EP3622245A1 - Angle-measuring assembly - Google Patents

Angle-measuring assembly

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Publication number
EP3622245A1
EP3622245A1 EP18721743.5A EP18721743A EP3622245A1 EP 3622245 A1 EP3622245 A1 EP 3622245A1 EP 18721743 A EP18721743 A EP 18721743A EP 3622245 A1 EP3622245 A1 EP 3622245A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
coupling
magnetic field
angle
coupling element
transmitter
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP18721743.5A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Fabian Utermoehlen
Andreas Merz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP3622245A1 publication Critical patent/EP3622245A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B7/00—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
    • G01B7/30—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60D—VEHICLE CONNECTIONS
    • B60D1/00—Traction couplings; Hitches; Draw-gear; Towing devices
    • B60D1/01—Traction couplings or hitches characterised by their type
    • B60D1/02—Bolt or shackle-type couplings
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60D—VEHICLE CONNECTIONS
    • B60D1/00—Traction couplings; Hitches; Draw-gear; Towing devices
    • B60D1/58—Auxiliary devices
    • B60D1/62—Auxiliary devices involving supply lines, electric circuits, or the like
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/14—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
    • G01D5/20—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying inductance, e.g. by a movable armature
    • G01D5/204—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying inductance, e.g. by a movable armature by influencing the mutual induction between two or more coils

Definitions

  • the invention relates to an angle measuring arrangement for detecting a
  • Swivel angle between the longitudinal center axis of a towing vehicle and the longitudinal center axis of a trailer coupled by a particular releasable and a pivot axis at the apex of the swivel angle coupling coupling trailer wherein the coupling has a connected to the towing vehicle first coupling element and connected to the trailer second coupling element, with a sensor associated with the coupling for generating a magnetic field, with a coupling sensor associated with the clutch for detecting the magnetic field and with an evaluation device for determining the pivot angle in dependence on the magnetic field detected by the measured value sensor.
  • the invention relates to a coupling with such
  • the invention relates to a train combination with a towing vehicle and with the tractor by a particular solvable and a
  • Pivot axis at the apex of the swivel angle forming coupling coupled trailer wherein the coupling has a connected to the towing vehicle first coupling element and connected to the trailer second coupling element.
  • the invention relates to a method for detecting a pivoting angle between the longitudinal center axis of a towing vehicle and the longitudinal central axis of the towing vehicle by a particular solvable and a Pivot axis at the apex of the swivel angle forming coupling coupled trailer by means of an angle measuring arrangement.
  • Angle measuring arrangements of the type mentioned are known from the prior art.
  • published patent application DE 10 2014 224 808 A1 discloses an angle measuring arrangement for detecting a
  • Angle measuring arrangements takes place detecting the pivot angle by means of a measured value sensor, which for detecting a relative to the
  • Sensor sensor pivotable transmitter in particular in the form of a magnetic element is set up.
  • this is the measured value sensor on the towing vehicle, in particular a first
  • Coupling element of the towing vehicle arranged and the transmitter on the trailer, in particular on a second coupling element of the trailer, arranged.
  • the measured value sensor is arranged on the second coupling element and the measuring transducer on the first coupling element.
  • the sensor and the transmitter in the respective
  • Angular measuring arrays are sensitive to external magnetic fields. Also, the detection of the swivel angle by means of such
  • Claim 1 has the advantage that it is inexpensive, in particular by dispensing with an expensive magnetic element. Also eliminates the insertion of the transmitter in the coupling element. Another advantage is that the angle measuring arrangement is immune to interference from external magnetic fields. In addition, the space required is small and the angle measuring arrangement is Tolerance robustness to mechanical displacements and independent of many external influences, such as humidity, temperature and lubricant. According to the invention, it is provided that the transmitter of the
  • Coupling element are arranged, and that a magnetic field manipulator is arranged on the second or the first coupling element, which is at least substantially axially opposite to the transducer and the measured value sensor with respect to the pivot axis.
  • the transmitter coil and the receiver coil are designed as electromagnetic coils, designed for the generation and / or detection of magnetic fields and preferably arranged on the same component, in particular the same circuit board.
  • the transmitter coil is designed and set up to generate a magnetic field.
  • the receiver coil is designed and set up to detect the magnetic field generated by the transmitter coil.
  • the transmitter coil forms the transmitter and the receiver coil the sensor.
  • Transmitter and measured value sensor are both arranged on the first or both on the second coupling element and the
  • Magnetic field manipulator is arranged on the respective other, ie the second or the first coupling element.
  • the magnetic field manipulator is at least essentially opposite to the transmitter and / or the measured value sensor in relation to the pivot axis.
  • the transmitter, the sensor and the magnetic field manipulator are arranged at the same radial distance from the pivot axis, however, the magnetic field manipulator is arranged in a different axial position of the pivot axis as the transmitter and the sensor.
  • the magnetic field manipulator preferably lies in a first imaginary plane which extends perpendicular to the pivot axis, and the transmitter and the measured value sensor lie in a second imaginary plane, which likewise extends perpendicular to the pivot axis.
  • the magnetic field manipulator is mounted by means of the coupling so pivotally relative to the transmitter and / or the sensor, that it is at least substantially always in the first imaginary plane.
  • a magnetic field manipulator here is to be understood as meaning an element or a structure which is set up to influence the magnetic field generated by the measuring sensor in such a way that the pivoting angle can be determined by means of the magnetic field detected by the measured value sensor and an evaluation device.
  • the magnetic field manipulator is designed as a passive element which is not dependent on any electrical power supply.
  • the magnetic field manipulator has at least in a first region a first electrical and / or magnetic conductivity, which differs from a second electrical and / or magnetic conductivity in a second region of the magnetic field manipulator or a region adjacent to the magnetic field manipulator.
  • the measuring sensor and / or the measured value sensor are preferably on a curved and / or flexible component, in particular on one
  • Magnetic field manipulator is arranged or formed in or on a cylindrical element or portion, in particular a bolt, of the first coupling element.
  • the cylindrical element is preferably part of a bolt coupling or mouth coupling in which the second coupling element is substantially formed as an eyelet or has an eyelet, which is introduced for coupling in the first coupling element, in particular in a mouth-shaped opening of the mouth coupling, and there by means of the cylindrical Element of the first coupling element is fixed, preferably penetrated, so that the second coupling element is pivotally mounted on the first coupling element.
  • Magnetic field manipulator has the advantage that the angle measuring arrangement is particularly space-saving and compact realized as well as in conventional couplings, especially pin couplings and jaw couplings, trained or can be retrofitted. Furthermore, it is preferably provided that the magnetic field manipulator is formed by a recess or a plurality of recesses in or on the first or the second coupling element. Such a magnetic field manipulator has the advantage that the angle measuring arrangement is inexpensive and can be formed in a simple manner, preferably by means of one or more millings, without high technical complexity. Furthermore, such a magnetic field manipulator is susceptible to interference and not to an electrical
  • the recess of the magnetic field manipulator is filled with an electrically and / or magnetically insulating material, in particular a friction-resistant plastic and / or a ceramic.
  • the coupling is designed to be particularly stable and not susceptible to mechanical displacement.
  • the recess is filled with a material which has a low electrical and / or magnetic conductivity. It is important that the electrical and / or magnetic conductivity of the recess or of the material of the electrical and / or magnetic conductivity of the surrounding material, ie in particular of the material of the first or the second
  • Clutch element is different. This is a structure made of
  • the magnetic field manipulator in particular the gap filled with air, in particular the electrically and / or magnetically insulating material, thus influences the magnetic field generated by the transmitter coil more or less strongly than the areas surrounding the magnetic field manipulator.
  • the magnetic field manipulator in particular the material in the recess is not magnetic.
  • the magnetic field manipulator in particular the material in the recess is not magnetic.
  • Magnetic field manipulator no permanent magnet on.
  • the transmitter and / or the measured value sensor extend along a circumference circle section to the pivot axis.
  • the circumferential circle section comprises the entire circumferential circle, preferably at least one contiguous half of the circumferential circle, preferably at least one angle range relevant to the steering between towing vehicle and trailer. This increases the accuracy of the angle measuring arrangement.
  • the circumferential circle section is a cylinder inner wall or a cylinder wall of the first or second coupling element.
  • Pivot axis the central axis of the cylinder.
  • the center axis of the cylinder is not in the pivot axis, but parallel to it at a distance.
  • the cylinder is at least an imaginary cylinder which can be assigned to the first or second coupling element,
  • one of the two coupling elements is at least partially formed as a cylinder.
  • a cylinder as a bolt of a bolt coupling and / or a jaw coupling.
  • a circumferential circle section of a second cylinder is also associated with the magnetic field manipulator.
  • These two cylinders are preferably arranged concentrically to one another and have different radii. In this case, the magnetic field manipulator moves at a pivoting on a circular path that is at least substantially concentric with the
  • Peripheral circle portion is a ball inner wall or a ball outer wall of the first or second coupling element.
  • the center of such a sphere is preferably the vertex of the pivoting angle. Also the
  • Magnetic field manipulator is arranged on a ball inner surface or ball outer surface of the first or second coupling element or can at least be assigned to this. Analogous to the description of the relative
  • Swing angles which are located in a street level, can be determined, but alternatively such pivoting angles that are in a plane that is perpendicular or at an angle to the road level.
  • the protective layer is preferably electrically insulating and advantageously prevents abrasion of the
  • the measuring sensor and the measured value sensor are arranged on the coupling such that the measured value sensor can be coupled inductively with the measuring transmitter.
  • the transmitter is inductively coupled to the measured value sensor when there is a coupling between towing vehicle and trailer or the clutch acts and an electrical voltage on
  • the measured value sensor is in an effective range of one of the transmitter
  • the coupling according to the invention with the features of claim 10 provides that the coupling is provided with an angle measuring arrangement, wherein the angle measuring arrangement is designed according to the invention.
  • Coupling is particularly inexpensive to produce and susceptible to mechanical shifts, temperature changes,
  • the coupling as a ball and socket coupling, fifth wheel, pin coupling and / or
  • the tensioning train according to the invention with the features of claim 12 provides that the coupling is designed according to the invention.
  • Such a thing Traction unit is particularly safe due to the störunan perennialen clutch when driving in traffic.
  • the inventive method with the features of claim 13 provides the following steps: generating a magnetic field by means of the transmitter, detecting the magnetic field by means of the magnetic field sensor, and determining the pivot angle by means of the evaluation device in response to the detected and influenced by the magnetic field manipulator magnetic field.
  • Figure 1 is a train with a jaw clutch and a
  • Figure 2 shows a jaw clutch with an angle measuring arrangement in one
  • Figure 3 shows a coupling with an angle measuring arrangement in a plan view and Figure 4 shows a transmitter coil and a plurality of receiver coils on a circuit board.
  • Figure 1 shows a simplified view of a train 1 with a
  • Coupling 4 is coupled and thus a pivot axis A is formed.
  • the pivot axis A is perpendicular to the plane and passes through the vertex P therethrough.
  • the swivel angle ⁇ does not necessarily have to lie in the illustrated plane, but can also be perpendicular in a plane or at an angle to it.
  • the towing vehicle 2 and the trailer 3 along an increasing or decreasing slope, such as on a slope, the
  • Swivel angle ⁇ is also a component that is perpendicular to the plane of the drawing. It is important, as can be seen in Figure 1, that the pivoting angle ⁇ between the
  • the pivoting angle is preferably determined, which lies in the drawing plane of FIG. 1, that is to say a parallel plane to the road plane.
  • the proportion of the swivel angle is determined, which in the plane of
  • FIG. 2 shows the coupling 4 between the first coupling element 5 connected to the towing vehicle and the second coupling element 6 connected to the trailer 3.
