偏航角测量装置的制作方法

本发明涉及用于可分离的联接装置的偏航角测量装置，特别是用于第五轮联轴器的偏航角测量装置。

背景技术：

偏航角测量装置用于确定两车之间的相对偏航角，特别是牵引拖车单元的牵引车与半挂车之间的相对偏航角，其中，偏航角是与传动平面的法线的夹角。除其他外，相对偏航角的识别用于关键传动条件的识别和适当措施的实施。除其他外，在这种情况下，现有技术中已知的测量系统需要较大的安装空间，从而限制了牵引拖车单元的机动性。

技术实现要素：

因此，本发明的目的是提供一种仅具有较低空间需求的偏航角测量装置。

上述目的借助于根据权利要求1的偏航角测量装置和根据权利要求15的多用途车辆来实现。在从属权利要求、说明书和附图中披露了有益的特征或进一步的发展。

根据本发明，用于可分离的联接装置的偏航角测量装置，特别是用于第五轮联轴器的偏航角测量装置，包括传感器元件和测量装置，其中，传感器元件布置或可以布置在第一联接配件上，测量装置布置或可以布置在第二联接配件上，其中，第一联接配件设计成借助于联接装置安装，使得其可以相对于第二联接配件绕旋转轴线旋转，其中，传感器元件在测量装置中生成测量信号，该测量信号用于确定绕旋转轴线的偏航角。在这种情况下，可分离的联接装置是可联接的和不可联接的联接装置，其在联接状态下能够将牵引力从一个车辆部件传递到另一个车辆部件。特别地，该联接装置是尤其用于多用途车辆的半挂车中的第五轮联轴器。特别地，借助于联接装置连接的车辆部件可以由牵引车和拖车或半挂车形成或由两辆拖车形成。在这种情况下，特别地，可以通过联接装置传递的牵引力是使被拉动的车辆向前移动的力。第一联接配件或第二联接配件用于将两个待联接的车辆部件相互连接，使得拉力可以在它们之间传递。特别地，这两个联接配件可以通过拖车侧的主销和通过牵引车侧的联接元件形成(特别是通过牵引车侧的第五轮联轴器形成)。在这种情况下，决定性的因素是，两个联接配件中的一个布置或设计成布置在第一车辆部件上，而另一个联接配件布置或设计成布置在另一个车辆部件上。特别地，借助于联接装置安装的相对于第二联接配件旋转的第一联接配件所围绕的旋转轴线是确定偏航角的垂直轴线。偏航角测量装置的传感器元件是用于在测量装置中生成测量值的元件。换句话说，在测量装置中产生了由于与传感器元件的相互作用而产生的测量信号。在这种情况下，该测量值的生成优选无接触地进行，或者，优选通过传感器元件与测量装置之间的接触进行。例如，因此，传感器元件可以形成接触或偏转或发射例如可以在测量装置中检测到的信息载体，特别是诸如超声波或磁场的磁力线等非物理信息载体。在这种情况下，传感器元件间接地或直接地布置在第一联接配件上。传感器元件优选没有测量信号连接和/或能量连接，这意味着不存在测量信号和/或能量从传感器元件通过或进入传感器元件中所借助的连接。换句话说，这意味着传感器元件可以表示无源元件。因此，实现了尤其有故障保护的传感器元件。测量装置是偏航角测量装置的产生测量信号的元件，借助于该测量信号确定偏航角。在这种情况下，可以直接地或通过评估算法进行实际确定。这种评估算法可以使用数据处理系统方便地实现。该测量装置的特征尤其在于，它具有数据线或数据总线，可以借助于该数据线或数据总线从测量装置转发或传导测量信号。特别优选的是，测量装置表示仅接收的元件，因而其不发射信息载体而只是接收信息载体。换句话说，因此，测量装置优选是将信息载体转换成特别是模拟或数字电测量信号的测量信号的转换器。传感器元件和测量装置直接或间接布置在联接配件上会得到特别紧凑的偏航角测量装置。在示例性实施例中，例如，传感器元件可以由磁体形成，特别是由永磁体形成。在该示例性实施例中，测量装置可以具有另一个磁体，该磁体的排列特别是通过电位计来测量的。该实施例的优点在于，该示例性实施例未利用霍尔效应，因此可以测量时稳状态。在这种情况下，偏航角测量装置优选大体上布置在主销的下边缘与联接板的上边缘或主销的螺钉肩的下边缘之间延伸的空间或安装空间内。

