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DE102016209815A1 - Anhängerkupplung und Verfahren zur Knickwinkelerfassung sowie Foliensensor - Google Patents

Anhängerkupplung und Verfahren zur Knickwinkelerfassung sowie Foliensensor Download PDF

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DE102016209815A1
DE102016209815A1 DE102016209815.2A DE102016209815A DE102016209815A1 DE 102016209815 A1 DE102016209815 A1 DE 102016209815A1 DE 102016209815 A DE102016209815 A DE 102016209815A DE 102016209815 A1 DE102016209815 A1 DE 102016209815A1
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DE
Germany
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trailer
film sensor
sensor
coupling ball
coupling
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Withdrawn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
DE102016209815.2A
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English (en)
Inventor
Klaus Haskamp
Michael Klank
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ZF Friedrichshafen AG
Original Assignee
ZF Friedrichshafen AG
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Filing date
Publication date
Application filed by ZF Friedrichshafen AG filed Critical ZF Friedrichshafen AG
Priority to DE102016209815.2A priority Critical patent/DE102016209815A1/de
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60DVEHICLE CONNECTIONS
    • B60D1/00Traction couplings; Hitches; Draw-gear; Towing devices
    • B60D1/01Traction couplings or hitches characterised by their type
    • B60D1/06Ball-and-socket hitches, e.g. constructional details, auxiliary devices, their arrangement on the vehicle
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60DVEHICLE CONNECTIONS
    • B60D1/00Traction couplings; Hitches; Draw-gear; Towing devices
    • B60D1/58Auxiliary devices
    • B60D1/62Auxiliary devices involving supply lines, electric circuits, or the like

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)

Abstract

Anhängerkupplung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einer fahrzeugfest angeordneten Zugstange, die an ihrem freien Ende eine Kupplungskugel aufweist, wobei die Kupplungskugel wenigstens einen Sensor zur Winkelerfassung aufweist, wobei der wenigstens eine Sensor an der Kupplungskugel durch wenigstens einen Foliensensor gebildet ist, wobei der Foliensensor wenigstens zwei Spulen, insbesondere Planarspulen aufweist, die jeweils mittels Zuleitungen mit einer Kontakteinheit verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Zuleitungen eine Verzögerungsleitung aufweist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Anhängerkupplung für ein Kraftfahrzeug, wobei die Kupplungskugel wenigstens einen Sensor zur Winkelerfassung aufweist. Des Weiteren betrifft die Erfindung einen Foliensensor zur Verwendung an einer Anhängerkupplung sowie ein Verfahren zur Winkelerfassung zwischen Zugfahrzeug und Anhänger gemäß den Oberbegriffen der weiteren unabhängigen Ansprüche.
  • Eine Anhängerkupplung mit der Möglichkeit zur Winkelerfassung ist aus der DE 10 2013 213 663 A1 bekannt. Dort ist in der Kupplungskugel ein Foliensensor eingelassen, der zur Erfassung des Knickwinkels zwischen Zugfahrzeug und Anhänger arbeitet, wenn auf der Kupplungskugel die Kupplungskugelaufnahme des Anhängerfahrzeugs dreh- und schwenkbeweglich angeordnet ist. Der Sensor ist dabei als Foliensensor ausgeführt, wobei auf dem Foliensensor nebeneinander Sensoren in Spulenform angeordnet sind. Dadurch bedingt ergeben sich unterschiedliche Distanzen zwischen den Sensorspulen und den Kontakten, die zu einer Auswerteeinheit zur Ermittlung des Knickwinkels führen.
  • Vor diesem Hintergrund schafft die vorliegende Erfindung eine verbesserte Anhängerkupplung mit Knickwinkelerfassung mittels eines Foliensensors sowie eines Verfahrens zur Knickwinkelerfassung gemäß den unabhängigen Patentansprüchen. Bevorzugte Weiterbildungen der Anhängerkupplung sind in den Unteransprüchen und in der nachfolgenden Beschreibung angegeben.