  • the first one is
  • Coupling element substantially formed as a mouth-shaped receptacle 7.
  • the second coupling element is designed here as an eyelet 8 at the front end - in the direction of the towing vehicle 2 - a drawbar.
  • the eyelet 8 is introduced into the mouth-shaped opening 7 and penetrated by a pin 9, so that the first coupling element 5 is coupled to the second coupling element 6.
  • each magnetic field manipulator 10 is formed as a recess 11, in particular as a milling 12.
  • the structure and arrangement of all magnetic field manipulators 10 are described below with reference to a magnetic field manipulator 10.
  • the circuit board 15 is arranged in a circumferential direction about the pivot axis A in the receptacle 7 to the first coupling element 5.
  • the surface of the circuit board 15 is arranged at a distance from the pivot axis A and in a plane perpendicular to the pivot axis A.
  • this vertical Level is the circuit board 15 along a circumferential circle portion about the pivot axis A - as seen in Figure 3 - arranged in an arc.
  • the circuit board 15 has the shape of a ring portion having a ring width which is not zero.
  • the printed circuit board 15 respectively axially opposite milling 12 is also preferably annular in this embodiment. Alternatively, however, it may be rectangular or have other shapes. It is important that the magnetic field influenced by it is influenced in such a way that the pivot angle ⁇ can be determined by means of the induced voltage in a receiver coil.
  • Each magnetic field manipulator 10 is preferably associated with a printed circuit board 15. Thus, the four shown in Figure 2 are
  • Magnetic field manipulators 10 a total of four printed circuit boards 15 assigned.
  • the milling 12 with an electrically and / or magnetically non-conductive material
  • each of the millings 12 for increasing the stability of the coupling 4 or to a desired electromagnetic interference behavior of the
  • Magnetic manipulator 10 is filled with an electrically or magnetically non-conductive or slightly conductive material is filled.
  • FIG. 3 shows the coupling 4 in a plan view. Good to see here is that the circuit board 15 is disposed along a circumferential circle portion and forms a ring portion with a recognizable width to the pivot axis A.
  • the circuit board 15, which can not be seen here, is arranged substantially symmetrically with respect to the longitudinal center axis M2 of the trailer.
  • the milling 12 is substantially symmetrical to the
  • Longitudinal axis Ml of the towing vehicle 2 is arranged. Since the two longitudinal central axes M1, M2 fall on one another in FIG. 3, the pivot angle here is zero and thus not shown.
  • the receiving coil arranged on the printed circuit board 15, and preferably also the milling 12 extends along the circumference circle section Swivel axis A over an opening angle ß of about 90 °.
  • the mill 12 and circuit board 15 extend over a larger or smaller circumferential circle portion.
  • the milling 12 and circuit board 15 extends over the entire circumference circle, so that it encloses the eyelet 8.
  • the opening angle ⁇ over which the printed circuit board 15, in particular the receiver coil located thereon, is at least twice the maximum pivot angle a to be detected.
  • the protective layer 16 is arranged.
  • the protective layer 16 protects the printed circuit board 15 against mechanical abrasion and / or is electrically insulating.
  • FIG. 4 shows the transmitter 13 as an outer transmitter coil 17 and the measured value sensor 14, which is indicated by three inside the transmitter coil 17
  • Receiver coils 17, 18 are arranged on a common carrier, namely the printed circuit board 15, which is designed in particular as a flex circuit board. Each of the coils 17, 18 may be one or as shown in FIG.
  • Transmitter coil 17 shown having a plurality of conductor loops.
  • Clarity is one of the receiver coils 18 by barlining
  • one of the coils 17,18, in particular the transmitter coil 17 is an outer coil and the other coil, in particular the receiver coil 18, an inner coil.
  • the at least one outer coil conductor loop substantially encloses a first surface in which the at least one inner coil conductor loop is disposed.
  • the second surface enclosed by the inner coil is parallel to the first surface, preferably lying in the first surface.
  • the conductor track of the transmitter coil 17 in FIG. 4 runs along a first outer contour of a first circular ring segment and thus forms a
  • Each of the tracks of the receiver coils 18 extends within the first annulus segment and is formed of circular trace portions.
  • the conductor track sections are sinusoidal.
  • the receiver coil makes a kink analogous to the laws of reflection of the geometric optics, so that the two angles between conductor the receiver coil 18 and the second outer contour is equal in magnitude on both sides of the bend.
  • the sinusoidality of a received electric voltage signal in the receiver coil 18 is ensured.
  • the transmitter coil 17 is acted upon by means of the contact region 19 with an electrical alternating voltage having a frequency of, preferably a few megahertz, particularly preferably 5 MHz, in such a way that in the circular ring section an electromagnetic alternating field substantially perpendicular to the area enclosed by the conductor loop, here so perpendicular to the image plane, trains.
  • This in turn induces an electrical voltage in the conductor tracks of the receiver coil 18, since the surfaces enclosed by the conductor tracks of the receiver coil 18 lie parallel to the enclosed surface of the conductor track of the transmitter coil 17.
  • Receiver coils 18 are thus inductively coupled to the transmitter coil 17.
  • the coils 17, 18 and the magnetic field manipulator 10 are preferably arranged and dimensioned relative to one another such that an amplitude ratio between applied alternating voltage and induced alternating voltage in the receiver coil 18 is dependent on the pivoting angle in a value range between -1 and +1, preferably between -0.3 and +0 , 3 is.
  • the amplitude ratio varies from the AC voltage of the transmitter coil 17 to the induced AC voltage of the receiver coil 18, that is, at least between -1 and +1, preferably between -0.3 and +0.3.
  • the magnetic field manipulator 10 and / or the conductor track of the receiving coil 18 are shaped and arranged such that the Amplitude ratio between the AC voltage of the transmitter coil 17 and the induced AC voltage of the receiver coil 18 is sinusoidal.
  • the at least one conductor loop of the at least one receiver coil 18 is composed of sinusoidal and / or circular conductor track sections.
  • Demodulation of the induced AC voltage with the AC voltage of the transmitter coil 17, is closed to an amount and a phase of the coupling.
  • the amount varies in particular continuously with the swivel angle a, so that any swivel angle ⁇ can be detected.
  • the phase angle relative to one another is 0 ° or 180 °.
  • the angle of oscillation ⁇ is closed.
  • the receiver coil 18 has at least one left-handed and at least one clockwise-running conductor track section, in which, when an external alternating electromagnetic field is applied, oppositely directed fields are always formed.
  • each of the conductor tracks is twisted such that it is designed to be eight-similar in the cross-sectional plane.
  • Such a coil has the advantage that external interference magnetic fields, in particular homogeneous external interference magnetic fields, in both conductor track sections of the coil, ie in the right-hand section and in the left-running section, respectively equal electrical interference voltages in opposite
  • Noise voltage across the entire receiver coil is zero and the detection of a pivot angle ⁇ is not disturbed with such a coil.
  • Conductor tracks of the receiver coils 18 are thus arranged such that in a region of a first conductor loop 20 of the respective receiver coil
  • the magnetic field manipulator 10 covers in the coupled state of the coupling elements 5, 6 a region of the printed circuit board 15 and thus a region of the receiver coil 18 as well as a region of the
  • Magnetic field manipulator 10 covered, but of the
  • Conductor of the receiver coil 18 is pivot angle dependent. It is important that the magnetic field manipulator 10 - relative to the adjacent region, in particular relative to the second coupling element 6 - has a different electrical and / or magnetic conductivity. It is also important that the receiver coil 18 has different areas in which the
  • Angular measuring arrangement 23 created and substantially independent of external homogeneous magnetic fields and can detect a swivel angle ⁇ , in particular continuously detect. As can be seen from FIGS. 1 to 4, therefore, an angle measuring arrangement 23 is provided for detecting a pivoting angle ⁇ between the
  • Pivot axis A at the apex P of the pivoting angle ⁇ forming coupling 4 coupled trailer 3, wherein the coupling 4 has a connected to the towing vehicle 2 first coupling element 5 and connected to the trailer 3 second coupling element 6.
  • the coupling 4 is associated with a transducer 13 for generating a magnetic field and a measured value sensor 14 for detecting the magnetic field.
  • an evaluation device not shown in the figures, for determining the swivel angle ⁇ as a function of the magnetic field detected by the measured value sensor 14.
  • Angle measuring device 23 such as application-specific integrated circuits (ASIC), microcontroller and / or other passive components on the
  • Circuit board 15 is arranged and thus integrated into the coupling 4.
  • Data interface to the towing vehicle 2 and / or trailer 3 for transmitting the determined pivoting angle ⁇ and preferably further data of the further electronic components is preferably by a serial bus system, particularly preferably by a CAN bus, or another digital
  • Interface particularly preferably SENT provided.
  • an analog interface is provided.
  • a towing vehicle 2 here means an object leading in a direction of travel of a train 1 and a following object under a trailer 3. It is therefore possible the angle measuring arrangement 23 described here also between two motor vehicles, in particular for towing one of the motor vehicles, or between two trailers, in particular at
  • a first anticipatory trailer acts as a towing vehicle 2 and a second trailer following the first trailer acts as a trailer 3 in the sense of this

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Abstract

The invention relates to an angle-measuring assembly (23) for sensing a pivot angle (α) between the longitudinal center axis (M1) of a towing vehicle (2) and the longitudinal center axis (M2) of a trailer (3), which is coupled to the towing vehicle (2) by means of a coupling (4), in particular a releasable coupling, forming a pivot axis (A) at the vertex (P) of the pivot angle (α), the coupling (4) having a first coupling element (5) connected to the towing vehicle (2) and a second coupling element (6) connected to the trailer (3), the angle-measuring assembly comprising a measurement indicator (13) associated with the coupling (4) for producing a magnetic field, a measurement sensor (14) associated with the coupling (4) for sensing the magnetic field and an evaluating device for determining the pivot angle (α) in accordance with the magnetic field sensed by the measurement sensor (14). According to the invention, the measurement indicator (13), as a transmitting coil (17), and the measurement sensor (14), as a receiving coil (18), are both arranged on the first coupling element (5) or are both arranged on the second coupling element (6) and a magnetic-field manipulator (10) is arranged on the second or the first coupling element (6, 5), which magnetic-field manipulator lies at least substantially radially opposite the measurement indicator (13) and the measurement sensor (14) with respect to the pivot axis (A).

Description

Beschreibung Titel  Description title
Winkelmessanordnung  Angle measuring device
Die Erfindung betrifft eine Winkelmessanordnung zum Erfassen eines The invention relates to an angle measuring arrangement for detecting a
Schwenkwinkels zwischen der Längsmittelachse eines Zugfahrzeugs und der Längsmittelachse eines mit dem Zugfahrzeug durch eine insbesondere lösbare und eine Schwenkachse im Scheitelpunkt des Schwenkwinkels bildende Kupplung gekoppelten Anhängers, wobei die Kupplung ein mit dem Zugfahrzeug verbundenes erstes Kupplungselement und ein mit dem Anhänger verbundenes zweites Kupplungselement aufweist, mit einem der Kupplung zugeordneten Messwertgeber zum Erzeugen eines Magnetfelds, mit einem der Kupplung zugeordneten Messwertsensor zum Erfassen des Magnetfelds und mit einer Auswerteeinrichtung zum Bestimmen des Schwenkwinkels in Abhängigkeit von dem durch den Messwertsensor erfassten Magnetfeld. Swivel angle between the longitudinal center axis of a towing vehicle and the longitudinal center axis of a trailer coupled by a particular releasable and a pivot axis at the apex of the swivel angle coupling coupling trailer, wherein the coupling has a connected to the towing vehicle first coupling element and connected to the trailer second coupling element, with a sensor associated with the coupling for generating a magnetic field, with a coupling sensor associated with the clutch for detecting the magnetic field and with an evaluation device for determining the pivot angle in dependence on the magnetic field detected by the measured value sensor.
