Die Erfindung betrifft einen Kugelträger für eine Anhängerkupplung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, vorzugsweise für ein aus einem Zugfahrzeug und einem Anhänger gebildetes Gespann, mit einer Kupplungskugel, die an einem freien Ende des Kugelträgers angeordnet ist, mit einer berührungslos arbeitenden Einrichtung zur Erfassung der Verdrehung einer Zugkupplung für einen Anhänger relativ zu der Kupplungskugel, wenn die Zugkupplung auf der Kupplungskugel dreh- und/oder schwenkbeweglich gelagert ist. Die Erfindung betrifft des Weiteren einen Sensor zur Verwendung an einem Kugelträger sowie eine Anhängerkupplung mit einem

Kugelträger. Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Verfahren zur Herstellung eines Kugelträgers sowie ein Verfahren zur Messung eines Knickwinkels zwischen

Kugelträger und Zugkupplung.

Aus der DE 10 2010 033 641 A1 ist eine Anhängerkupplung für ein Zugfahrzeug bekannt, mit einem Kupplungsarm, an dessen freiem Ende eine Kupplungskugel zum Anhängen eines Anhängers mit dessen Zugkupplung angeordnet ist. In der

Kupplungskugel ist ein Drehsensor angeordnet, so dass die Verdrehung der auf der Kupplungskugel gelagerten Zugkupplung relativ zueinander erfassbar ist. Um den Sensor in der Kupplungskugel montieren zu können, ist die Kugel geteilt ausgeführt, so dass ein Kupplungskugeloberteil mit dem oberen Ende des Kupplungsarms verschraubt werden muss, um eine vollständige Kupplungskugel zu erhalten. Ein herkömmlich einstückiger Kupplungsarm mit darauf befindlicher massiver

Kupplungskugel kann daher für die vorgenannte Konstruktion nicht verwendet werden.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine alternative Anordnung anzugeben, so dass die Verdrehung der Zugkupplung gegenüber dem Kugelträger auch mittels eines herkömmlichen Kugelträgers möglich ist.

Diese Aufgabe wird durch einen Kugelträger für eine Anhängerkupplung nach Anspruch 1 sowie einem Sensor, einem Verfahren zur Herstellung eines Kugelträgers und einem Verfahren zur Messung eines Knickwinkels gelöst.

Bevorzugte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Ein Kugelträger für eine Anhängerkupplung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, vorzugsweise für ein aus einem Zugfahrzeug und einem Anhänger gebildetes Gespann, weist eine Kupplungskugel auf, die an ihrem freien Ende des Kugelträgers angeordnet ist, mit einer berührungslos arbeitenden Einrichtung zur Erfassung der Verdrehung einer Zugkupplung für einen Anhänger relativ zu der Kupplungskugel, wenn die Zugkupplung auf der Kupplungskugel dreh- und/oder schwenkbeweglich gelagert ist. Der Kugelträger ist dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung den Kugelträger umschließt, insbesondere vollständig umschließt, und beabstandet von der Kugel an dem Kugelträger angeordnet ist.

Der Kugelträger, auch Kugelstange oder Kugelarm genannt, ist vorzugsweise einstückig mit der Kupplungskugel ausgebildet. Die Kupplungskugel ist dabei an einem Ende des Kugelträgers angeordnet und weist ein normiertes Maß auf, beispielsweise 50 mm Durchmesser. Die Kugel weist an ihrer Oberseite quer zu ihrer Längsachse eine Abflachung auf. Der Kugelträger ist bevorzugt an einem

Zugfahrzeug vorgesehen, welches insbesondere einen Kraftwagen bildet.