第一联接配件和第二联接配件优选具有力传递表面，其中，力传递表面设计成沿出口方向和/或沿横向方向将力从第一联接配件传递到第二联接配件，并且其中，传感器元件和测量装置布置在力传递表面的外部，特别是力传递表面的上方和/或下方。在这种情况下，特别地，出口方向是两个联接配件将要移动以便它们可以彼此分离的方向。因此，在第五轮联轴器中，特别地，出口方向是主销将从保持或联接位置沿出口或入口开口的方向相对于第五轮联轴器板移动以便断开联接的方向。因此，出口方向特别优选是与入口方向相反的方向。另一方面，特别地，入口方向是车辆沿牵引方向行驶的方向。在这种情况下，特别地，牵引方向是在向前行驶期间牵引车移动的方向。在这种情况下，出口方向和入口方向优选大体上垂直于旋转轴线。在这种情况下，在本文中，“大体上垂直”是指出口方向或入口方向可以与旋转轴线形成80°至100°的角度。在这种情况下，横向方向大体上垂直于出口方向和旋转轴线。换句话说，这意味着横向方向是在向前直线行驶时确定借助于联接装置连接或将要连接的车辆的宽度的方向。因此，第一联接配件或第二联接配件的力传递表面是用于将牵引力从一个车辆部件传递到另一个车辆部件的那些表面。因此，特别地，力传递表面由可彼此建立接触的主销和联接封闭单元的表面形成。特别地，在这种情况下，在本发明的上下文中，力传递表面不是两个联接配件在入口方向上发生位移时(例如当刹车时)接触的表面。因此，特别地，第五轮联轴器的耐磨环不表示力传递表面。传感器元件和测量装置优选布置在这些力传递表面的外部，特别是在这些表面的上方或下方，其中，特别地，上方或下方涉及旋转轴线指向的方向。在这种情况下，在本文中，“布置在外部”是指它们既未布置在力传递表面上也未与其接触。因此，实现了在牵引过程中传感器元件和测量装置至少仅受到在牵引方向上要传递的力的轻微负载，从而可以实现偏航角测量装置的较长的使用寿命。为了节省安装空间，特别优选的是，测量装置布置在耐磨环上，和/或可以通过偏航角测量装置检测或测量偏航角。

测量装置有利地围绕旋转轴线在至少+89°至-89°的范围内延伸，优选在+45°至-45°的范围内延伸，并且特别优选在的+15°至-15°的范围内延伸。在这种情况下，该延伸角度的零点有利地在入口方向上或沿着入口方向。利用+89°到-89°的角度范围，能够实现特别大的测量范围，从而可以非常可靠地监测偏航角。利用至少为+45°至-45°的围绕旋转轴线的角度范围，确保了在急转弯道操纵时，特别是在调车操纵时，也可以检测偏航角。利用+15°到-15°的角度范围，实现的偏航角检测覆盖了特别关键的驾驶情况，而仅需要很小的空间。在这种情况下，特别地，角度范围是由测量装置在两侧围绕旋转轴线的角度。

传感器元件以旋转固定的方式有益地连接到或可以有益地连接到第一联接配件。替代地或额外地，测量装置以旋转固定的方式也连接到或也可以连接到第二配件。通过这种旋转固定的布置，特别是相对于旋转轴线(围绕其测量偏航角)或围绕所有可能的旋转轴线的布置，实现了不会发生传感器元件与第一联接配件或测量装置与第二联接配件之间的相对旋转，而这可能导致测量错误。特别优选的是，第一联接配件与传感器元件和/或第二联接配件与测量装置之间的连接设计为不可移动的，使得在联接配件之间既不会发生位移也不会发生旋转。由于不会发生磨料磨损，这确保了特别低磨损的连接。

传感器元件优选具有在垂直于旋转轴线的方向上和在第二联接配件的方向上突出的突出部。因此，可以实现特别节省空间的传感器元件，并且由此可以实现节省空间的偏航角测量装置。在这种情况下，突出部可以由凸耳、偏心体或者椭圆形或凸轮形的外部轮廓形成。该突出部优选布置在传感器元件上或第一联接配件上，使得在直线向前行驶时，其指向入口方向的方向或出口方向的方向。这使得能够进行特别简单的校准控制。

突出部有利地从至少在某些区域中相对于旋转轴线旋转对称的外表面延伸。由于外表面的旋转对称的构造，可以实现在转向或操纵移动的过程中不会在外观上或在其安装空间要求方面展现出任何外部变化。不言而喻的是，在这种情况下，旋转对称当然不包括突出部，因此，这种旋转对称仅涉及外表面的未由突出部形成的区域。在这种情况下，特别优选的是，外表面是绕旋转轴完全旋转对称的(特别地，除突出部以外)，因此实现了具有成本效益的制造。