Ferner betrifft die Erfindung eine Kupplung mit einer derartigen Furthermore, the invention relates to a coupling with such
Winkelmessanordnung. Angle measuring arrangement.
Außerdem betrifft die Erfindung ein Zuggespann mit einem Zugfahrzeug und einem mit dem Zugfahrzeug durch eine insbesondere lösbare und eine Moreover, the invention relates to a train combination with a towing vehicle and with the tractor by a particular solvable and a
Schwenkachse im Scheitelpunkt des Schwenkwinkels bildende Kupplung gekoppelten Anhänger, wobei die Kupplung ein mit dem Zugfahrzeug verbundenes erstes Kupplungselement und ein mit dem Anhänger verbundenes zweites Kupplungselement aufweist. Pivot axis at the apex of the swivel angle forming coupling coupled trailer, wherein the coupling has a connected to the towing vehicle first coupling element and connected to the trailer second coupling element.
Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Erfassen eines Schwenkwinkels zwischen der Längsmittelachse eines Zugfahrzeugs und der Längsmittelachse eines mit dem Zugfahrzeug durch eine insbesondere lösbare und eine Schwenkachse im Scheitelpunkt des Schwenkwinkels bildende Kupplung gekoppelten Anhängers mittels einer Winkelmessanordnung. Furthermore, the invention relates to a method for detecting a pivoting angle between the longitudinal center axis of a towing vehicle and the longitudinal central axis of the towing vehicle by a particular solvable and a Pivot axis at the apex of the swivel angle forming coupling coupled trailer by means of an angle measuring arrangement.
Stand der Technik State of the art
Winkelmessanordnungen der eingangs genannten Art sind aus dem Stand der Technik bekannt. So offenbart beispielsweise die Offenlegungsschrift DE 10 2014 224 808 AI eine Winkelmessanordnung zum Erfassen eines Angle measuring arrangements of the type mentioned are known from the prior art. For example, published patent application DE 10 2014 224 808 A1 discloses an angle measuring arrangement for detecting a
Schwenkwinkels zwischen der Längsmittelachse eines Zugfahrzeug und der Längsmittelachse eines Anhängers. Bei solchen klassischen Swivel angle between the longitudinal center axis of a towing vehicle and the longitudinal center axis of a trailer. In such classic
Winkelmessanordnungen findet das Erfassen des Schwenkwinkels mittels eines Messwertsensors statt, welcher zur Erfassung eines gegenüber des  Angle measuring arrangements takes place detecting the pivot angle by means of a measured value sensor, which for detecting a relative to the
Messwertsensors verschwenkbaren Messwertgebers, insbesondere in der Form eines magnetischen Elements eingerichtet ist. Üblicherweise ist dazu der Messwertsensor an dem Zugfahrzeug, insbesondere einem ersten Sensor sensor pivotable transmitter, in particular in the form of a magnetic element is set up. Usually this is the measured value sensor on the towing vehicle, in particular a first
Kupplungselement des Zugfahrzeugs, angeordnet und der Messwertgeber am Anhänger, insbesondere an einem zweiten Kupplungselement des Anhängers, angeordnet. Alternativ ist der Messwertsensor am zweiten Kupplungselement und der Messwertgeber am ersten Kupplungselement angeordnet. Üblicherweise wird der Messwertsensor und der Messwertgeber in das jeweilige  Coupling element of the towing vehicle, arranged and the transmitter on the trailer, in particular on a second coupling element of the trailer, arranged. Alternatively, the measured value sensor is arranged on the second coupling element and the measuring transducer on the first coupling element. Usually, the sensor and the transmitter in the respective
Kupplungselement integriert. Nachteilig dabei ist, dass derartige  Coupling element integrated. The disadvantage here is that such
Winkelmessanordnungen empfindlich gegenüber externen Magnetfeldern sind. Auch ist das Erfassen des Schwenkwinkels mittels derartiger Angular measuring arrays are sensitive to external magnetic fields. Also, the detection of the swivel angle by means of such
Winkelmessanordnungen stark beeinflusst von mechanischen Verschiebungen zwischen dem Messwertgeber und dem Messwertsensor. Ein weiterer Nachteil dabei ist, dass ein derartiger Messwertgeber teuer ist. Angle measuring arrangements strongly influenced by mechanical shifts between the transmitter and the sensor. Another disadvantage is that such a transmitter is expensive.
Offenbarung der Erfindung Die erfindungsgemäße Winkelmessanordnung mit den Merkmalen des DISCLOSURE OF THE INVENTION The angle measuring arrangement according to the invention with the features of
Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass sie insbesondere durch Verzicht auf ein teures magnetisches Element, kostengünstig ist. Auch entfällt das Einsetzen des Messwertgebers in das Kupplungselement. Ein weiterer Vorteil ist, dass die Winkelmessanordnung störunanfällig gegenüber äußeren Magnetfeldern ist. Außerdem ist der benötigte Bauraum gering und die Winkelmessanordnung ist toleranzrobust gegenüber mechanischen Verschiebungen und unabhängig von vielen Fremdeinflüssen, wie Luftfeuchtigkeit, Temperatur und Schmierstoff. Erfindungsgemäß ist hierzu vorgesehen, dass der Messwertgeber der Claim 1 has the advantage that it is inexpensive, in particular by dispensing with an expensive magnetic element. Also eliminates the insertion of the transmitter in the coupling element. Another advantage is that the angle measuring arrangement is immune to interference from external magnetic fields. In addition, the space required is small and the angle measuring arrangement is Tolerance robustness to mechanical displacements and independent of many external influences, such as humidity, temperature and lubricant. According to the invention, it is provided that the transmitter of the
Winkelmessanordnung als Senderspule und der Messwertsensor als Angular measuring arrangement as transmitter coil and the measured value sensor as
Empfängerspule beide an dem ersten oder beide an dem zweiten Receiver coil both on the first or both on the second
Kupplungselement angeordnet sind, und dass ein Magnetfeldmanipulator an dem zweiten oder dem ersten Kupplungselement angeordnet ist, der in Bezug auf die Schwenkachse dem Messwertgeber und dem Messwertsensor zumindest im Wesentlichen axial gegenüberliegt. Coupling element are arranged, and that a magnetic field manipulator is arranged on the second or the first coupling element, which is at least substantially axially opposite to the transducer and the measured value sensor with respect to the pivot axis.
Die Senderspule und die Empfängerspule sind als elektromagnetische Spulen ausgebildet, zur Erzeugung und/oder zur Erfassung von magnetischen Feldern eingerichtet und vorzugsweise auf demselben Bauteil, insbesondere derselben Leiterplatte, angeordnet. Die Senderspule ist zur Erzeugung eines magnetischen Feldes ausgebildet und eingerichtet. Die Empfängerspule ist zur Erfassung des von der Senderspule erzeugten Magnetfelds ausgebildet und eingerichtet. Somit bildet die Senderspule den Messwertgeber und die Empfängerspule den Messwertsensor. Messwertgeber und Messwertsensor sind beide an dem ersten oder beide an dem zweiten Kupplungselement angeordnet und der The transmitter coil and the receiver coil are designed as electromagnetic coils, designed for the generation and / or detection of magnetic fields and preferably arranged on the same component, in particular the same circuit board. The transmitter coil is designed and set up to generate a magnetic field. The receiver coil is designed and set up to detect the magnetic field generated by the transmitter coil. Thus, the transmitter coil forms the transmitter and the receiver coil the sensor. Transmitter and measured value sensor are both arranged on the first or both on the second coupling element and the
Magnetfeldmanipulator ist an dem jeweils anderen, also dem zweiten oder dem ersten Kupplungselement angeordnet. Der Magnetfeldmanipulator ist in Bezug auf die Schwenkachse dem Messwertgeber und/oder dem Messwertsensor zumindest im Wesentlichen axial gegenüberliegend. Vorzugsweise sind der Messwertgeber, der Messwertsensor und der Magnetfeldmanipulator in demselben radialen Abstand zu der Schwenkachse angeordnet, jedoch ist der Magnetfeldmanipulator in einer anderen axialen Position der Schwenkachse als der Messwertgeber und der Messwertsensor angeordnet. Vorzugsweise liegen der Magnetfeldmanipulator in einer ersten gedachten Ebene, welche sich senkrecht zur Schwenkachse erstreckt, und der Messwertgeber und der Messwertsensor liegen in einer zweiten gedachten Ebene, welche sich ebenfalls senkrecht zur Schwenkachse erstreckt. Dabei ist der Magnetfeldmanipulator mittels der Kupplung derart schwenkbar gegenüber dem Messwertgeber und/oder dem Messwertsensor gelagert, dass er zumindest im Wesentlichen stets in der ersten gedachten Ebene liegt. Vorzugsweise gibt es zumindest einen bestimmten Schwenkwinkel, bei dem der Magnetfeldmanipulator, der Messwertgeber und der Messwertsensor auf einer gedachten Linie liegen, die parallel zur Schwenkachse ist. Magnetic field manipulator is arranged on the respective other, ie the second or the first coupling element. The magnetic field manipulator is at least essentially opposite to the transmitter and / or the measured value sensor in relation to the pivot axis. Preferably, the transmitter, the sensor and the magnetic field manipulator are arranged at the same radial distance from the pivot axis, however, the magnetic field manipulator is arranged in a different axial position of the pivot axis as the transmitter and the sensor. The magnetic field manipulator preferably lies in a first imaginary plane which extends perpendicular to the pivot axis, and the transmitter and the measured value sensor lie in a second imaginary plane, which likewise extends perpendicular to the pivot axis. In this case, the magnetic field manipulator is mounted by means of the coupling so pivotally relative to the transmitter and / or the sensor, that it is at least substantially always in the first imaginary plane. Preferably, there is at least one particular tilt angle at which the magnetic field manipulator, the Transducer and the sensor are on an imaginary line that is parallel to the pivot axis.
Unter einem Magnetfeldmanipulator ist hier ein Element oder eine Struktur zu verstehen, welches dazu eingerichtet ist, das vom Messwertgeber erzeugte Magnetfeld derart zu beeinflussen, dass mittels des vom Messwertsensor erfassten Magnetfelds und einer Auswerteeinrichtung der Schwenkwinkel ermittelbar ist. Vorzugsweise ist dabei der Magnetfeldmanipulator als passives Element ausgebildet, welches auf keinerlei elektrische Spannungsversorgung angewiesen ist. Insbesondere weist der Magnetfeldmanipulator zumindest in einem ersten Bereich eine erste elektrische und/oder magnetische Leitfähigkeit auf, die sich von einer zweiten elektrischen und/oder magnetischen Leitfähigkeit in einem zweiten Bereich des Magnetfeldmanipulators oder einem zu dem Magnetfeldmanipulator ortsfest benachbarten Bereich unterscheidet. A magnetic field manipulator here is to be understood as meaning an element or a structure which is set up to influence the magnetic field generated by the measuring sensor in such a way that the pivoting angle can be determined by means of the magnetic field detected by the measured value sensor and an evaluation device. Preferably, the magnetic field manipulator is designed as a passive element which is not dependent on any electrical power supply. In particular, the magnetic field manipulator has at least in a first region a first electrical and / or magnetic conductivity, which differs from a second electrical and / or magnetic conductivity in a second region of the magnetic field manipulator or a region adjacent to the magnetic field manipulator.