Beispielsweise ist der Kugelträger fest, insbesondere starr, mit einem

Fahrzeugaufbau und/oder einem Fahrgestell und/oder einem Querträger des

Zugfahrzeugs verbunden. Die Drehachse verläuft bevorzugt parallel zu einer

Hochachse des Zugfahrzeugs. Vorzugsweise schneidet die Drehachse eine

Mittellängsachse des Zugfahrzeugs. Die Zugkupplung ist bevorzugt an einem

Anhängerfahrzeug vorgesehen. Insbesondere ist die Zugkupplung an einem vorderen Ende einer Deichsel des Anhängerfahrzeugs angeordnet.

Das Zugfahrzeug und das Anhängerfahrzeug sind durch die Anhängerkupplung miteinander verbunden und bilden ein Gespann. Der zwischen der Längsachse des Zugfahrzeugs und einer Längsachse des Anhängerfahrzeugs eingeschlossene Winkel wird auch als Knickwinkel bezeichnet. Insbesondere liegt der Knickwinkel dabei in einer senkrecht zur Hochachse des Zugfahrzeugs verlaufenden Ebene. Bei von der Geradeausfahrt abweichenden Fahrbewegungen, beispielsweise durch Rangieren zum Einparken, weichen die Längsachsen des Zugfahrzeugs und des Anhängerfahrzeugs voneinander ab und es ergibt sich ein Verdrehwinkel aufgrund der auf der Kupplungskugel gelagerten Zugkupplung, die sich dann relativ zur Kupplungskugel verdreht, wobei dieser Verdrehwinkel vorzugsweise den Knickwinkel repräsentiert. Mit anderen Worten ist die Referenzlage insbesondere durch die Lage der Längsachse des Zugfahrzeugs gegeben, mit welcher die Längsachse des Anhängerfahrzeugs in nicht ausgelenktem Zustand (entspricht der Geradeausfahrt) des Anhängers fluchtet und einen Knickwinkel von 0 ° bildet.

Im Gegensatz zu den aus dem Stand der Technik bekannten Kugelträgern, bei denen eine Winkelerfassungseinrichtung in die Kugel integriert ist, ist bei dem

Kugelträger nach der Erfindung die Winkelerfassungseinrichtung beabstandet von der Kugel angeordnet. Wenn die Zugkupplung auf der Kupplungskugel gelagert ist, fluchtet das untere Ende der Kugel (dort wo diese in den Kugelträger übergeht) in etwa mit der Unterseite der Zugkupplung. Dieses ist insbesondere bei Fahrten auf einer ebenen Fahrbahn der Fall. Ergeben sich Schwenkbewegungen der

Zugkupplung gegenüber der Kupplungskugel auf unebenen Fahrbahnen, die Wellen oder Schlaglöcher aufweisen, so wird sich zumindest ein Teil der Unterseite der Zugkupplung, insbesondere dessen Rand, in Richtung Kugelträger bewegen. Die Einrichtung zur Erfassung der Verdrehung ist somit derart beabstandet von der Kupplungskugel anzuordnen, dass es bei Schwenkbewegungen der Zugkupplung um die Kupplungskugel bzw. den Kupplungskugelmittelpunkt keine Berührung von Zugkupplung und Einrichtung gibt und somit die Beschädigung der Einrichtung ausgeschlossen ist. Andererseits wird der Abstand gleichzeitig so gering wie möglich ausgeführt, damit die berührungslos arbeitende Einrichtung ein fehlerfreies Erfassen der Drehung ermöglicht.

Um zu verhindern, dass sich die Zugkupplung von der Kupplungskugel lösen bzw. abheben kann, muss diese auf der Kupplungskugel gesichert werden. Je nach verwendeter Zugkupplung kann diese Sicherung durch ein Verschlussstück erfolgen, welches in der Zugkupplung gelagert bzw. bewegbar gelagert ist. Vorteilhaft ist das Verschlussstück an die Kupplungskugel angelegt oder anlegbar, insbesondere mittels eines Betätigungselements. Bevorzugt umfasst die Zugkupplung das Betätigungselement, welches beispielsweise als Hebel ausgebildet ist. Vorteilhaft ist das Verschlussstück in seiner an die Kupplungskugel angelegten Stellung fixiert oder fixierbar, insbesondere mittels einer Verschlussmechanik und/oder mittels des Betätigungselements und/oder mittels des Betätigungselements unter