第一联接配件优选是主销，其中，传感器元件是主销的一部分或由至少在某些区域包围(优选完全包围)主销的套筒形成。因此，可以实现传感器元件的特别好的可及性，从而可以降低维护和装配的成本。替代地，传感器元件也可以至少部分地合并到主销中，优选完全合并到主销中。例如，这可以通过在主销的孔中布置传感器元件来实现。因此，实现了由主销的外部尺寸保护传感器元件。

传感器元件优选与测量装置直接接触，并且其中，这种直接接触使得在测量装置中生成测量信号。因此，在偏航角的测量方面可以实现特别高的可靠性和可信性。换句话说，在这种情况下，偏航角测量装置是由传感器元件和测量装置形成的接触式测量设备。在这种情况下，这种直接接触特别优选在没有连接的情况下进行，即，使得在分开联接配件(分离联接配件)时，无需分离传感器元件和测量装置之间的连接。因此，可以加快分离过程，从而节省成本。特别地，无连接接触的特征还在于，由此只能传递压应力，而不会出现拉应力。特别优选的是，广泛地实现直接接触。这导致局部表面压力的减小，从而得到特别稳定和耐用的偏航角测量装置。除其他外，广泛接触可以意味着在几何上紧密结合的接触表面的尺寸至少为5cm²。特别优选的是，在这种情况下，将这种接触构造成使得在联接状态下给予预应力。因此，可以确保传感器元件始终与测量装置接触，从而得到特别有故障保护的偏航角测量装置。特别地，在这种情况下，这种接触应被构造成使得优选在加速和/或制动期间也给予预应力。额外地或替代地，预应力也可以用于校准测量装置。

在优选实施例中，测量装置具有变形组件和检测装置，其中，变形组件设计成与传感器元件的一部分直接接触，特别是与突出部直接接触，并且其中，检测装置用于确定接触的位置。在这种情况下，测量装置的变形组件优选由设计成可变形的弹性材料形成。因此，变形组件有利地由聚合材料形成，以降低生产成本和提高变形组件的变形性。在这种情况下，变形组件优选设计成仅在某些区域中变形，特别地，这意味着它不是弹簧。变形组件有利地设计成至少环形段的形式，其中，在这种情况下，环形段至少在某些区域中围绕旋转轴线。在这种情况下，检测单元利用引起的机械应力或变形组件的变形来确定接触的位置。因此，特别地，检测装置可以由压电元件或应变仪形成。检测装置优选至少在某些区域中被变形组件包围。因此，一般敏感的检测装置受到变形组件的保护。特别地，在这种情况下，变形组件包围检测装置，使得只有变形组件可以建立与传感器元件的接触。特别优选的是，检测装置具有不同的测量部分或测量点或测量元件，特别地，这些测量部分或测量点或测量元件布置成或可以布置成绕旋转轴线的环形段的形式。因此，实现了检测装置的各个测量点或测量元件可以在每种情况下彼此独立地操作，从而降低了测量装置发生故障的可能性。特别优选的是，测量元件或测量点，特别是压电元件或应变仪形式的测量元件或测量点布置成彼此相邻，特别是在圆周方向上彼此相邻，使得变形组件的变形至少在联接状态下在至少两个测量元件或测量点中产生测量信号。

检测装置有益地由压电元件形成。因此，可以实现特别低磨损和低维护成本的检测装置。

测量装置优选具有多个电触点，尤其是平行于旋转轴线延伸的电触点，其中，传感器元件可以与电触点配合，使得传感器元件以导电的方式直接或间接地连接这些电触点中的两个。这利用了特别简单且抗故障的测量原理，从而得到特别可靠的偏航角测量装置。在这种情况下，传感器元件可以以导电的方式直接连接电触点，使得传感器元件本身形成为该导电连接的一部分。替代优选的是，例如由于包围电触点的组件或区域的变形，传感器元件也可以直接建立这种导电的接触。在这种情况下，传感器元件的突出部特别优选是传感器元件的以导电的方式直接或间接地连接电触点的一部分。为了实现对电触点的特别好的保护，在这种情况下，有利的是将电触点或包围电触点的元件布置成所述的变形组件内的检测装置。换句话说，这意味着在该实施例中电触点仅与传感器元件间接接触。