Der Messwertgeber und/oder der Messwertsensor sind vorzugsweise auf einem gekrümmten und/oder flexiblen Bauelement, insbesondere auf einer The measuring sensor and / or the measured value sensor are preferably on a curved and / or flexible component, in particular on one
Flexleiterplatte ausgebildet. Flex PCB formed.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der According to one embodiment of the invention it is provided that the
Magnetfeldmanipulator in oder an einem zylindrischen Element oder Abschnitt, insbesondere einem Bolzen, des ersten Kupplungselements angeordnet oder ausgebildet ist. Das zylindrische Element ist vorzugsweise Bestandteil einer Bolzenkupplung oder Maulkupplung, bei der das zweite Kupplungselement im Wesentlichen als Öse ausgebildet ist oder eine Öse aufweist, welche zur Kupplung in das erste Kupplungselement, insbesondere in eine maulförmige Öffnung der Maulkupplung, eingebracht ist und dort mittels des zylindrischen Elements des ersten Kupplungselements fixiert, vorzugsweise durchgriffen ist, sodass das zweite Kupplungselement schwenkbar am ersten Kupplungselement gelagert ist. Eine derartige Anordnung oder Ausbildung des Magnetic field manipulator is arranged or formed in or on a cylindrical element or portion, in particular a bolt, of the first coupling element. The cylindrical element is preferably part of a bolt coupling or mouth coupling in which the second coupling element is substantially formed as an eyelet or has an eyelet, which is introduced for coupling in the first coupling element, in particular in a mouth-shaped opening of the mouth coupling, and there by means of the cylindrical Element of the first coupling element is fixed, preferably penetrated, so that the second coupling element is pivotally mounted on the first coupling element. Such an arrangement or design of the
Magnetfeldmanipulators hat den Vorteil, dass die Winkelmessanordnung besonders platzsparend und kompakt realisiert ist sowie bei verkehrsüblichen Kupplungen, insbesondere Bolzenkupplungen und Maulkupplungen, ausgebildet oder nachgerüstet werden kann. Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass der Magnetfeldmanipulator durch eine Aussparung oder mehrere Aussparungen in oder an dem ersten oder dem zweiten Kupplungselement ausgebildet ist. Ein derartiger Magnetfeldmanipulator hat den Vorteil, dass die Winkelmessanordnung kostengünstig ist und ohne hohen technischen Aufwand auf einfache Weise vorzugsweise mittels einer oder mehrerer Fräsungen ausgebildet werden kann. Weiterhin ist ein derartiger Magnetfeldmanipulator störunanfällig und nicht auf eine elektrische Magnetic field manipulator has the advantage that the angle measuring arrangement is particularly space-saving and compact realized as well as in conventional couplings, especially pin couplings and jaw couplings, trained or can be retrofitted. Furthermore, it is preferably provided that the magnetic field manipulator is formed by a recess or a plurality of recesses in or on the first or the second coupling element. Such a magnetic field manipulator has the advantage that the angle measuring arrangement is inexpensive and can be formed in a simple manner, preferably by means of one or more millings, without high technical complexity. Furthermore, such a magnetic field manipulator is susceptible to interference and not to an electrical
Spannungsversorgung angewiesen. Power supply instructed.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Aussparung des Magnetfeldmanipulators mit einem elektrisch und/oder magnetisch isolierenden Material, insbesondere einem reibfesten Kunststoff und/oder einer Keramik aufgefüllt ist. Somit ist die Kupplung besonders stabil ausgebildet und unanfällig gegenüber mechanischen Verschiebungen. Alternativ ist die Aussparung mit einem Material gefüllt, welches eine geringe elektrische und/oder magnetische Leitfähigkeit aufweist. Wichtig ist, dass sich die elektrische und/oder magnetische Leitfähigkeit der Aussparung oder des Materials von der elektrischen und/oder magnetischen Leitfähigkeit des umgebenden Materials, also insbesondere von dem Material des ersten oder des zweiten According to an alternative embodiment of the invention it is provided that the recess of the magnetic field manipulator is filled with an electrically and / or magnetically insulating material, in particular a friction-resistant plastic and / or a ceramic. Thus, the coupling is designed to be particularly stable and not susceptible to mechanical displacement. Alternatively, the recess is filled with a material which has a low electrical and / or magnetic conductivity. It is important that the electrical and / or magnetic conductivity of the recess or of the material of the electrical and / or magnetic conductivity of the surrounding material, ie in particular of the material of the first or the second
Kupplungselements unterscheidet. Damit ist ein Gefüge gebildet aus Clutch element is different. This is a structure made of
verschiedenen Materialien, welches das von der Senderspule erzeugte different materials, which generated by the transmitter coil
Magnetfeld schwenkwinkelabhängig derart beeinflusst, dass ein Schwenkwinkel ermittelbar ist. Der Magnetfeldmanipulator, insbesondere die mit Luft gefüllte Aussparung, insbesondere das elektrisch und/oder magnetisch isolierende Material beeinflusst das von der Senderspule erzeugte Magnetfeld also stärker oder schwächer als die den Magnetfeldmanipulator umgebenden Bereiche. Vorzugsweise ist der Magnetfeldmanipulator, insbesondere das Material in der Aussparung nicht magnetisch. Besonders bevorzugt weist der Affected magnetic field dependent pivoting angle such that a pivot angle can be determined. The magnetic field manipulator, in particular the gap filled with air, in particular the electrically and / or magnetically insulating material, thus influences the magnetic field generated by the transmitter coil more or less strongly than the areas surrounding the magnetic field manipulator. Preferably, the magnetic field manipulator, in particular the material in the recess is not magnetic. Particularly preferably, the
Magnetfeldmanipulator keinen Permanentmagneten auf. Magnetic field manipulator no permanent magnet on.
Gemäß einer weiteren alternativen Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass sich der Messwertgeber und/oder der Messwertsensor entlang eines Umfangskreisabschnitts zur Schwenkachse erstrecken. Vorzugsweise umfasst der Umfangskreisabschnitt den gesamten Umfangskreis, vorzugsweise zumindest eine zusammenhängende Hälfte des Umfangskreises, vorzugsweise zumindest einen für die Lenkung zwischen Zugfahrzeug und Anhänger relevanten Winkelbereich. Damit ist die Genauigkeit der Winkelmessanordnung erhöht. According to a further alternative embodiment of the invention, it is provided that the transmitter and / or the measured value sensor extend along a circumference circle section to the pivot axis. Preferably, the circumferential circle section comprises the entire circumferential circle, preferably at least one contiguous half of the circumferential circle, preferably at least one angle range relevant to the steering between towing vehicle and trailer. This increases the accuracy of the angle measuring arrangement.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Umfangskreisabschnitt eine Zylinderinnenwand oder eine Zylinderauswand des ersten oder zweiten Kupplungselements ist. Vorzugsweise bildet die According to a preferred embodiment of the invention, it is provided that the circumferential circle section is a cylinder inner wall or a cylinder wall of the first or second coupling element. Preferably, the forms
Schwenkachse die Mittelachse des Zylinders. Alternativ liegt die Mittelachse des Zylinders nicht in der Schwenkachse, sondern parallel dazu in einem Abstand. Bei dem Zylinder handelt es sich zumindest um einen gedachten Zylinder, welcher dem ersten oder zweiten Kupplungselement zuordenbar ist, Pivot axis the central axis of the cylinder. Alternatively, the center axis of the cylinder is not in the pivot axis, but parallel to it at a distance. The cylinder is at least an imaginary cylinder which can be assigned to the first or second coupling element,
vorzugsweise ist jedoch eines der beiden Kupplungselemente zumindest abschnittsweise als Zylinder ausgebildet. Insbesondere durch einen Zylinder als ein Bolzen einer Bolzenkupplung und/oder einer Maulkupplung bereitgestellt. Vorzugsweise ist auch dem Magnetfeldmanipulator ein Umfangskreisabschnitt eines zweiten Zylinders zugeordnet. Diese beiden Zylinder sind vorzugsweise konzentrisch zueinander angeordnet und weisen verschiedene Radien auf. In diesem Fall bewegt sich der Magnetfeldmanipulator bei einer Verschwenkung auf einer Kreisbahn, die zumindest im Wesentlichen konzentrisch ist zu dem Preferably, however, one of the two coupling elements is at least partially formed as a cylinder. In particular, provided by a cylinder as a bolt of a bolt coupling and / or a jaw coupling. Preferably, a circumferential circle section of a second cylinder is also associated with the magnetic field manipulator. These two cylinders are preferably arranged concentrically to one another and have different radii. In this case, the magnetic field manipulator moves at a pivoting on a circular path that is at least substantially concentric with the
Umfangskreisabschnitt, entlang dem sich der Messwertsensor und/oder der Messwertgeber erstreckt. Somit ist eine äußerst genaue und störunanfällige Ermittlung des Schwenkwinkels geschaffen. Peripheral circle section along which the sensor and / or the transmitter extends. Thus, an extremely accurate and störunanfällige determination of the pivot angle is created.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der According to one embodiment of the invention it is provided that the
Umfangskreisabschnitt eine Kugelinnenwand oder eine Kugelaußenwand des ersten oder zweiten Kupplungselements ist. Der Mittelpunkt einer solchen Kugel ist vorzugsweise der Scheitelpunkt des Schwenkwinkels. Auch der Peripheral circle portion is a ball inner wall or a ball outer wall of the first or second coupling element. The center of such a sphere is preferably the vertex of the pivoting angle. Also the
Magnetfeldmanipulator ist auf einer Kugelinnenfläche oder Kugelaußenfläche des ersten oder zweiten Kupplungselements angeordnet oder kann dieser zumindest zugeordnet werden. Analog zu der Beschreibung der relativen Magnetic field manipulator is arranged on a ball inner surface or ball outer surface of the first or second coupling element or can at least be assigned to this. Analogous to the description of the relative
Lagerung der beiden Zylinder zueinander sind auch die beiden Kugeln verschwenkbar und/oder verdrehbar zueinander gelagert und konzentrisch zueinander angeordnet. Mittels einer solchen Anordnung sind nicht nur Storage of the two cylinders to each other and the two balls are pivotally mounted and / or rotatable to each other and arranged concentrically to each other. By means of such an arrangement are not only
Schwenkwinkel, die sich in einer Straßenebene befinden, ermittelbar, sondern alternativ solche Schwenkwinkel, die sich in einer Ebene befinden, die senkrecht oder in einem Winkel zu der Straßenebene ist. Swing angles, which are located in a street level, can be determined, but alternatively such pivoting angles that are in a plane that is perpendicular or at an angle to the road level.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der According to one embodiment of the invention it is provided that the
Messwertgeber und/oder der Messwertsensor mittels einer Schutzschicht geschützt, insbesondere überdeckt sind. Die Schutzschicht ist vorzugsweise elektrisch isolierend und verhindert vorteilhafterweise einen Abrieb des Sensor and / or the measured value sensor protected by a protective layer, in particular covered. The protective layer is preferably electrically insulating and advantageously prevents abrasion of the
Messwertgebers und/oder des Messwertsensors. Transmitter and / or the sensor.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Messwertgeber und der Messwertsensor derart an der Kupplung angeordnet sind, dass der Messwertsensor mit dem Messwertgeber induktiv koppelbar ist. Insbesondere ist der Messwertgeber mit dem Messwertsensor induktiv gekoppelt, wenn zwischen Zugfahrzeug und Anhänger eine Kupplung besteht beziehungsweise die Kupplung wirkt und eine elektrische Spannung am According to an alternative embodiment of the invention, it is provided that the measuring sensor and the measured value sensor are arranged on the coupling such that the measured value sensor can be coupled inductively with the measuring transmitter. In particular, the transmitter is inductively coupled to the measured value sensor when there is a coupling between towing vehicle and trailer or the clutch acts and an electrical voltage on
Messwertgeber und/oder am Messwertsensor anliegt. Insbesondere ist also der Messwertsensor in einem Wirkbereich eines von dem Messwertgeber Transmitter and / or is applied to the sensor. In particular, therefore, the measured value sensor is in an effective range of one of the transmitter
erzeugbaren Magnetfelds angeordnet. can be generated magnetic field.