Zwischenschaltung der Verschlussmechanik. Beispielsweise ist die

Verschlussmechanik mittels des Betätigungselements betätigbar. Durch das

Betätigungselement ist das Verschlussstück insbesondere von der Kupplungskugel abrückbar, um die Zugkupplung von der Kupplungskugel zu lösen bzw. abzuheben. Bevorzugt umfasst die Zugkupplung ein Spannelement, insbesondere in Form einer Feder, mittels welchem das Verschlussstück gegen die Kupplungskugel gespannt werden kann. Das Spannelement ist vorzugsweise Teil der Verschlussmechanik. Betrachtet man die Zugkupplung mit dem Verschlussstück in einer quer zur

Hochachse etwa durch den Mittelpunkt der Kupplungskugel verlaufenden Ebene, so ist erkennbar, dass die Kupplungskugel nicht vollumfänglich geschlossen ist. Es verbleiben üblicherweise Freiräume zwischen Kupplungskugelaufnahme und

Verschlussstück, wenn das Verschlussstück an der Kupplungskugel anliegt. Bei einer üblichen Zugkupplung mit Verschlussstück liegen, insbesondere zwei,

Freiräume vor, etwa in einer rückwärtigen von dem Zugfahrzeug abgewandten Richtung. Je nach verwendeter Zugkupplung kann die Lage der Freiräume jedoch variieren, z. B. bei Zugkupplungen mit Anti-Schlinger-Reibbelägen, sogenannten Anti-Schlinger-Kupplungen, die ggf. auch ohne Verschlussstück denkbar sind. Auch diese Anti-Schlinger-Kupplungen weisen Freiräume auf. Die Freiräume werden von der Einrichtung erfasst, ohne dass Änderungen an der Zugkupplung vorgenommen werden müssen. Die Lage der Freiräume kann relativ einfach mittels der Einrichtung erfasst werden, wie später noch erläutert wird. Die Lage des Freiraums relativ zu der Kupplungskugel ist insbesondere eine Drehstellung. Bevorzugt wird die Lage jedes Freiraums relativ zu der Kupplungskugel durch einen Verdrehwinkel charakterisiert, um den der jeweilige Freiraum relativ zu der Kupplungskugel um die Drehachse verdreht ist. Vorteilhaft ist dieser Verdrehwinkel für jeden der Freiräume mittels der Einrichtung erfassbar. Aus dem Verdrehwinkel der Freiräume ist insbesondere der Knickwinkel ableitbar, da die Freiräume in Bezug auf die Zugkupplung feste Lage haben, wenn die Zugkupplung auf der Kugel gelagert und gesichert ist. In der Regel ragt der Kugelträger von dem Zugfahrzeug in rückwärtiger Fahrtrichtung ab und ist an seinem Ende entgegen der Fahrbahnoberfläche nach oben gerichtet, insbesondere gebogen oder gekröpft angeordnet. Die Kupplungskugel zeigt somit nach oben und die Zugkupplung wird von oberhalb der Kugel auf diese aufgesteckt und dann, wie vorgeschrieben, gesichert, beispielsweise mittels eines

Verschlussstücks. Daraus ergibt sich, dass die Wirkrichtung zur Fassung der

Verdrehung der Zugkupplung gegenüber dem Anhänger nach oben in Richtung Zugkupplung weist. Zur Erfassung der Verdrehung bzw. des Knickwinkels ist es daher erforderlich, dass die Einrichtung verdrehfest mit dem Kugelträger verbunden ist. Zur Erfassung sämtlicher Freiräume in der Zugkupplung durch die Einrichtung ist daher vorteilhaft, wenn die Einrichtung den Kugelträger vollständig umschließt, so dass um die Längsachse der Kugel eine 360°-Messung ermöglicht ist. Aus der Praxis ergibt sich jedoch, dass der Knickwinkel ausgehend von der Längsachse des