有利地，在传感器元件和测量装置之间形成有间隙。换句话说，这意味着传感器元件和测量装置之间不会产生直接接触。因此实现了无接触式测量方法。由于这种无接触式测量方法，实现了特别低磨损的偏航角测量装置，因此其具有特别长的使用寿命。例如，无接触式测量方法可以通过利用磁力来实现。除其他外，可以通过利用霍尔效应或通过检测磁体(特别是永磁体)的极性来实现。

在优选的实施例中，测量装置包括光学检测装置。换句话说，这意味着偏航角测量装置使用无接触式光学测量方法。在这种情况下，偏航元件优选设计成无源元件。例如，这可以通过应用光学可检测的图案来实现。例如，光学可检测的图案可以由条形码、颜色代码或行代码或替代地由一个以上的凹陷或阶梯形成。在这种情况下，特别优选的是，光学可检测的图案由所述的突出部形成。替代优选的是，传感器元件也可以形成为有源元件。换句话说，在本文中，这意味着传感器元件包括光源。例如，传感器元件因此可以包括激光或频闪灯。在这种情况下，检测装置优选至少具有光学捕获装置，例如照相机。另外，检测装置也可以具有光源，其中，在该实施例中，传感器元件通常实现纯反射功能。替代优选的是，光源也可以布置在单独的组件或元件中。在这种情况下，使用光学测量方法的优点在于，由于在这种情况下使用的测量设备，不会如同例如在磁性或电气测量装置中一样而发生联接区域中的其他传感器受到干扰的情况。

本发明的另一方面涉及一种具有如上所述的偏航角测量装置的多用途车辆。

附图说明

在下面参照附图的说明中披露了本发明的其他优点和特征。除非明确指出，否则在所示实施例中公开的各个特征也可以用于其他实施例中。

附图示出了：

图1是具有根据本发明的偏航角测量装置的联接装置的细节的截面图。

图2是根据本发明的偏航角测量装置的另一实施例的截面图。

图3是具有测量装置的第二联接配件的外部视图。

具体实施方式

在图1中，示出了具有偏航角测量装置1的联接装置10的截面。除其他外，联接装置10包括沿旋转轴线r延伸的主销形式的第一联接配件12和第五轮联轴器形式的第二联接配件14。在这种情况下，第一联接配件12已经沿着入口方向e插入到第二联接配件14中。为了防止第一联接配件12在出口方向a的方向上位移，第二联接配件14具有力传递表面19。在这种情况下，偏航角测量装置1用于确定第一联接配件12和第二联接配件14之间的相对偏航角α。在图示的实施例中，偏航角测量装置1的传感器元件20具有直接布置在第一联接配件12的外表面24上的突出部22。在这种情况下，传感器元件20与第一联接配件12一体地构造。在这种情况下，突出部22与环形段形式的变形组件32直接接触，该变形组件32因此布置在第一联接配件12和耐磨环13之间。检测装置34同样布置在耐磨环13和第一联接配件12之间。在这种情况下，检测装置34以半环的形式从正横向方向q穿过入口方向e延伸到负横向方向q，其中，横向方向q垂直于入口方向e、旋转轴线r和出口方向a。

图2示出了其中存在偏航角测量装置1的局部截面图，其中图示的局部截面可以与图1所示的实施例相匹配。在图2所示的实施例中，第一联接配件12转而形成为具有力传递表面18的主销。在这种情况下，偏航角测量装置1部分地由第二联接配件14中的测量装置30形成，该测量装置30具有变形组件32和检测装置34。在这种情况下，变形组件32围绕检测装置34，使得第一联接配件12仅与变形组件32建立接触。

图3示出了第五轮联轴器形式的第二联接配件14的立体图。在所示的第二联接配件14的实施例中，可以在入口开口的入口方向e的外端处看到测量装置30。在这种情况下，第二联接配件14具有联轴器锁40，该联轴器锁40能够以形状配合的方式保持第一联接配件(12)(未示出)，从而锁定联轴器。原则上，在这种情况下，图3所示的测量装置30的实施例与图1和图2中的部分相匹配。

附图标记列表

1-偏航角测量装置

10-联接装置

12-第一联接配件

13-耐磨环

14-第二联接配件

18-第一联接配件(12)的力传递表面

19-第二联接配件(14)的力传递表面

20-传感器元件

22-突出部

24-外表面

30-测量装置

32-变形组件

34-检测装置

40-联轴器锁

a-出口方向

e-入口方向

q-横向方向

r-旋转轴线

α-偏航角