Die erfindungsgemäße Kupplung mit den Merkmalen des Anspruchs 10 sieht vor, dass die Kupplung mit einer Winkelmessanordnung bereitgestellt ist, wobei die Winkelmessanordnung erfindungsgemäß ausgebildet ist. Eine derartige The coupling according to the invention with the features of claim 10 provides that the coupling is provided with an angle measuring arrangement, wherein the angle measuring arrangement is designed according to the invention. Such
Kupplung ist besonders kostengünstig herstellbar und störunanfällig gegenüber mechanischen Verschiebungen, Temperaturänderungen, Coupling is particularly inexpensive to produce and susceptible to mechanical shifts, temperature changes,
Luftfeuchtigkeitsänderungen und/oder externen elektromagnetischen Feldern. Außerdem ergeben sich die zuvor bereits genannten Vorteile. Humidity changes and / or external electromagnetic fields. In addition, the advantages already mentioned above arise.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Kupplung als eine Kugelkopfkupplung, Sattelkupplung, Bolzenkupplung und/oder According to one embodiment of the invention it is provided that the coupling as a ball and socket coupling, fifth wheel, pin coupling and / or
Sattelkupplung ausgebildet ist. Derartige Kupplungen sind äußerst stabil, weit verbreitet und damit vielseitig einsetzbar. Fifth wheel is formed. Such couplings are extremely stable, widely used and therefore versatile.
Das erfindungsgemäße Zuggespann mit den Merkmalen des Anspruchs 12 sieht vor, dass die Kupplung erfindungsgemäß ausgebildet ist. Ein derartiges Zuggespann ist aufgrund der störunanfälligen Kupplung beim Fahren im Verkehr besonders sicher. The tensioning train according to the invention with the features of claim 12 provides that the coupling is designed according to the invention. Such a thing Traction unit is particularly safe due to the störunanfälligen clutch when driving in traffic.
Das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 13 sieht folgende Schritte vor: Erzeugen eines Magnetfeldes mittels des Messwertgebers, Erfassen des Magnetfeldes mittels des Magnetfeldsensors, und Bestimmen des Schwenkwinkels mittels der Auswerteeinrichtung in Abhängigkeit von dem erfassten und durch den Magnetfeldmanipulator beeinflussten Magnetfeld. The inventive method with the features of claim 13 provides the following steps: generating a magnetic field by means of the transmitter, detecting the magnetic field by means of the magnetic field sensor, and determining the pivot angle by means of the evaluation device in response to the detected and influenced by the magnetic field manipulator magnetic field.
Mithilfe eines derartigen Verfahrens ist das Erfassen eines Schwenkwinkels besonders kostengünstig durchführbar und weitestgehend ungestört von Using such a method, the detection of a pivot angle is particularly cost feasible and largely undisturbed by
Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Schmiermitteln und/oder mechanischen Temperature, humidity, lubricants and / or mechanical
Verschiebungen zwischen den Kupplungselementen. Displacements between the coupling elements.
Im Folgenden soll die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert werden. Dazu zeigen In the following, the invention will be explained in more detail with reference to the drawing. Show this
Figur 1 ein Zuggespann mit einer Maulkupplung und einer Figure 1 is a train with a jaw clutch and a
Winkelmessanordnung in einer Draufsicht gemäß einem ersten Angle measuring arrangement in a plan view according to a first
Ausführungsbeispiel, Embodiment,
Figur 2 eine Maulkupplung mit einer Winkelmessanordnung in einer Figure 2 shows a jaw clutch with an angle measuring arrangement in one
Seitenansicht, Side View,
Figur 3 eine Kupplung mit einer Winkelmessanordnung in einer Draufsicht und Figur 4 eine Senderspule und mehrere Empfängerspulen auf einer Leiterplatte. 3 shows a coupling with an angle measuring arrangement in a plan view and Figure 4 shows a transmitter coil and a plurality of receiver coils on a circuit board.
Figur 1 zeigt in einer vereinfachten Ansicht ein Zuggespann 1 mit einem Figure 1 shows a simplified view of a train 1 with a
Zugfahrzeug 2 und einem Anhänger 3, wobei das Zugfahrzeug 2 mit dem Towing vehicle 2 and a trailer 3, wherein the towing vehicle 2 with the
Anhänger 3 in dem Scheitelpunkt P des Schwenkwinkels α mittels einer Trailer 3 in the vertex P of the swivel angle α by means of a
Kupplung 4 gekoppelt ist und somit eine Schwenkachse A gebildet ist. In Figur 1 liegt die Schwenkachse A senkrecht zur Zeichenebene und geht durch den Scheitelpunkt P hindurch. Der Schwenkwinkel α muss nicht zwangsläufig in der dargestellten Zeichenebene liegen, sondern kann auch in einer Ebene senkrecht oder in einem Winkel hierzu liegen. Insbesondere bei einer Bewegung des Zugfahrzeugs 2 und des Anhängers 3 entlang einer zunehmenden oder abnehmenden Steigung, wie beispielsweise an einem Hang, hat der Coupling 4 is coupled and thus a pivot axis A is formed. In Figure 1, the pivot axis A is perpendicular to the plane and passes through the vertex P therethrough. The swivel angle α does not necessarily have to lie in the illustrated plane, but can also be perpendicular in a plane or at an angle to it. In particular, in a movement of the towing vehicle 2 and the trailer 3 along an increasing or decreasing slope, such as on a slope, the
Schwenkwinkel α auch eine Komponente, die senkrecht zur Zeichenebene liegt. Wichtig ist, wie in Figur 1 erkennbar, dass der Schwenkwinkel α zwischen derSwivel angle α is also a component that is perpendicular to the plane of the drawing. It is important, as can be seen in Figure 1, that the pivoting angle α between the
Längsmittelachse Ml des Zugfahrzeugs 2 und der Längsmittelachse M2 des Anhängers 3 liegt. In dem hier dargestellten Fall einer Maulkupplung jedoch wird vorzugsweise der Schwenkwinkel ermittelt, der in der Zeichenebene von Figur 1, also einer parallele Ebene zur Straßenebene, liegt. Besonders bevorzugt wird zumindest der Anteil des Schwenkwinkels ermittelt, der in der Zeichenebene vonLongitudinal axis Ml of the towing vehicle 2 and the longitudinal center axis M2 of the trailer 3 is located. In the case of a jaw clutch shown here, however, the pivoting angle is preferably determined, which lies in the drawing plane of FIG. 1, that is to say a parallel plane to the road plane. Particularly preferably, at least the proportion of the swivel angle is determined, which in the plane of
Figur 1 liegt. Figure 1 is located.
Figur 2 zeigt die Kupplung 4 zwischen dem mit dem Zugfahrzeug verbundenen ersten Kupplungselement 5 und dem mit dem Anhänger 3 verbundenen zweiten Kupplungselement 6. In diesem Ausführungsbeispiel ist das erste FIG. 2 shows the coupling 4 between the first coupling element 5 connected to the towing vehicle and the second coupling element 6 connected to the trailer 3. In this embodiment, the first one is
Kupplungselement im Wesentlichen als maulförmige Aufnahme 7 ausgebildet. Das zweite Kupplungselement ist hier als Öse 8 am vorderen Ende - in Richtung des Zugfahrzeugs 2 - einer Deichsel ausgebildet. Zur Kupplung wird die Öse 8 in die maulförmige Öffnung 7 eingebracht und mit einem Bolzen 9 durchdrungen, sodass das erste Kupplungselement 5 mit dem zweiten Kupplungselement 6 gekoppelt ist. Coupling element substantially formed as a mouth-shaped receptacle 7. The second coupling element is designed here as an eyelet 8 at the front end - in the direction of the towing vehicle 2 - a drawbar. For coupling the eyelet 8 is introduced into the mouth-shaped opening 7 and penetrated by a pin 9, so that the first coupling element 5 is coupled to the second coupling element 6.
In Figur 2 sind außerdem vier Magnetfeldmanipulatoren 10 dargestellt, wobei hier jeder Magnetfeldmanipulator 10 als Aussparung 11, insbesondere als Fräsung 12 ausgebildet ist. Der Aufbau und die Anordnung aller Magnetfeldmanipulatoren 10 sind im Folgenden anhand eines Magnetfeldmanipulators 10 beschrieben. Der dem Magnetfeldmanipulator 10 zugeordnete Messwertgeber 13 und der dem Magnetfeldmanipulator 10 zugeordnete Messwertsensor 14, die in In Figure 2, four magnetic field manipulators 10 are also shown, in which case each magnetic field manipulator 10 is formed as a recess 11, in particular as a milling 12. The structure and arrangement of all magnetic field manipulators 10 are described below with reference to a magnetic field manipulator 10. The magnetic field manipulator 10 associated with the transmitter 13 and the magnetic field manipulator 10 associated with the measured value sensor 14, the
Zusammenwirkung mit der Aussparung 11 den Schwenkwinkel α erfassen, sind je auf einer Leiterplatte 15, hier einer Flexleiterplatte, ausgebildet. Cooperation with the recess 11 detect the pivoting angle α are each on a circuit board 15, here a flex circuit board, formed.
Die Leiterplatte 15 ist in eine Umfangsrichtung um die Schwenkachse A in der Aufnahme 7 an das erste Kupplungselement 5 angeordnet. Die Oberfläche der Leiterplatte 15 ist in einem Abstand zu der Schwenkachse A und in einer senkrechten Ebene zu der Schwenkachse A angeordnet. In dieser senkrechten Ebene ist die Leiterplatte 15 entlang eines Umfangskreisabschnitts um die Schwenkachse A - wie aus Figur 3 ersichtlich - in einem Bogen angeordnet. Somit hat die Leiterplatte 15 die Form eines Ringabschnitts mit einer Ringbreite, die nicht null ist. The circuit board 15 is arranged in a circumferential direction about the pivot axis A in the receptacle 7 to the first coupling element 5. The surface of the circuit board 15 is arranged at a distance from the pivot axis A and in a plane perpendicular to the pivot axis A. In this vertical Level is the circuit board 15 along a circumferential circle portion about the pivot axis A - as seen in Figure 3 - arranged in an arc. Thus, the circuit board 15 has the shape of a ring portion having a ring width which is not zero.
Die der Leiterplatte 15 jeweils axial gegenüberliegende Fräsung 12 ist in diesem Ausführungsbeispiel ebenfalls vorzugsweise ringförmig ausgebildet. Alternativ kann sie jedoch rechteckig sein oder auch andere Formen aufweisen. Wichtig ist, dass das von ihr beeinflusste Magnetfeld derart beeinflusst wird, dass mittels der induzierten Spannung in einer Empfängerspule der Schwenkwinkel α ermittelbar ist. Jedem Magnetfeldmanipulator 10 ist vorzugsweise eine Leiterplatte 15 zugeordnet. Somit sind den in Figur 2 dargestellten vier The printed circuit board 15 respectively axially opposite milling 12 is also preferably annular in this embodiment. Alternatively, however, it may be rectangular or have other shapes. It is important that the magnetic field influenced by it is influenced in such a way that the pivot angle α can be determined by means of the induced voltage in a receiver coil. Each magnetic field manipulator 10 is preferably associated with a printed circuit board 15. Thus, the four shown in Figure 2 are
Magnetfeldmanipulatoren 10 insgesamt vier Leiterplatten 15 zugeordnet. Magnetic field manipulators 10 a total of four printed circuit boards 15 assigned.