  • Die Anhängerkupplung weist eine Zugstange auf, die an ihrem freien Ende eine Kupplungskugel trägt, wobei die Kupplungskugel wenigstens einen Sensor zur Winkelerfassung aufweist, um einen Winkel zwischen dem Kraftfahrzeug und einem Anhänger zu ermitteln, wenn eine Kupplungskugelaufnahme des Anhängers auf der Kupplungskugel drehbar gelagert und mittels eines Verschlussstücks auf der Kupplungskugel gesichert ist. Wenigstens ein Sensor ist dabei an der Kupplungskugel durch wenigstens einen Foliensensor gebildet. Die Anhängerkupplung ist insbesondere für ein Kraftfahrzeug vorgesehen.
  • Der erfindungsgemäße Foliensensor weist wenigstens zwei Spulen auf, die insbesondere als Planarspulen ausgebildet sind. Mittels Zuleitungen ist jede Spule jeweils mit einer Kontakteinheit verbunden, so dass eine elektrische Verbindung zwischen Spule und einer Auswerteelektronik gewährleistet ist, wenn die Kontakteinheit mit dieser verbunden ist. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass zumindest eine der Zuleitungen eine Verzögerungsleitung aufweist.
  • Der zuvor bereits als Streifen bzw. Kunststoffstreifen beschriebene Foliensensor trägt auf seiner Oberfläche wenigstens zwei oder mehrere Spulen, die vorzugsweise nebeneinander angeordnet sind. Jede der Spulen ist über Zuleitungen mit einer Kontakteinheit zur weiteren Verbindung mit einer Auswerteelektronik verbunden. Bevorzugt ist die Kontakteinheit auf dem Foliensensor, vorzugsweise an einem Ende des Foliensensors angeordnet. Für den Foliensensor ergibt sich somit eine zentrale Kontakteinheit, von der aus der Foliensensor mit einer Auswerteelektronik der Knickwinkelerfassung verbunden ist. Aufgrund der nebeneinander angeordneten Spulen ergibt sich eine unterschiedliche Entfernung der jeweiligen Spule zur zentralen Kontakteinheit. Mit anderen Worten sind die Zuleitungen der einzelnen Spulen zur zentralen Kontakteinheit unterschiedlich lang. Die Planarspulen weisen eine geringe Induktivität auf, so dass die Induktivität der Zuleitung in einem ähnlichen Größenordnungsbereich liegt, wie die Induktivität der Planarspulen selbst. Für die Kennlinie der jeweiligen Spulen, die die Induktivität in Relation zur Abstandsänderung abbildet, ergeben sich somit bei völlig gleichen Spulen unterschiedliche Kennlinien für die jeweiligen Spulen. Mit anderen Worten sind die Abstands-Kennlinien der einzelnen Planarspulen zueinander verschoben, welches, wie folgt dargestellt, nachteilig für die Knickwinkelerfassung ist. Die Knickwinkelberechnung basiert auf der kombinierten Auswertung der Kennlinien aller Spulen. Liegen die Kennlinien der jeweiligen Spule (mit Blick auf eine grafische Darstellung) nicht aufeinander, so ist es notwendig, dass für den jeweiligen Foliensensor ein Abgleich der Kennlinien der jeweiligen Spulen zueinander erfolgen muss. Mit anderen Worten müssen die Kennlinien der jeweiligen Spulen kalibriert werden, um mit dem Foliensensor ein optimales Ergebnis bei der Knickwinkelerfassung zu erzielen.
  • Bei der Auslegung und späteren Herstellung des Foliensensors kann dieser derart ausgelegt werden, dass eine separate Kalibrierung der Spulen nicht notwendig ist. Hierzu sind die erfindungsgemäßen Verzögerungsleitungen vorgesehen, die die Unterschiede aufgrund der unterschiedlichen Längen der Zuleitungen zur zentralen Kontakteinheit bedingten Laufzeiten ausgleichen. Hier macht sich die Erfindung das Funktionsprinzip von elektromagnetischen Verzögerungsleitungen zu Nutze. Hierbei ist aufgrund einer elektrischen Leitung oder einer äquivalenten Anordnung bestimmter Länge eine Verzögerung des elektrischen Signals ohne Signalumwandlung möglich. Auf der Leitung/Struktur breitet sich eine leitungsgebundene, elektromagnetische Welle aus. Die geometrische Länge kann dabei wesentlich geringer als die elektrisch zur Signalverzögerung wirksame Länge sein. Basierend auf diesen technischen Gegebenheiten werden die Verzögerungsleitungen zwischen Spule und zentraler Kontakteinheit derart ausgelegt, dass sich für jede der unterschiedlichen Spulen und der zentralen Kontakteinheit eine exakt gleiche Laufzeit ergibt.