Fahrzeuges in der Regel kleiner plus minus 90° ist. Aus diesem Grunde kann es alternativ auch ausreichend sein, wenn die Einrichtung zur Erfassung des

Verdrehwinkels den Kugelträger zwar größtenteils aber nicht vollständig umschließt. Auch ist es denkbar, dass auch dann eine 360°-Messung ermöglicht ist, wenn die Einrichtung den Kugelträger nahezu, jedoch nicht vollständig umringt bzw.

umschließt.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die den Kugelträger umschließende Einrichtung polygonartig, insbesondere ringförmig, ausgebildet.

Dieses ergibt sich insbesondere dadurch, dass die Verdrehung der Zugkupplung bzw. der Freiräume sich um den Kugelmittelpunkt bzw. deren Längsachse und somit auf Kreisbahn bzw. einer Kreisfläche bewegen. Die Einrichtung kann aber auch annähernd ringförmig in Form eines Polygons gebildet sein, so lange die Abtastung der über ihr liegenden Zugkupplung gewährleistet ist.

Der in der Regel rohrförmige Kugelträger ist von der vorgenannten Einrichtung nach Art eines konzentrischen Ringes unmittelbar umgeben bzw. umschlossen. Alternativ kann auch ein Zwischenring vorhanden sein, so dass von einem mittelbaren

Umschließen gesprochen werden kann. Um einen Schutz der Einrichtung gegen äußere Einflüsse, wie beispielsweise Stöße beim Ankuppeln der Zugkupplung zu bieten, weist die Einrichtung ein polygonartiges, insbesondere ringförmiges, Gehäuse auf. Das Gehäuse umschließt insbesondere den Randbereich der Einrichtung, so dass ein konzentrisch um den Kugelträger umlaufender Ring frei bleibt bzw. von dem Material des Gehäuses nicht umfasst ist. Dieses ist insbesondere dann der Fall, wenn die Einrichtung induktiv oder kapazitiv arbeitet und das Gehäuse aus Metall gebildet ist.

Bevorzugt weisen die Längsachsen von Kupplungskugel und Einrichtung und/oder Gehäuse eine gemeinsame Längsachse auf bzw. die Längsachsen verlaufen parallel. Verlaufen die Längsachsen parallel so weisen diese zumindest einen sehr geringen Abstand auf. Durch diese Anordnung ist gewährleistet, dass die Einrichtung in der Lage ist, die zuvor beschriebene Kreisfläche um die Längsachse der

Kupplungskugel hinreichend zu detektieren.

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung sind die Einrichtung und das Gehäuse miteinander stoffschlüssig und/oder formschlüssig und/oder kraftschlüssig

verbunden, wobei die Einrichtung und/oder das Gehäuse stoffschlüssig und/oder formschlüssig und/oder kraftschlüssig verdrehfest an dem Kugelträger befestigt sind. Ist die Einrichtung als ein insbesondere induktiver Sensor ausgebildet, so kann dieser Sensor vorteilhaft um den Kugelträger gelegt werden und mit einem Kunststoff aus einem konzentrischen Ring umspritzt werden. Alternativ ist jedoch auch ein Metallring denkbar, auf den der Sensor montiert ist, wobei der Metallring kraft- oder stoffschlüssig mit dem Kugelträger verbunden werden kann, z. B. durch Löten oder Schweißen. Alternativ ist ebenfalls eine Umspritzung des vorgenannten Sensors bzw. Sensorträgers möglich. Als Gehäuse zum Schutz für den insbesondere in einen Kunststoff eingebetteten Sensor kann ein Metallring vorgesehen sein, der den angespritzten Kunststoffring vollständig umgibt. In vorteilhafter Weise ist der

Metallring an seinen Enden umgebördelt, so dass der Kunststoffring an den beiden umlaufenden Kanten eingefasst ist. Es ergibt sich somit ein optimaler Schutz für den in dem Kunststoffring befindlichen Sensor. In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Einrichtung als insbesondere induktiver Sensor ausgebildet, durch den die Zugkupplung erfassbar ist, wobei der Sensor aus wenigstens einem Einzelsensor, insbesondere Abstandssensor, gebildet ist.