In einem weiteren hier nicht dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Fräsung 12 mit einem elektrischen und/oder magnetisch nicht leitenden Material, In another embodiment, not shown here, the milling 12 with an electrically and / or magnetically non-conductive material,
insbesondere einem reibfesten Kunststoff oder einer Keramik zumindest teilweise aufgefüllt. Alternativ sind mehrere Fräsungen 12 vorgesehen, wobei jede der Fräsungen 12 zur Erhöhung der Stabilität der Kupplung 4 oder, um ein gewünschtes elektromagnetisches Störungsverhalten des in particular a friction-resistant plastic or ceramic at least partially filled. Alternatively, a plurality of millings 12 are provided, each of the millings 12 for increasing the stability of the coupling 4 or to a desired electromagnetic interference behavior of the
Magnetfeldmanipulators 10 zu erreichen mit einem elektrisch oder magnetisch nicht leitenden oder geringfügig leitenden Material aufgefüllt ist. Magnetic manipulator 10 is filled with an electrically or magnetically non-conductive or slightly conductive material is filled.
Figur 3 zeigt die Kupplung 4 in einer Draufsicht. Gut zu erkennen ist hier, dass die Leiterplatte 15 entlang eines Umfangskreisabschnitts angeordnet ist und einen Ringabschnitt mit erkennbarer Breite zur Schwenkachse A bildet. FIG. 3 shows the coupling 4 in a plan view. Good to see here is that the circuit board 15 is disposed along a circumferential circle portion and forms a ring portion with a recognizable width to the pivot axis A.
Vorzugsweise ist die hier nicht erkennbare Leiterplatte 15 im Wesentlichen symmetrisch zu der Längsmittelachse M2 des Anhängers angeordnet. Preferably, the circuit board 15, which can not be seen here, is arranged substantially symmetrically with respect to the longitudinal center axis M2 of the trailer.
Entsprechend ist die Fräsung 12 im Wesentlichen symmetrisch zu der Accordingly, the milling 12 is substantially symmetrical to the
Längsmittelachse Ml des Zugfahrzeugs 2 angeordnet. Da in Figur 3 die beiden Längsmittelachsen Ml, M2 aufeinander fallen, ist der Schwenkwinkel hier null und damit nicht dargestellt. Longitudinal axis Ml of the towing vehicle 2 is arranged. Since the two longitudinal central axes M1, M2 fall on one another in FIG. 3, the pivot angle here is zero and thus not shown.
In Figur 3 erstreckt sich die auf der Leiterplatte 15 angeordnete Empfangsspule und vorzugsweise auch die Fräsung 12 entlang des Umfangskreisabschnitts zur Schwenkachse A über einen Öffnungswinkel ß von ungefähr 90°. Alternativ erstreckt sich die Fräsung 12 und die Leiterplatte 15 jedoch über einen größeren oder kleineren Umfangskreisabschnitt. Alternativ erstreckt sich die Fräsung 12 und Leiterplatte 15 über den gesamten Umfangskreis, sodass sie die Öse 8 umschließt. Der Öffnungswinkel ß über welchen sich die Leiterplatte 15, insbesondere die darauf befindliche Empfängerspule erstreckt, beträgt zumindest das Doppelte des maximal zu erfassenden Schwenkwinkels a. In FIG. 3, the receiving coil arranged on the printed circuit board 15, and preferably also the milling 12, extends along the circumference circle section Swivel axis A over an opening angle ß of about 90 °. Alternatively, however, the mill 12 and circuit board 15 extend over a larger or smaller circumferential circle portion. Alternatively, the milling 12 and circuit board 15 extends over the entire circumference circle, so that it encloses the eyelet 8. The opening angle β over which the printed circuit board 15, in particular the receiver coil located thereon, is at least twice the maximum pivot angle a to be detected.
Weiterhin ist in Figur 2 dargestellt, dass auf der Leiterplatte 15, insbesondere zwischen der Leiterplatte 15 und dem zweiten Kupplungselement 6, eine Furthermore, it is shown in Figure 2, that on the circuit board 15, in particular between the circuit board 15 and the second coupling element 6, a
Schutzschicht 16, angeordnet ist. Die Schutzschicht 16 schützt die Leiterplatte 15 vor mechanischem Abrieb und/oder ist elektrisch isolierend. Protective layer 16, is arranged. The protective layer 16 protects the printed circuit board 15 against mechanical abrasion and / or is electrically insulating.
Figur 4 zeigt den Messwertgeber 13 als eine äußere Senderspule 17 und den Messwertsensor 14, welcher durch drei innerhalb der Senderspule 17 FIG. 4 shows the transmitter 13 as an outer transmitter coil 17 and the measured value sensor 14, which is indicated by three inside the transmitter coil 17
angeordnete Empfängerspulen 18 ausgebildet ist. Alle Sender- und arranged receiver coils 18 is formed. All sender and
Empfängerspulen 17, 18 sind auf einem gemeinsamen Träger, nämlich der Leiterplatte 15, welche insbesondere als Flexleiterplatte ausgebildet ist, angeordnet. Jede der Spulen 17, 18 kann eine oder, wie anhand der Receiver coils 17, 18 are arranged on a common carrier, namely the printed circuit board 15, which is designed in particular as a flex circuit board. Each of the coils 17, 18 may be one or as shown in FIG
Senderspule 17 dargestellt, mehrere Leiterschleifen aufweisen. Der Transmitter coil 17 shown, having a plurality of conductor loops. Of the
Übersichtlichkeit halber ist hier jedoch für jede der Empfängerspulen 18 jeweils nur eine Leiterschleife dargestellt. Zur weiteren Verbesserung der For clarity, however, only one conductor loop is shown here for each of the receiver coils 18. To further improve the
Übersichtlichkeit ist eine der Empfängerspulen 18 durch Strichlierung Clarity is one of the receiver coils 18 by barlining
hervorgehoben. highlighted.
In dem hier dargestellten Fall ist eine der Spulen 17,18, insbesondere die Senderspule 17 eine äußere Spule und die jeweils andere Spule, insbesondere die Empfängerspule 18 eine innere Spule. In einer Querschnittsebene - senkrecht zu einer axialen Richtung der Spule - betrachtet, umschließt die zumindest eine Leiterschleife der äußeren Spule im Wesentlichen eine erste Fläche, in welcher die zumindest eine Leiterschleife der inneren Spule angeordnet ist. Die von der inneren Spule umschlossene zweite Fläche ist parallel zu der ersten Fläche, vorzugsweise liegt sie in der ersten Fläche. Insbesondere verläuft die Leiterbahn der Senderspule 17 in Figur 4 entlang einer ersten Außenkontur eines ersten Kreisringsegments und bildet so eine In the case shown here, one of the coils 17,18, in particular the transmitter coil 17 is an outer coil and the other coil, in particular the receiver coil 18, an inner coil. Viewed in a cross-sectional plane, perpendicular to an axial direction of the coil, the at least one outer coil conductor loop substantially encloses a first surface in which the at least one inner coil conductor loop is disposed. The second surface enclosed by the inner coil is parallel to the first surface, preferably lying in the first surface. In particular, the conductor track of the transmitter coil 17 in FIG. 4 runs along a first outer contour of a first circular ring segment and thus forms a
Leiterschleife. Jede der Leiterbahnen der Empfängerspulen 18 verläuft innerhalb des ersten Kreisringsegments und ist aus kreisförmigen Leiterbahnabschnitten gebildet. Alternativ sind die Leiterbahnabschnitte sinusförmig ausgebildet. Conductor loop. Each of the tracks of the receiver coils 18 extends within the first annulus segment and is formed of circular trace portions. Alternatively, the conductor track sections are sinusoidal.
Jeweils an einem Punkt, in welchem die Empfängerspulen 18 eine gedachte zweite Außenkontur eines gedachten Kreisringsegments, der innerhalb und vorzugsweise konzentrisch zu dem ersten Kreisringsegment liegt, berührt, macht die Empfängerspule einen Knick analog zu den Reflexionsgesetzen der geometrischen Optik, sodass die beiden Winkel zwischen Leiterbahn der Empfängerspule 18 und der zweiten Außenkontur auf beiden Seiten des Knicks betragsmäßig gleich ist. Somit ist die Sinusförmigkeit eines empfangenen elektrischen Spannungssignals in der Empfängerspule 18 sichergestellt. In each case at a point in which the receiver coils 18 touches an imaginary second outer contour of an imaginary circular segment which is within and preferably concentric with the first circular segment, the receiver coil makes a kink analogous to the laws of reflection of the geometric optics, so that the two angles between conductor the receiver coil 18 and the second outer contour is equal in magnitude on both sides of the bend. Thus, the sinusoidality of a received electric voltage signal in the receiver coil 18 is ensured.
Die Senderspule 17 wird mittels des Kontaktbereichs 19 mit einer elektrischen Wechselspannung mit einer Frequenz von, vorzugsweise einigen Megahertz, besonders bevorzugt 5 MHz, beaufschlagt und zwar derart, dass sich in dem Kreisringabschnitt ein elektromagnetisches Wechselfeld im Wesentlichen senkrecht zu der von der Leiterschleife umschlossenen Fläche, hier also senkrecht zur Bildebene, ausbildet. Dadurch wiederum wird eine elektrische Spannung in den Leiterbahnen der Empfängerspule 18 induziert, da die von den Leiterbahnen der Empfängerspule 18 umschlossenen Flächen parallel zu der umschlossenen Fläche der Leiterbahn der Senderspule 17 liegen. Die The transmitter coil 17 is acted upon by means of the contact region 19 with an electrical alternating voltage having a frequency of, preferably a few megahertz, particularly preferably 5 MHz, in such a way that in the circular ring section an electromagnetic alternating field substantially perpendicular to the area enclosed by the conductor loop, here so perpendicular to the image plane, trains. This in turn induces an electrical voltage in the conductor tracks of the receiver coil 18, since the surfaces enclosed by the conductor tracks of the receiver coil 18 lie parallel to the enclosed surface of the conductor track of the transmitter coil 17. The
Empfängerspulen 18 sind also induktiv an die Senderspule 17 gekoppelt. Receiver coils 18 are thus inductively coupled to the transmitter coil 17.
Die Spulen 17, 18 und der Magnetfeldmanipulator 10 sind vorzugsweise derart zueinander angeordnet und dimensioniert, dass ein Amplitudenverhältnis zwischen angelegter Wechselspannung und induzierter Wechselspannung in der Empfängerspule 18 schwenkwinkelabhängig in einem Wertebereich zwischen -1 und +1, vorzugsweise zwischen -0,3 und +0,3 liegt. In Abhängigkeit von dem Schwenkwinkel α variiert das Amplitudenverhältnis von der Wechselspannung der Senderspule 17 zur induzierten Wechselspannung der Empfängerspule 18, also zumindest zwischen -1 und +1, vorzugsweise zwischen -0,3 und +0,3. The coils 17, 18 and the magnetic field manipulator 10 are preferably arranged and dimensioned relative to one another such that an amplitude ratio between applied alternating voltage and induced alternating voltage in the receiver coil 18 is dependent on the pivoting angle in a value range between -1 and +1, preferably between -0.3 and +0 , 3 is. Depending on the swivel angle α, the amplitude ratio varies from the AC voltage of the transmitter coil 17 to the induced AC voltage of the receiver coil 18, that is, at least between -1 and +1, preferably between -0.3 and +0.3.