  • In vorteilhafter Weise befinden sich somit neben den Spulen die Kontakteinheit und die Zuleitungen als Leiterbahnen auf dem Foliensensor. Die Kontakteinheit ist dabei vorzugsweise an einem Ende des Foliensensors angeordnet.
  • Bevorzugt sind die Verzögerungsleitungen ebenfalls auf dem Foliensensor angeordnet. Die Verzögerungsleitung kann dabei auf der Folie, vorzugsweise ein Kunststoffstreifen, mäanderförmig zwischen Spule und Zuleitung angeordnet sein. Dabei kann die Verzögerungsleitung direkt an die Spule anschließen und dann in die herkömmliche Zuleitung übergehen. Alternativ kann die Verzögerungsleitung auch an einem geeigneten Bereich in die Zuleitung eingesetzt werden, indem die Zuleitung unterbrochen wird und die Verzögerungsleitung zwischen den sich auftuenden Enden eingearbeitet ist.
  • Bevorzugt besteht die Verzögerungsleitung aus einem Dielektrikum oder einem ferromagnetischen Material. Gemäß dem oben genannten Funktionsprinzip der elektromagnetischen Verzögerungsleitung bewirkt ein Dielektrikum mit einer Dielektrizitätszahl > 1 einen sogenannten Verkürzungsfaktor. Bei einem ferromagnetischen Material mit einer Permeabilität > 1 wird ebenfalls eine Verkürzung bewirkt. Die unterschiedlichen Längen der Zuleitung können somit ausgeglichen werden.
  • In einer alternativen Ausführung kann die Verzögerungsleitung auch aus diskreten Induktivitäten und Kapazitäten aufgebaut sein. Durch die geringe erforderliche Signalbandbreite bei der Erfassung des Knickwinkels können hierdurch hohe Laufzeiten erreicht werden, ebenfalls um einen Laufzeitenunterschied aufgrund unterschiedlich langer Zuleitungen auszugleichen.
  • In einer weiteren Alternative können die Verzögerungsleitungen auch Resonatoren enthalten bzw. aus diesen bestehen. Aufgrund des erforderlichen schmalen Frequenzbandes kann auch somit eine entsprechende Verzögerung zum Ausgleich der unterschiedlichen Längen der Zuleitungen erreicht werden.
  • Bevorzugt können auch die vorgenannten Maßnahmen kombiniert werden. Die Verzögerungsleitung kann somit aus einer Kombination von zumindest zwei der vorgenannten Merkmale bestehen.
  • Die Erfindung betrifft des Weiteren einen Foliensensor zur Verwendung an einer Anhängerkupplung, insbesondere an der Kupplungskugel der Anhängerkupplung, wie zuvor beschrieben, wobei der Foliensensor in oder an einem Ringkörper angeordnet sein kann. Es kann ein Ringkörper vorgesehen sein, der in eine Nut an der Kupplungskugel eingesetzt wird. In vorteilhafter Weise kann so der Foliensensor in den Ringkörper im Sinne einer Vormontage eingelegt und befestigt werden, um in einem weiteren Schritt in einer konzentrisch zur Längsachse der Kupplungskugel verlaufenden Nut eingesetzt zu werden. Es ergibt sich damit eine einfache Möglichkeit der Montage eines Foliensensors in einer bzw. an einer Kupplungskugel einer Anhängerkupplung, so dass der Foliensensor vor, während oder nach der Montage nicht beschädigt wird. Bevorzugt ist der Ringkörper aus einem Kunststoff gebildet, wobei der Ringkörper vorteilhafterweise Dimensionen aufweist, so dass nach Einsetzen des Ringkörpers in die Nut der Kupplungskugel eine kugelige nahtlose Oberfläche in Einheit mit der Kupplungskugel entsteht.
