is movable in the vicinity thereof and on this arc of a circle such from at least one material region ( 16 ) and at least one recess ( 18 ) that the sensor ( 10 ; 10a . 10b ) upon detection of a transition ( 20 ) between a material area ( 16 ) and a recess ( 18 ) generates a signal change of its output signal.

Swivel joint according to claim 2 or 3, characterized in that the sensor ( 10 ; 10a . 10b ) in the region of the middle position of the joint parts ( 4 . 6 ) outputs a low output signal and from a certain amount of the angular displacement (β) outputs a high output signal.

Swivel joint according to one of claims 2 to 4, characterized in that the sensor device ( 8th ) at least two sensors ( 10a . 10b ) to Erfas having different sized angular deflections (β ₁ , β ₂ ).

Swivel joint according to claim 5, characterized in that the metal part ( 149 on at least two circular arc paths with different radii (R1, R2) different sequences of material areas ( 16 ) and recesses ( 18 ) with appropriate transitions ( 20 ), each circular arc path being a separate sensor ( 10a . 10b ) assigned.

Rotary joint according to claim 1, characterized in that the sensor device ( 8th ) is designed for the quantitative detection of the angular deflection (β).

Swivel joint according to claim 7, characterized by a digital recording of the angular displacement.

Swivel joint according to claim 6 to 8, characterized in that the sensors ( 10a . 10b ) by a certain combination of transitions ( 20 ) of the circular arc track together with their output signals generate a specific bit pattern as a measure of the size of the angular deflection.

Swivel joint according to claim 9, characterized by means for detecting the center position of the joint parts ( 4 . 6 ) and for determining the size of the angular displacement relative to the center position on the basis of the respectively detected bit pattern.

Swivel joint according to claim 7, characterized by an analog detection of the angular displacement.

Swivel joint according to claim 11, characterized in that the sensor ( 10 ) consists of two sensor parts, namely an actual sensor element and a relatively movable to this movement element ( 22 ), wherein the movement element ( 22 ) of the functional element ( 12 ) is driven in such a way that the sensor ( 10 ) over the maximum deflection angle (β) of the joint parts ( 4 . 6 ) an analog, in particular insbesonderere approximately linearly changing output signal (AS) as a measure of the amount of angular displacement (β) outputs.

Swivel joint according to claim 12, characterized in that the sensor ( 10 ) is designed as a Hall sensor with a permanent magnet and a magnetic field sensing Hall element.

Swivel joint according to claim 12 or 13, characterized in that the movement element ( 22 ) of the functional element ( 12 ) via a transmission, in particular via a cam mechanism ( 24 ), is driven in such a way that the relative movement of the joint parts ( 4 . 6 ) proportional to the relative movement between the sensor parts of the sensor ( 10 ).

Swivel joint according to claim 11, characterized in that the sensor ( 10 ) as a rotary potentiometer ( 32 ) is formed and of the functional element ( 12 ) via an axis of rotation ( 2 ) coaxial drive toothing ( 34 ) and a seated on a sensor drive shaft gear ( 36 ), wherein the rotary potentiometer ( 32 ) has a setting angle of n · 360 ° with n> 1, in particular n> 2.

Rotary joint according to one of claims 1 to 15, characterized by an electronic evaluation device for determining the angular deflection (β) by evaluating output signals of the sensor device ( 8th ) and in particular for triggering certain display and / or follow-up function as a function of the respectively detected angular deflection (β).