Wichtig ist auch, dass der Magnetfeldmanipulator 10 und/oder die Leiterbahn der Empfangsspule 18 derart geformt und angeordnet sind, dass das Amplitudenverhältnis zwischen der Wechselspannung der Senderspule 17 und der induzierten Wechselspannung der Empfängerspule 18 sinusförmig ist. Um dies zu erreichen ist, wie hier anhand von Figur 4 dargestellt, die zumindest eine Leiterschleife der zumindest einen Empfängerspule 18 aus sinusförmigen und/oder kreisförmigen Leiterbahnabschnitten zusammengesetzt. It is also important that the magnetic field manipulator 10 and / or the conductor track of the receiving coil 18 are shaped and arranged such that the Amplitude ratio between the AC voltage of the transmitter coil 17 and the induced AC voltage of the receiver coil 18 is sinusoidal. In order to achieve this, as shown here with reference to FIG. 4, the at least one conductor loop of the at least one receiver coil 18 is composed of sinusoidal and / or circular conductor track sections.
Durch Vergleichen der beiden Wechselspannungen, insbesondere durch By comparing the two AC voltages, in particular by
Demodulation der induzierten Wechselspannung mit der Wechselspannung der Senderspule 17, wird auf ein Betrag und eine Phase der Kopplung geschlossen. Der Betrag variiert insbesondere kontinuierlich mit dem Schwenkwinkel a, sodass beliebige Schwenkwinkel α erfassbar sind. Vorzugsweise sind die SenderspuleDemodulation of the induced AC voltage with the AC voltage of the transmitter coil 17, is closed to an amount and a phase of the coupling. The amount varies in particular continuously with the swivel angle a, so that any swivel angle α can be detected. Preferably, the transmitter coil
17 und die zumindest eine Empfängerspule 18 derart eingerichtet, dass die Phasenlage zueinander 0° oder 180° beträgt. Mithilfe der Arkustangens-Funktion wird, insbesondere bei drei Empfängerspulen 18, welche vorzugsweise einen Phasenversatz von 120° aufweisen, auf den Schwenkwinkel α geschlossen. 17 and the at least one receiver coil 18 is set up in such a way that the phase angle relative to one another is 0 ° or 180 °. With the aid of the arctangent function, in particular with three receiver coils 18, which preferably have a phase offset of 120 °, the angle of oscillation α is closed.
Vorzugsweise weist die Empfängerspule 18 zumindest einen linkslaufenden und zumindest einen rechtslaufenden Leiterbahnabschnitt auf, in welchen, bei Anlegen eines externen elektromagnetischen Wechselfeldes, stets entgegen gerichtete Felder ausgebildet sind. Insbesondere ist jede der Leiterbahnen derart verdreht, dass sie in der Querschnittsebene achtähnlich ausgebildet ist. Eine derartige Spule hat den Vorteil, dass externe Störmagnetfelder, insbesondere homogene externe Störmagnetfelder, in beiden Leiterbahnabschnitten der Spule, also in dem rechtslaufenden Abschnitt und in dem linkslaufenden Abschnitt, jeweils gleich große elektrische Störspannungen in entgegengesetzte Preferably, the receiver coil 18 has at least one left-handed and at least one clockwise-running conductor track section, in which, when an external alternating electromagnetic field is applied, oppositely directed fields are always formed. In particular, each of the conductor tracks is twisted such that it is designed to be eight-similar in the cross-sectional plane. Such a coil has the advantage that external interference magnetic fields, in particular homogeneous external interference magnetic fields, in both conductor track sections of the coil, ie in the right-hand section and in the left-running section, respectively equal electrical interference voltages in opposite
Richtungen induzieren, sodass die resultierende gesamte elektrische Induce directions, so that the resulting entire electrical
Störspannungen über die gesamte Empfängerspule null ist und die Erfassung eines Schwenkwinkels α mit einer derartigen Spule nicht gestört ist. Die Noise voltage across the entire receiver coil is zero and the detection of a pivot angle α is not disturbed with such a coil. The
Leiterbahnen der Empfängerspulen 18 sind also derart angeordnet, dass die in einem Bereich von einer ersten Leiterschleife 20 der jeweiligen EmpfängerspuleConductor tracks of the receiver coils 18 are thus arranged such that in a region of a first conductor loop 20 of the respective receiver coil
18 umschlossene Fläche genauso groß ist wie die von einer oder mehreren anderen zweiten Leiterschleifen 21 derselben jeweiligen Empfängerspule 18 umschlossenen Flächen, wobei die Windungsrichtung der ersten Leiterschleife 20 entgegengesetzt ist zu der Windungsrichtung der einen oder mehreren zweiten Leiterschleifen 21. Dazu überkreuzen sich die Leiterbahnen zumindest einmal. In dem Überkreuzungsbereich 22 besteht jedoch kein elektrischer Kontakt zwischen den sich kreuzenden Leiterbahnen. In der Figur 4 ist anhand der hervorgehobenen, strichlierten Empfängerspule 18 eine derartige erste Leiterschleife 20 in der linken Hälfte und eine entsprechende zweite 18 enclosed area is the same size as the one or more other second conductor loops 21 of the same respective receiver coil 18 enclosed areas, wherein the winding direction of the first conductor loop 20 is opposite to the winding direction of the one or more second conductor loops 21. For this purpose, at least intersect the interconnects once. In the crossover region 22, however, there is no electrical contact between the intersecting conductor tracks. In the figure 4 is based on the highlighted, dashed receiver coil 18, such a first conductor loop 20 in the left half and a corresponding second
Leiterschleife 21 in der rechten Hälfte dargestellt, wobei beide Leiterschleifen 20,Conductor loop 21 shown in the right half, wherein both conductor loops 20,
21 symmetrisch zueinander sind und somit gleichgroße Flächen umschließen, jedoch eine entgegengesetzte Windungsrichtung aufweisen. In einer derartigen Empfängerspule 18 werden von homogenen Feldern nur abschnittsweise elektrische Spannungen induziert. Die an dem Kontaktbereich 19 erfassbare elektrische Spannung ist jedoch null. Somit wird eine derartige Spule nicht von externen homogenen Magnetfeldern beeinflusst. 21 are symmetrical to each other and thus enclose the same size areas, but have an opposite winding direction. In such a receiver coil 18 of homogeneous fields are only partially induced electrical voltages. However, the detectable at the contact region 19 electrical voltage is zero. Thus, such a coil is not affected by external homogeneous magnetic fields.
Der in Figur 4 nicht dargestellte Magnetfeldmanipulator 10 überdeckt im gekoppelten Zustand der Kupplungselemente 5, 6 einen Bereich der Leiterplatte 15 und damit einen Bereich der Empfängerspule 18 sowie einen Bereich derThe magnetic field manipulator 10, not shown in FIG. 4, covers in the coupled state of the coupling elements 5, 6 a region of the printed circuit board 15 and thus a region of the receiver coil 18 as well as a region of the
Senderspule 17. Die jeweils benachbarten Bereiche sind nicht von dem Transmitter coil 17. The respective adjacent areas are not of the
Magnetfeldmanipulator 10 überdeckt, sondern von dem den Magnetic field manipulator 10 covered, but of the
Magnetfeldmanipulator 10 umgebenden Material, hier also dem Magnetic field manipulator 10 surrounding material, here so the
Kupplungsmaterial. Je nach elektrischer und/oder magnetischer Leitfähigkeit der jeweiligen Bereiche, ist ein auf die Empfängerspule 18 wirkendes magnetischesCoupling material. Depending on the electrical and / or magnetic conductivity of the respective regions, a magnetic force acting on the receiver coil 18
Wechselfeld in diesem Bereich entweder verstärkt oder abgeschwächt. Aufgrund dieser Beeinflussung, also der Verstärkung oder Abschwächung, der Alternating field in this area either strengthened or weakened. Because of this influence, so the gain or attenuation, the
Empfängerspulen 18, ist im Kontaktbereich 19 der Empfängerspulen 18 ein elektrisches Spannungssignal erfassbar. Mittels dieses Spannungssignals und der Auswerteeinrichtung, welche hier nicht dargestellt ist, ist ein Schwenkwinkel α ermittelbar, da das Spannungssignal aufgrund der Kreisförmigkeit der Receiver coils 18, an electrical voltage signal is detected in the contact region 19 of the receiver coils 18. By means of this voltage signal and the evaluation device, which is not shown here, a pivot angle α can be determined, since the voltage signal due to the circularity of the
Leiterbahn der Empfängerspule 18 schwenkwinkelabhängig ist. Wichtig ist, dass der Magnetfeldmanipulator 10 - relativ zu dem benachbarten Bereich, insbesondere relativ zu dem zweiten Kupplungselement 6 - eine andere elektrische und/oder magnetische Leitfähigkeit aufweist. Wichtig ist auch, dass die Empfängerspule 18 verschiedene Bereiche aufweist, in denen die Conductor of the receiver coil 18 is pivot angle dependent. It is important that the magnetic field manipulator 10 - relative to the adjacent region, in particular relative to the second coupling element 6 - has a different electrical and / or magnetic conductivity. It is also important that the receiver coil 18 has different areas in which the
Windungsrichtung zueinander entgegengesetzt ist. Somit ist eine Windungsrichtung opposite to each other. Thus, one is
Winkelmessanordnung 23 geschaffen und im Wesentlichen unabhängig von externen homogenen magnetischen Feldern und kann einen Schwenkwinkel α erfassen, insbesondere kontinuierlich erfassen. Wie aus den Figuren 1 bis 4 ersichtlich, ist also eine Winkelmessanordnung 23 geschaffen, zum Erfassen eines Schwenkwinkels α zwischen der Angular measuring arrangement 23 created and substantially independent of external homogeneous magnetic fields and can detect a swivel angle α, in particular continuously detect. As can be seen from FIGS. 1 to 4, therefore, an angle measuring arrangement 23 is provided for detecting a pivoting angle α between the
Längsmittelachse Ml eines Zugfahrzeugs 2 und der Längsmittelachse M2 eines mit dem Zugfahrzeug 2 durch eine insbesondere lösbare und eine Longitudinal center axis Ml of a towing vehicle 2 and the longitudinal center axis M2 of the towing vehicle 2 by a particular solvable and a
Schwenkachse A im Scheitelpunkt P des Schwenkwinkels α bildende Kupplung 4 gekoppelten Anhängers 3, wobei die Kopplung 4 ein mit dem Zugfahrzeug 2 verbundenes erstes Kupplungselement 5 und ein mit dem Anhänger 3 verbundenes zweites Kupplungselement 6 aufweist. Dabei ist der Kupplung 4 ein Messwertgeber 13 zum Erzeugen eines Magnetfelds und ein Messwertsensor 14 zum Erfassen des Magnetfelds zugeordnet. Außerdem ist eine in den Figuren nicht dargestellte Auswerteeinrichtung zum Bestimmen des Schwenkwinkels α in Abhängigkeit von dem durch den Messwertsensor 14 erfassten Magnetfeld. Pivot axis A at the apex P of the pivoting angle α forming coupling 4 coupled trailer 3, wherein the coupling 4 has a connected to the towing vehicle 2 first coupling element 5 and connected to the trailer 3 second coupling element 6. In this case, the coupling 4 is associated with a transducer 13 for generating a magnetic field and a measured value sensor 14 for detecting the magnetic field. In addition, an evaluation device, not shown in the figures, for determining the swivel angle α as a function of the magnetic field detected by the measured value sensor 14.