  • Der Foliensensor ist im nicht verbauten Zustand nach Art eines flachen bzw. ebenen Papier- oder Kunststoffstreifens ausgebildet. Die Dicke der Folie beträgt vorzugsweise etwa 0,1–1mm. Der Foliensensor ist somit flexibel in dem Sinne, dass die Folie bzw. der Folienstreifen rings um einen Zylinder oder die Kupplungskugel anlegbar ist und diesen zumindest teilweise, vorzugsweise ganz, umschließt. Die Folie mit aufgebrachtem Sensormaterial ergibt den eigentlichen Foliensensor. Die Folie stellt ein Trägermaterial dar, auf welches ein Sensormaterial z.B. aus Metall angeordnet ist. Als Metalle eignen sich z.B. Kupfer, Silber, Gold, Aluminium oder Derivate aus Legierungen dieser Metalle. Insbesondere kann das Trägermaterial ein Kunststoffträger aus MID-fähigem Kunststoffmaterial sein, auf dem elektrische Leitungen beispielsweise mittels des LDS-Verfahrens (Laser Direkt Strukturierung) aufgebracht sind. Alternativ können die elektrischen Leitungen auch mittels MID-Heißprägen aufgeprägt werden. MID ist die Kurzform für Molded Interconnect Device (englisch für Spritzgegossene Schaltungsträger). Mit MID werden elektronische Bauteile bezeichnet, bei denen metallische Leiterbahnen auf spritzgegossene Kunststoffträger aufgetragen sind.
  • Über den wenigstens einen Foliensensor ist die Verdrehung der Kupplungskugelaufnahme relativ zu der Kupplungskugel um eine Drehachse bzw. die Hochachse der Kugel erfassbar, wenn die Kupplungskugelaufnahme auf der Kupplungskugel positioniert ist (Anhänger an Zugfahrzeug angekuppelt), wobei mittels des Foliensensors die Position des Verschlussstücks relativ zu der Kupplungskugel erfassbar ist. Dabei werden nichtmetallische Freiräume zwischen Kupplungskugel und der darauf gekoppelten Kupplungskugelaufnahme des Anhängers detektiert. Die Drehung der Freiräume der Kupplungskugelaufnahme, auch Zugmaul genannt, in Relation zur am Zugfahrzeug feststehenden Anhängerkupplung bzw. der Kupplungskugel wird erfasst und daraus der Knickwinkel errechnet. Dieses ist ausführlich aus der DE 10 2013 213 663 A1 zu entnehmen, die somit vollumfänglich Teil dieser Anmeldung ist.
  • Bevorzugt ist der Foliensensor derart ausgebildet, dass dieser wenigstens zwei hintereinander angeordnete Spulen aufweist. Der Foliensensor ist damit wie eine mehrlagige Platine bzw. Leiterplatte aufgebaut, wobei die Spulen voneinander separiert und elektrisch isoliert mit gleicher Wirkungsrichtung direkt hintereinander angeordnet sind. Direkt hintereinander bedeutet dabei, dass die Spulen mit ihrem Mittelpunkt bzw. Spulenkern annähernd, vorzugsweise genau hintereinander liegen. Mit anderen Worten liegen die Spulen annähernd, vorzugsweise genau deckungsgleich hintereinander. Die Spulen weisen damit die gleiche Wirkungsrichtung auf und es erhöht sich damit deren Wirkung. Die resultierende Induktivität des Foliensensors erhöht sich bei Reihenschaltung vorteilhafter Weise aus den Einzelinduktivitäten der hintereinander liegenden Spulen als Summe der Einzelinduktivitäten. Hinzu kommen noch die Koppelinduktivitäten zwischen den Spulen. Das sich ausbildende magnetische Feld ist damit robuster als bei einer einzelnen Spule. Ein weiterer Vorteil ergibt sich in Form eines geringeren elektrischen Stromes zum Betrieb des Sensors durch die größere Induktivität. Durch den geringeren Strom ist die Störanfälligkeit mit Blick auf die elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) gegenüber einem Sensor mit nur einer Spule deutlich herabgesetzt.
  • Der Foliensensor ist vorzugsweise als induktiver, kapazitiver oder resistiver Sensor ausgebildet.
  • Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zur Bestimmung eines Winkels zwischen Zugfahrzeug und Anhänger, wobei das Zugfahrzeug eine Anhängerkupplung für ein Kraftfahrzeug aufweist, mit einer fahrzeugfest angeordneten Zugstange, die an ihrem freien Ende eine Kupplungskugel aufweist, und eine Kupplungskugelaufnahme des Anhängers, die auf der Kupplungskugel um deren Hochachse drehbar und schwenkbar gelagert und mittels eines Verschlussstücks auf der Kupplungskugel gesichert ist, wobei die Kupplungskugel wenigstens einen Sensor zur Winkelerfassung aufweist. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass wenigstens ein sich zwischen Kupplungskugel und Kupplungskugelaufnahme und/oder Verschlussstück befindlicher Freiraum mittels der vorgenannten Anhängerkupplung oder eines Foliensensors erfasst werden kann.
  • Bevorzugt wird der wenigstens eine Freiraum durch wenigstens zwei nebeneinander auf den Foliensensor aufgebrachte Spulen erfasst, die über Zuleitungen mit einer Auswerteeinrichtung verbunden sind, wobei durch eine Verzögerungsleitung in wenigstens einer Zuleitung, ausgebildet zwischen den Spulen und der Auswerteeinheit, ein Ausgleich von Laufzeiten zwischen Spule und Auswerteeinheit bewirkt wird.
  • Bevorzugt wird durch die Auswerteeinrichtung der Abstand des wenigstens einen Foliensensors oder der Planarspulen zur Kupplungskugelaufnahme erfasst, und durch das Auswerten aller Abstände über die Lagen der Spulen in Relation zur Anordnung der Planarspulen der Verdrehwinkel β und/oder der Knickwinkel α erfasst.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen:
  • 1 eine schematische Seitenansicht einer Anhängerkupplung,
  • 2 eine Unteransicht der aus 1 ersichtlichen Kupplungskugelaufnahme ohne Kupplungskugel,
  • 3 eine teilweise geschnitten dargestellte Seitenansicht der Kupplungskugel ohne Kupplungskugelaufnahme, mit Foliensensor und Kapselmittel bzw. mit Kunststoffträger,
  • 4 eine schematische Schnittansicht der Anhängerkupplung entlang der aus 1 ersichtlichen Schnittlinie A-A mit Foliensensor,
  • 5 einen ersten Foliensensor,
  • 6 einen erfindungsgemäßen Foliensensor,
  • 7 ein erstes Diagramm zu einem Foliensensor,
  • 8 ein zweites Diagramm zu einem erfindungsgemäßen Foliensensor.
  • Aus den 1 bis 4 sind unterschiedliche Darstellungen und Teildarstellungen einer Anhängerkupplung 1 gemäß einer Ausführungsform ersichtlich, wobei eine Kupplungskugelaufnahme 2 auf eine Kupplungskugel 3 einer gekrümmten Zugstange 4 aufgesetzt ist. Die nach oben weisende Kupplungskugel 3 ist an einem freien Ende der Zugstange 4 vorgesehen und insbesondere einstückig mit dieser ausgebildet. Ferner ist die Zugstange 4 starr mit einem hinteren Querträger 5 eines Zugfahrzeugs verbunden, und die Kupplungskugelaufnahme 2 ist fest mit einem vorderen Ende einer Deichsel 6 eines Anhängerfahrzeugs verbunden. Damit die Kupplungskugelaufnahme 2 nicht unbeabsichtigt von der Kupplungskugel 3 abgehoben werden kann, umfasst die Kupplungskugelaufnahme ein Verschlussstück 7, welches durch Betätigen eines Hebels 8 mit der Kupplungskugel 3 zur Anlage gebracht werden kann. Das Verschlussstück 7 sichert die Kupplungskugelaufnahme 2 formschlüssig an der Kupplungskugel 3 und ist zusätzlich gegen diese mittels einer schematisch angedeuteten Feder 9 gespannt. Die Kupplungskugelaufnahme 2 und das Verschlussstück 7 bilden zusammen eine die Kupplungskugel 3 umschließende Kugelpfanne 10 (siehe 2), welche auf der Kupplungskugel 3 drehbar gelagert ist.