Bevorzugt bestehen die Zugkupplung und/oder das Verschlussstück aus Metall, insbesondere aus einem ferromagnetischem Material oder aus einem Leichtmetall, insbesondere einer Aluminiumlegierung. Somit können z. B. elektrische Spulen als Sensoren eingesetzt werden, um die Lage der Freiräume zu erfassen. Die

Zugkupplung umschließt die Kugel, insbesondere in ihrem oberen Bereich, nach Art einer Kugelpfanne und beeinflusst somit den Scheinwiderstand. Im Bereich der Freiräume fehlt jedoch diese Beeinflussung, was eine Änderung des

Scheinwiderstands, insbesondere der Induktivität zur Folge hat. Diese Änderung des Scheinwiderstands, insbesondere der Induktivität, ist messbar und somit die Lage der Freiräume erfassbar. Vorzugsweise ist der Sensor durch zumindest einen induktiven Abstandssensor gebildet.

Die Zugkupplung und/oder das Verschlussstücks sind bevorzugt aus Metall gefertigt, insbesondere aus Stahl oder Aluminium, und bestehen somit bevorzugt aus einem elektrisch leitenden Material. Daher ist es möglich, die Freiräume alternativ auch durch kapazitive Messungen zu erfassen. Hierzu können ein oder mehrere kapazitive Sensoren dem Sensorring vorgesehen sein, um die Verdrehung der Zugkupplung gegenüber der Kupplungskugel zu erfassen. Mit Blick auf das bekannte Prinzip bei einem herkömmlichen Kondensator werden die Kondensatorplatten zum einen durch die Sensoren am Sensorring und zum anderen durch die Zugkupplung gebildet und die Kapazität zwischen diesen gemessen.

Wie zuvor bereits beschrieben, ist durch die Einrichtung wenigstens ein Freiraum oberhalb der Einrichtung zwischen Kupplungskugel und Zugkupplung erfassbar.

Zur Erfassung der vorgenannten Freiräume geht von dem Sensor eine, insbesondere zylindrische oder kegelige Abtastsäule in Richtung der Unterseite der Zugkupplung aus, die konzentrisch um die Längsachse der Kupplungskugel ausgebildet ist. Die Abtastsäule ergibt sich aufgrund des ringförmig angeordneten Sensors. Somit kann die Unterseite der Zugkupplung sowohl bei Dreh- als auch bei Schwenkbewegung (Schlechtweg-Strecke) um die Kupplungskugel erfasst werden und ein Knickwinkel daraus abgeleitet werden. Zudem ermöglicht die Abtastsäule eine 360° um die Längsachse der Kugel reichende Messung.

Bevorzugt weist der Sensor und/oder der Kugelträger eine Auswerteeinheit zur Erfassung und/oder Auswertung des Sensorsignals auf, die mit dem Sensor drahtlos oder mittels eines Kabels verbunden ist. Mittels der Auswerteeinheit kann bereits in dieser der Knickwinkel aus den Verdrehwinkeln der Freiräume ermittelt werden. Alternativ kann die Auswerteeinheit die ermittelten Sensorsignale an eine weitere Auswerteeinheit oder eine Steuerung übergeben, die daraus den Knickwinkel ableitet. Bei einer Verbindung mittels Kabel kann die Auswerteeinheit z. B. über den CAN-Bus mit dem Fahrzeug bzw. Steuergerät des Fahrzeugs verbunden sein. Der Knickwinkel kann über die Auswerteeinheit dem Fahrzeugführer optisch oder akustisch anzeigen, wie zu lenken ist, um ein sicheres Rangieren des Anhängers zu ermöglichen. Neben der Anzeige kann das Sensorsignal auch oder zusätzlich in eine Steuerung einfließen, die ein vereinfachtes Rangieren mit Anhänger und