Außerdem sind vorzugsweise weitere elektronische Komponenten der In addition, preferably other electronic components of
Winkelmesseinrichtung 23, wie anwendungsspezifische integrierte Schaltungen (ASIC), Mikrocontroller und/oder weitere passive Bauelemente auf der Angle measuring device 23, such as application-specific integrated circuits (ASIC), microcontroller and / or other passive components on the
Leiterplatte 15 angeordnet und damit in die Kupplung 4 integriert. Die Circuit board 15 is arranged and thus integrated into the coupling 4. The
Datenschnittstelle zum Zugfahrzeug 2 und/oder Anhänger 3 zur Übertragung des ermittelten Schwenkwinkels α und vorzugsweise weiterer Daten der weiteren elektronischen Komponenten ist bevorzugt durch ein serielles Bussystem, besonders bevorzugt durch einen CAN-Bus, oder eine anderer digitale Data interface to the towing vehicle 2 and / or trailer 3 for transmitting the determined pivoting angle α and preferably further data of the further electronic components is preferably by a serial bus system, particularly preferably by a CAN bus, or another digital
Schnittstelle, besonders bevorzugt SENT, bereitgestellt. Alternativ oder zusätzlich ist eine Analogschnittstelle bereitgestellt. Interface, particularly preferably SENT provided. Alternatively or additionally, an analog interface is provided.
Unter einem Zugfahrzeug 2 ist hier ein in eine Fahrrichtung eines Zuggespanns 1 vorauseilendes Objekt gemeint und unter einem Anhänger 3 ein folgendes Objekt. Es ist also möglich die hier beschriebene Winkelmessanordnung 23 auch zwischen zwei Kraftfahrzeugen, insbesondere zum Abschleppen eines der Kraftfahrzeuge, oder zwischen zwei Anhängern, insbesondere bei A towing vehicle 2 here means an object leading in a direction of travel of a train 1 and a following object under a trailer 3. It is therefore possible the angle measuring arrangement 23 described here also between two motor vehicles, in particular for towing one of the motor vehicles, or between two trailers, in particular at
Zuggespannen mit mehreren Anhängern, zu schaffen. In letzterem Fall fungiert ein erster vorauseilender Anhänger als Zugfahrzeug 2 und ein zweiter, dem ersten Anhänger folgende Anhänger als Anhänger 3 im Sinne dieser Trains with several trailers to create. In the latter case, a first anticipatory trailer acts as a towing vehicle 2 and a second trailer following the first trailer acts as a trailer 3 in the sense of this
Beschreibung. Description.

Claims

Ansprüche claims
1. Winkelmessanordnung (23) zum Erfassen eines Schwenkwinkels (a) zwischen der Längsmittelachse (Ml) eines Zugfahrzeugs (2) und der 1. angle measuring arrangement (23) for detecting a pivot angle (a) between the longitudinal center axis (Ml) of a towing vehicle (2) and the
Längsmittelachse (M2) eines mit dem Zugfahrzeug (2) durch eine insbesondere lösbare und eine Schwenkachse (A) im Scheitelpunkt (P) des SchwenkwinkelsLongitudinal axis (M2) of one with the towing vehicle (2) by a particular releasable and a pivot axis (A) at the apex (P) of the pivot angle
(a) bildende Kupplung (4) gekoppelten Anhängers (3), wobei die Kupplung (4) ein mit dem Zugfahrzeug (2) verbundenes erstes Kupplungselement (5) und ein mit dem Anhänger (3) verbundenes zweites Kupplungselement (6) aufweist, mit einem der Kupplung (4) zugeordneten Messwertgeber (13) zum Erzeugen eines Magnetfelds, mit einem der Kupplung (4) zugeordneten Messwertsensor (14) zum Erfassen des Magnetfelds und mit einer Auswerteeinrichtung zum (a) forming coupling (4) coupled trailer (3), said coupling (4) having a towing vehicle (2) connected to the first coupling element (5) and connected to the trailer (3) second coupling element (6), with one of the clutch (4) associated with the transmitter (13) for generating a magnetic field, with a coupling (4) associated with the measured value sensor (14) for detecting the magnetic field and with an evaluation device for
Bestimmen des Schwenkwinkels (a) in Abhängigkeit von dem durch den Determining the pivoting angle (a) in dependence on the by the
Messwertsensor (14) erfassten Magnetfeld, dadurch gekennzeichnet, dass der Messwertgeber (13) als Senderspule (17) und der Messwertsensor (14) als Empfängerspule (18) beide an dem ersten oder beide an dem zweiten Measuring sensor (14) detected magnetic field, characterized in that the transmitter (13) as a transmitter coil (17) and the measured value sensor (14) as a receiver coil (18) both on the first or both on the second
Kupplungselement (5,6) angeordnet sind, und dass ein Magnetfeldmanipulator Coupling element (5,6) are arranged, and that a magnetic field manipulator
(10) an dem zweiten oder dem ersten Kupplungselement (6,5) angeordnet ist, der in Bezug auf die Schwenkachse (A) dem Messwertgeber (13) und dem Messwertsensor (14) zumindest im Wesentlichen axial gegenüberliegt. (10) is arranged on the second or the first coupling element (6, 5), which is at least substantially opposite to the measuring value transmitter (13) and the measured value sensor (14) with respect to the pivot axis (A).
2. Winkelmessanordnung (23) nach Anspruch 1, dadurch 2. angle measuring arrangement (23) according to claim 1, characterized
gekennzeichnet, dass der Magnetfeldmanipulator (10) in oder an einer Öse (8) oder einer Deichsel des zweiten Kupplungselements (6) angeordnet oder ausgebildet ist. in that the magnetic field manipulator (10) is arranged or formed in or on an eyelet (8) or a drawbar of the second coupling element (6).
3. Winkelmessanordnung (23) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetfeldmanipulator (10) durch eine Aussparung3. angle measuring arrangement (23) according to claim 1 or 2, characterized in that the magnetic field manipulator (10) through a recess
(11) oder mehrere Aussparungen (11) in dem ersten oder dem zweiten (11) or a plurality of recesses (11) in the first or the second
Kupplungselement (5,6) ausgebildet ist. Coupling element (5,6) is formed.
4. Winkelmessanordnung (23) nach einem der vorhergehenden 4. angle measuring arrangement (23) according to one of the preceding
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparung (11) des Claims, characterized in that the recess (11) of the
Magnetfeldmanipulators (10) mit einem elektrisch und/oder magnetisch isolierenden Material, insbesondere einem reibfesten Kunststoff und/oder einer Keramik aufgefüllt ist. Magnetic field manipulator (10) is filled with an electrically and / or magnetically insulating material, in particular a friction-resistant plastic and / or a ceramic.
5. Winkelmessanordnung (23) nach einem der vorhergehenden 5. angle measuring arrangement (23) according to one of the preceding
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Messwertgeber (13) un der Messwertsensor (14) sich entlang eines Umfangskreisabschnitts zur Schwenkachse (A) erstrecken. Claims, characterized in that the transmitter (13) and the measuring sensor (14) extend along a peripheral circle section to the pivot axis (A).
6. Winkelmessanordnung (23) nach einem der vorhergehenden 6. angle measuring arrangement (23) according to one of the preceding
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Umfangskreisabschnitt eine Zylinderinnenwand oder eine Zylinderaußenwand des ersten oder zweiten Kupplungselements (5,6) ist. Claims, characterized in that the peripheral circle section is a cylinder inner wall or a cylinder outer wall of the first or second coupling element (5,6).
7. Winkelmessanordnung (23) nach einem der vorhergehenden 7. angle measuring arrangement (23) according to one of the preceding
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Umfangskreisabschnitt eine Kugelinnenwand oder eine Kugelaußenwand des ersten oder zweiten Claims, characterized in that the circumferential circle section is a ball inner wall or a ball outer wall of the first or second
Kupplungselements (5,6) ist. Coupling element (5,6).
8. Winkelmessanordnung (23) nach einem der vorhergehenden 8. angle measuring arrangement (23) according to one of the preceding
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Messwertgeber (13) und/oder der Messwertsensor (14) mittels einer Schutzschicht (16) geschützt, insbesondere überdeckt sind. Claims, characterized in that the transmitter (13) and / or the measured value sensor (14) by means of a protective layer (16) are protected, in particular covered.
9. Winkelmessanordnung (23) nach einem der vorhergehenden 9. angle measuring arrangement (23) according to one of the preceding
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Messwertgeber (13) und der Messwertsensor (14) derart an der Kupplung (4) angeordnet sind, dass der Messwertsensor (14) mit dem Messwertgeber (13) induktiv koppelbar ist. Claims, characterized in that the measuring sensor (13) and the measured value sensor (14) are arranged on the coupling (4) such that the measured value sensor (14) can be inductively coupled to the measuring transducer (13).
10. Kupplung (4) mit einer Winkelmessanordnung (23), dadurch gekennzeichnet, dass die Winkelmessanordnung (23) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 ausgebildet ist. 10. Coupling (4) with an angle measuring arrangement (23), characterized in that the angle measuring arrangement (23) is designed according to one of claims 1 to 8.
11. Kupplung (4) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung (4) als eine Kugelkopfkupplung, Sattelkupplung, Bolzenkupplung und/oder Sattelkupplung ausgebildet ist. 11. Coupling (4) according to claim 10, characterized in that the coupling (4) is designed as a ball and socket coupling, fifth wheel, pin coupling and / or fifth wheel.
12. Zuggespann (1) mit einem Zugfahrzeug (2) und einem mit dem 12. train combination (1) with a towing vehicle (2) and one with the
Zugfahrzeug (2) durch eine insbesondere lösbare und eine Schwenkachse (A) im Scheitelpunkt (P) des Schwenkwinkels (a) bildende Kupplung (4) gekoppelten Anhänger (3), wobei die Kupplung (4) ein mit dem Zugfahrzeug (2) verbundenes erstes Kupplungselement (5) und ein mit dem Anhänger (3) verbundenes zweites Kupplungselement (3) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung (4) gemäß Anspruch 10 oder 11 gebildet ist. Traction vehicle (2) by a particular releasable and a pivot axis (A) at the apex (P) of the pivoting angle (a) forming the coupling (4) coupled trailer (3), wherein the coupling (4) connected to the towing vehicle (2) first Coupling element (5) and connected to the trailer (3) second coupling element (3), characterized in that the coupling (4) is formed according to claim 10 or 11.
13. Verfahren zum Erfassen eines Schwenkwinkels (a) zwischen der Längsmittelachse (Ml) eines Zugfahrzeugs (2) und der Längsmittelachse (M2) eines mit dem Zugfahrzeug (2) durch eine insbesondere lösbare und eine Schwenkachse (A) im Scheitelpunkt (P) des Schwenkwinkels (a) bildende Kupplung (4) gekoppelten Anhängers (3) mittels einer Winkelmessanordnung (23) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, mit folgenden Schritten: 13. A method for detecting a swivel angle (a) between the longitudinal center axis (Ml) of a towing vehicle (2) and the longitudinal center axis (M2) of the towing vehicle (2) by a particular releasable and a pivot axis (A) in the vertex (P) of Swivel angle (a) forming coupling (4) coupled trailer (3) by means of an angle measuring arrangement (23) according to one of claims 1 to 9, comprising the following steps:
- Erzeugen eines Magnetfeldes mittels des Messwertgebers (13), Generating a magnetic field by means of the transmitter (13),
- Erfassen des Magnetfeldes mittels des Magnetfeldsensors (14), und  - Detecting the magnetic field by means of the magnetic field sensor (14), and
- Bestimmen des Schwenkwinkels (a) mittels der Auswerteeinrichtung in  - Determining the pivot angle (a) by means of the evaluation in
Abhängigkeit von dem erfassten und durch den Magnetfeldmanipulator (10) beeinflussten Magnetfeld. Dependence on the detected and influenced by the magnetic field manipulator (10) magnetic field.
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