  • In die Kupplungskugel 3 ist eine um eine Drehachse 11 umlaufende Ringnut 12 eingebracht, die in einer senkrecht zur Drehachse 11 ausgerichteten Ebene 13 verläuft, in welcher vorzugsweise der Mittelpunkt 14 der Kupplungskugel 3 liegt. Die auch als Hochachse bezeichnete Drehachse 11 verläuft insbesondere parallel zu einer Hochachse des Zugfahrzeugs. Bevorzugt schneidet die Drehachse 11 auch eine Mittellängsachse 20 des Zugfahrzeugs. In der Ringnut 12 ist rings der Drehachse 11 ein Ringkörper 27 angeordnet. Dieser beinhaltet einen oder mehrere konzentrisch um die Drehachse 11 angeordnete Foliensensoren, wobei in 4 zwei Foliensensoren auf den Umfang der Kupplungskugel ausgebildet sind.
  • 3 zeigt die Kupplungskugel mit einem Foliensensor 15, der in einem Ringkörper 27 bzw. Kapselmittel 25 eingebettet ist und in der Ringnut 12 an der Kupplungskugel 3 anliegt. Der Foliensensor wird durch einen Kunststoffträger 15 ausgebildet. Die sich radial von der Drehachse 11 weg erstreckende Messrichtung jedes Foliensensors 15 schließt mit der Mittellängsachse 20 einen definierten Abstand L ein, der für jeden Foliensensor 15 unterschiedlich ist. Für einen der Sensoren 15 ist der Messwinkel ß in 4 dargestellt.
  • In einer auf die Drehachse 11 bezogenen Umfangsrichtung 24 ist das Verschlussstück 7 durch Seitenränder 16 und 17 begrenzt, die jeweils nach außen abgerundet sind. Dadurch ergeben sich im Bereich der Seitenränder 16 und 17 Freiräume 18 und 19, die mittels der Sensoren 15 erfasst werden können. Da die Position bzw. Lage ψi der Sensoren 15 bzw. Spulen 26 bekannt sind, ist durch Ermitteln derjenigen Sensoren, welche die Freiräume erfassen, auch die Lage der Freiräume und deren Abstände L zu den Sensoren 15 und somit der Verdrehwinkel β bzw. der Knickwinkel α bekannt. Die Lage jedes Freiraums wird dabei insbesondere in Form eines Verdrehwinkels ß angegeben.
  • Wird ein und derselbe Freiraum von mehreren, beispielsweise von zwei benachbarten der Sensoren 15 bzw. Spulen 26 erfasst, ist zur Ermittlung des Verdrehwinkels ß bzw. Knickwinkels α auch eine mathematische Approximation möglich.
  • Für die Bestimmung der Lage der Freiräume werden die Foliensensoren 15 mit den Planarspulen 26 elektrisch mit einer Auswerteeinrichtung verbunden, die beispielsweise an der Zugstange 4 oder auch in der Kugel 3 selbst angeordnet sind. Die Auswerteeinrichtung erfasst den Abstand des jeweiligen Foliensensors 15 bzw. der Planarspulen 26 zur Kupplungskugelaufnahme. Durch Auswerten aller Abstände ergeben sich die Lagen der Freiräume 18 und 19 und hieraus in Relation zur Anordnung der Planarspulen der Knickwinkel α, der zwischen der Längsachse 20 des Zugfahrzeugs und der Längsachse 21 des Anhängerfahrzeugs eingeschlossen wird. Es ist auch denkbar, andere Freiräume zu erfassen und hierüber den Knickwinkel zu bestimmen.
  • Die gestrichelte Linie 23 kennzeichnet eine Referenzlage, von der aus der Knickwinkel α bestimmt wird. Insbesondere fällt die Linie 23 mit der Längsachse 20 zusammen und kennzeichnet somit den nicht ausgelenkten Zustand des Anhängerfahrzeugs, d.h. α = 0°. Der Winkel α repräsentiert auch die Position und/oder den Verdrehwinkel des Verschlussstücks 7. Insbesondere ergibt sich der Winkel α aus dem arithmetischen Mittel derjenigen Verdrehwinkel, die für die Freiräume 18 und 19 ermittelt worden sind. Ist der für den Freiraum 18 erfasste Verdrehwinkel β1 und der für den Freiraum 19 erfasste Verdrehwinkel β2, so ergibt sich der Winkel α beispielsweise zu: α = (β1 + β2)/2.