Zugfahrzeug ermöglicht. Der Fahrzeugführer kann die Lenkbewegung über ein Lenkrad oder ein Bedienelement vorgeben und die eigentliche Lenkbewegung wird durch die Steuerung berechnet und auf die, vorzugsweise elektrische, Lenkung übertragen oder überlagert.

Alternativ zum Rangieren kann auch während der Geradeausfahrt das Verhalten des Anhängers angezeigt werden, um so vorzeitig einer übermäßigen

Schlingerbewegung vorzubeugen. Auch kann auf die Lenkung eine

Gegenlenkbewegung ausgeübt werden oder ein entsprechender Bremseingriff vorgenommen werden.

Gemäß der Erfindung ist ein Sensor, wie vorgenannt, zur Verwendung in einem Kugelträger vorgesehen, der vorzugsweise als induktiver oder kapazitiver Sensor ausgebildet ist.

Mit dem zuvor beschriebenen Kugelträger ergibt sich in vorteilhafter Weise eine Anhängerkupplung für ein Zugfahrzeug. Die Anhängerkupplung weist vorzugsweise Schnittstellen zur Befestigung an dem Zugfahrzeug bzw. an einem Querträger des Zugfahrzeugs auf. Die Anhängerkupplung kann fest mit dem Fahrzeug bzw.

Querträger verbunden sein oder alternativ abnehmbar ausgestaltet sein.

Insbesondere, jedoch nicht ausschließlich, bietet sich bei einer abnehmbaren Anhängerkupplung eine drahtlose Verbindung des Sensors an, wobei es ebenfalls vorteilhaft ist, wenn dem Sensor bzw. Kugelträger bereits die Auswerteeinheit angeordnet ist und lediglich das Signal an eine geeignete Stelle im Fahrzeug übertragen wird. Bei einer kabelgebundenen Anhängerkupplung wäre ein

entsprechender Stecker zur Verbindung mit dem Zugfahrzeug vorzusehen.

Alternativ kann die Anhängerkupplung auch schwenkbar an dem Zugfahrzeug bzw. dem Querträger befestigt sein. Die schwenkbare Anhängerkupplung kann manuell durch den Fahrer bedienbar sein (beispielsweise Bedienung per Hand) oder aber automatisiert mittels mindestens eines Antriebsmotors erfolgen.

Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zur Herstellung eines Kugelträgers wie zuvor genannt, wobei nach Erstellung des Kugelträgers, insbesondere durch ein Umformverfahren, vorzugsweise Schmieden, die Einrichtung oder der Sensor an den Kugelträger montiert wird und das Gehäuse mit der Einrichtung und/oder dem Kugelträger verbunden wird. Zuvor wurde bereits beschrieben, dass die Einrichtung bzw. der Sensor auf einem Trägerring angeordnet werden kann, der dann mit einem Kunststoff umspritzt wird. Der Sensor kann ebenso nach Umlegen um den

Kugelträger mit dem Kunststoff umspritzt werden, um so einen konzentrischen Kunststoffring zu bilden. Als Kunststoffe eignen sich beispielsweise PBT

(Polybutylenterephthalat) oder PEEK (Polyetheretherketon), die beide sehr gute Spritzgießeigenschaften aufweisen und abriebfest sind.

Das Gehäuse in Form eines Metallringes kann mit dem Sensor bzw. der Einrichtung durch Kleben verbunden werden, alternativ ist der Schutzring um den Sensor bzw. die Einrichtung umgeformt, insbesondere umgebördelt.