  • Die 5, 6 zeigen schematisch einen nicht eingebauten Foliensensor mit unterschiedlich ausgebildeten Planarspulen. In 5 und 6 sind drei in Längsrichtung der Folie nebeneinander angeordnete Planarspulen 26a, 26b dargestellt. Diese verlaufen etwa mittig entlang der Längsachse 15b der Folie 15a, zumindest aber parallel zu dieser. Die jeweiligen Spulen 26a, 26b sind mit je zwei aus Leiterbahnen gebildeten Zuleitungen ZL verbunden, wobei eine strichliniert gezeigte Leiterbahn vom Mittelpunkt der Spule ausgeht und wobei die durchgehend gezeigte Leiterbahn mit dem äußeren Ende der Spule verbunden ist. Die Leiterbahnen werden von der Kupplungskugel 3 über eine Versorgungsbohrung 4a mit der Auswerteeinrichtung 22 verbunden.
  • 5 zeigt Planarspulen 26a, die wie eine archimedische Spirale ausgebildet ist. Die 6 zeigt Planarspulen 26b, die wie eine eckige bzw. rechteckige, hier sogar quadratisch ausgebildete archimedische Spirale ausgebildet ist.
  • Bei beiden Ausführungen gemäß der 5 und 6 ist erkennbar, dass die Spulen von dem Ende 15e der Folie 15a unterschiedlich beabstandet sind. Bei 5 verlaufen die Leiterbahnen bzw. Zuleitungen von den Spulen direkt zum Ende 15e der Folie 15a. Durch die unterschiedlichen Abstände ergeben sich durch die verschieden langen Zuleitungen Laufzeitenunterschiede, die sich grafisch bei Abhängigkeit der Induktivität von der Abstandsänderung in unterschiedlichen nicht deckungsgleichen Kennlinien darstellen. Diese sind in 7 dargestellt.
  • Bei 6, die eine erfindungsgemäße Folie zeigt, verlaufen die Zuleitungen ZL 1 der Spule 26b.1 direkt bis zum Ende 15e der Folie 15a. In den Zuleitungen ZL2, ZL3 von den Spulen 26b.2, 26b.3 zum Ende 15e befinden sich unterschiedliche Verzögerungsleitungen VZ2 und VZ3. Diese sind derart abgestimmt, dass alle Spulen 26b mit ihren jeweiligen Zuleitungen eine gleiche Laufzeit bis zum Ende 15e der Folie 15 aufweisen. Dieses äußert sich in aufeinander liegenden Kennlinien aller Spulen 26b des Foliensensors 15, wie gezeigt in 8.
  • Es versteht sich, dass die vorstehend genannten Merkmale der Erfindung nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Anhängerkupplung
    2
    Kupplungskugelaufnahme
    3
    Kupplungskugel
    4
    Zugstange
    4a
    Versorgungsbohrung
    5
    hinterer Querträger des Zugfahrzeugs
    6
    Deichsel des Anhängerfahrzeugs
    7
    Verschlussstück
    8
    Hebel
    9
    Feder
    10
    Kugelpfanne
    11
    Drehachse, Hochachse der Kupplungskugel
    12
    Ringnut
    13
    Ebene
    14
    Mittelpunkt der Kupplungskugel
    15
    Foliensensor
    15a
    Folie, Kunststoffträger
    15b
    Längsachse des Foliensensors
    16
    Seitenrand des Verschlussstücks
    17
    Seitenrand des Verschlussstücks
    18
    Freiraum
    19
    Freiraum
    20
    Längsachse des Zugfahrzeugs
    21
    Längsachse des Anhängerfahrzeugs
    22
    Auswerteeinrichtung
    23
    Linie
    24
    Umfangsrichtung
    25
    Kapselmittel
    26a.1
    Spule, Planarspule
    26a.2
    Spule, Planarspule
    26a.3
    Spule, Planarspule
    26b.1
    Spule, Planarspule
    26b.2
    Spule, Planarspule
    26b.3
    Spule, Planarspule
    27
    Ringkörper
    α
    Knickwinkel / Position des Verschlussstücks
    β
    Messwinkel, Verdrehwinkel
    L
    Abstand
    ZL1
    Zuleitung
    ZL2
    Zuleitung
    ZL3
    Zuleitung
    VZ2
    Verzögerungsleitung
    VZ3
    Verzögerungsleitung
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102013213663 A1 [0002, 0016]

Claims (13)

  1. Anhängerkupplung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einer fahrzeugfest angeordneten Zugstange (4), die an ihrem freien Ende eine Kupplungskugel (3) aufweist, wobei die Kupplungskugel (3) wenigstens einen Sensor (15) zur Winkelerfassung aufweist, wobei der wenigstens eine Sensor an der Kupplungskugel (3) durch wenigstens einen Foliensensor (15) gebildet ist, wobei der Foliensensor wenigstens zwei Spulen (26), insbesondere Planarspulen (26) aufweist, die jeweils mittels Zuleitungen mit einer Kontakteinheit verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Zuleitungen eine Verzögerungsleitung aufweist.