In einer alternativen Ausführungsform sind die Einrichtung bzw. der Sensor und/oder das Gehäuse vor der Montage mehrteilig ausgebildet und durch die Montage zu einem den Kugelträger umschließenden, insbesondere ringförmigen, Bauteil ausgebildet. Der Sensor kann, wie zuvor genannt, mehrteilig ausgebildet sein und aus mehreren Einzelsensoren bestehen. Der Sensor kann beispielsweise aus zwei Halbringen bestehen, die jeweils mit zumindest einem Einzelsensor oder mehreren einzelnen Sensoren ausgebildet sind. Bei der Montage werden diese Halbringe um den Kugelträger zusammengesetzt und mit diesem insbesondere durch Kleben oder durch Umspritzen mit dem Kugelträger verdrehfest verbunden. Währenddessen oder anschließend kann ein Schutzring wie vorgenannt montiert werden. Alternativ können die Halbringe des Sensors bereits mit jeweils einem Halbring zum Schutz versehen sein, der dann nach der Montage einen vollständigen und umlaufenden Schutzring für den Sensor ergibt.

Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Verfahren zur Messung eines Knickwinkels zwischen Kugelträger und Zugkupplung mit einem vorgenannten Kugelträger, wobei die Einrichtung bzw. der Sensor eine, insbesondere zylindrische oder kegelige, Abtastsäule in Richtung der Unterseite der Zugkupplung erzeugt, die konzentrisch um die Längsachse der Zugkupplung ausgebildet ist, wobei wenigstens ein Freiraum zwischen Kupplungskugel und Zugkupplung erfasst wird.

Wie zuvor bereits erläutert, wird durch den Sensor eine Abtastsäule in Richtung der Unterseite der Zugkupplung erzeugt. Je nach Ausbildung und Lage der

Einzelsensoren ergibt sich somit eine zylindrische bzw. annähernd zylindrische oder kegelige Säule. Dieser Sensoranordnung sind die Freiräume hinsichtlich ihrer Lage bzw. Lageveränderung erfassbar. Dadurch sind die Verdrehwinkel der einzelnen Freiräume bestimmbar und aus diesen Signalen des Sensors lässt sich mittels einer Auswerteeinheit die Verdrehung der Zugkupplung um die Kupplungskugel und somit der Knickwinkel des Anhängers gegenüber dem Zugfahrzeug ableiten. Je nachdem, ob analoge oder digitale Komponenten für die Abtastung oder Auswertung genutzt werden, lässt sich eine kontinuierliche oder digitale Messung bzw.

Knickwinkelermittlung durchführen. Bei reinen analogen Komponenten ist von einer kontinuierlichen also fortwährenden, ununterbrochenen Signalerfassung und

Knickwinkelbestimmung auszugehen. Bei einer digitalen Messung oder Auswertung wird getaktet bzw. in Intervallen gemessen und/oder ein Knickwinkel bestimmt, wobei vorzugsweise von einer hohen Messfrequenz bei der Ermittlung der Freiräume von 0,5 bis 3 Megahertz auszugehen ist. Für die Knickwinkelbestimmung hingegen ist es ausreichend, wenn die Bestimmung des Winkels mit einer deutlich geringeren Frequenz vorgenommen wird, vorzugsweise in dem Bereich von 5 - 100 Hertz. Mit anderen Worten ist mit einer relativ geringen Frequenz für die

Knickwinkelbestimmung eine hinsichtlich der Auflösung ausreichende

Winkelerfassung möglich. Einfluss auf die Wahl der Intervalle haben maßgeblich Abstände zwischen Sensor und Zugkupplung und das gewählte Messprinzip.