  2. Anhängerkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontakteinheit auf dem Foliensensor, vorzugsweise an einem Ende des Foliensensors, angeordnet ist.
  3. Anhängerkupplung nach einem der Ansprüche von 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuleitungen als Leiterbahnen auf dem Foliensensor angeordnet sind.
  4. Anhängerkupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verzögerungsleitungen auf dem Foliensensor angeordnet sind.
  5. Anhängerkupplung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verzögerungsleitung aus einem Dielektrikum oder aus einem ferromagnetischem Material besteht.
  6. Anhängerkupplung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verzögerungsleitung aus diskreten Induktivitäten und Kapazitäten aufgebaut ist.
  7. Anhängerkupplung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verzögerungsleitung aus Resonatoren besteht.
  8. Anhängerkupplung nach einem der Ansprüche von 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Verzögerungsleitung aus einer Kombination von zumindest zwei der Merkmale nach den Ansprüchen 5 bis 7 besteht.
  9. Foliensensor zur Verwendung an einer Anhängerkupplung, insbesondere an der Kupplungskugel der Anhängerkupplung, ausgebildet nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Foliensensor in oder an einem Ringkörper (27) angeordnet ist und der Ringkörper (27) aus einem Kunststoff gebildet ist.
  10. Foliensensor nach Anspruch 9, wobei der Foliensensor (15) wenigstens zwei hintereinander angeordnete Spulen aufweist, wobei der Foliensensor (15) als induktiver, kapazitiver oder resistiver Sensor ausgebildet ist.
  11. Verfahren zur Bestimmung eines Winkels zwischen Zugfahrzeug und Anhänger, wobei das Zugfahrzeug eine Anhängerkupplung für ein Kraftfahrzeug aufweist, mit einer fahrzeugfest angeordneten Zugstange (4), die an ihrem freien Ende eine Kupplungskugel (3) aufweist, und eine Kupplungskugelaufnahme (2) des Anhängers, die auf der Kupplungskugel (3) um deren Hochachse (11) drehbar gelagert und mittels eines Verschlussstücks (7) auf der Kupplungskugel (2) gesichert ist, wobei die Kupplungskugel (2) wenigstens einen Sensor (15) zur Winkelerfassung aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein sich zwischen Kupplungskugel (3) und Kupplungskugelaufnahme (2) und/oder Verschlussstück (7) befindlicher Freiraum (18, 19) mittels wenigstens einer Anhängerkupplung nach einem der Ansprüche von 1–8 oder eines Foliensensors (15) nach einem der Anspruch 9, erfasst wird.
  12. Verfahren zur Bestimmung eines Winkels zwischen Zugfahrzeug und Anhänger nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Freiraum (18, 19) durch wenigstens zwei auf dem Foliensensor (15) aufgebrachte Spulen (26) erfasst wird, die über Zuleitungen mit einer Auswerteeinrichtung (22) verbunden ist, wobei wenigstens eine Zuleitung eine Verzögerungsleitung aufweist.
  13. Verfahren zur Bestimmung eines Winkels zwischen Zugfahrzeug und Anhänger nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Auswerteeinrichtung (22) der Abstand L des wenigstens einen Foliensensors (15) oder der Planarspulen (26) zur Kupplungskugelaufnahme erfasst wird, und durch das Auswerten aller Abstände über die Lagen ψi der Spulen 26 in Relation zur Anordnung der Planarspulen (26) der Verdrehwinkel ß und/oder der Knickwinkel α erfasst wird.
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Verzögerungsleitung. Bearbeitungsstand: 8.3.2016 (abgerufen am 18.5.2017), Wikipedia, Die freie Enzyklopädie [online]. In: https://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Verzögerungsleitung&diff=prev&oldid=152298377 *

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