In einer alternativen Ausführung kann nach dem Auswerten der Lage der Freiräume eine Erkennung der Zugkupplung anhand der Lage der Freiräume durchgeführt werden. Je nach Hersteller oder Typ der Zugkupplung können die Freiräume hinsichtlich der Abstände bzw. zwischen den Freiräumen liegenden Winkel

Unterschiede aufweisen. Dies ist z. B. in unterschiedlich großen Verschlussstücken oder bei der Nutzung von Anti-Schlinger-Zugkupplungen begründet. Die Abstände und Winkel der Freiräume der verschiedenen am Markt erhältlichen Zugkupplungen können als Daten in der Auswerteeinheit hinterlegt werden, bzw. hinterlegt sein. So ist es mittels des Sensors und der Auswerteeinheit nach Aufsetzen der Zugkupplung auf die Kupplungskugel möglich, die Zugkupplung sicher zu erkennen und somit eine hochgenaue Winkelerfassung durchführbar. Wird keine Zugkupplung erkannt, können für die zunächst unbekannte Zugkupplung die Freiraumdaten gespeichert werden und stehen bei einem erneuten Ankuppeln derselben Zugkupplung zur Verfügung.

Die Erfindung wird nachfolgend, insbesondere anhand bevorzugter

Ausführungsformen, unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine schematische Draufsicht auf ein Gespann aus einem Zugfahrzeug und einem Anhänger, welcher mittels einer Anhängerkupplung mit dem Zugfahrzeug verbunden ist, Fig. 2 eine perspektivische Ansicht eines Kupplungsträgers mit einem erfindungsgemäßen Sensor,

Fig. 3 eine schematische Seitenansicht des Kugelträgers gemäß Fig. 2 mit einer darauf gelagerten und gesicherten Zugkupplung,

Fig. 4 eine schematische Schnittansicht einer Anhängerkupplung entlang der aus Fig. 3 ersichtlichen Schnittlinie A - A mit Verschlussstück und Reibbelägen,

Fig. 5 einen ringförmigen Sensor mit Einzelsensoren in Form von Spulen,

Fig. 5a eine Schnittansicht eines vergrößerten Ausschnitts des Sensors gemäß

Fig. 5 und

Fig. 6 ein Ablaufdiagramm mit Verfahrensschritten zum Herstellen

eines Kugelträgers.

Aus Fig. 1 ist eine Draufsicht auf ein aus einem Zugfahrzeug 1 und einem Anhänger 2 gebildeten Gespann 3 ersichtlich, wobei das Zugfahrzeug 1 über eine

Anhängerkupplung 4 gelenkig mit dem Anhänger 2 verbunden ist. Die gewöhnliche Vorwärtsfahrtrichtung des Gespanns 3 ist mit dem Bezugszeichen 5 gekennzeichnet. Die Anhängerkupplung 4 umfasst eine mit dem Fahrzeugaufbau oder Fahrgestell 6 des Zugfahrzeugs 1 starr verbundenen Kugelträger 7. Ferner ist an der Deichsel 8 des Anhängers 2 eine Zugkupplung 9 befestigt. Die Zugkupplung umfasst eine Kugelpfanne 10, in der eine schematisch dargestellte Kupplungskugel 1 1

aufgenommen ist, die an einem in Fahrtrichtung 5 hinteren Ende des Kugelträgers 7 angeordnet ist. Der Kugelträger 7 bildet in dieser Hinsicht eine Halterung für die Kupplungskugel 1 1 . Ferner bildet die Zugkupplung 9 ein in Fahrtrichtung 5 vorderes Ende der Deichsel 8. Der Winkel α zwischen der Längsachse 12 des Zugfahrzeugs 1 und der Längsachse 13 des Anhängers 2 bildet somit den sogenannten Knickwinkel oder Gespannwinkel. Der Knickwinkel α liegt insbesondere in einer zur Fahrzeughochrichtung oder auch Fahrzeughochachse 14 des Zugfahrzeugs 1 senkrechten Ebene, wobei die

Fahrzeughochrichtung 14 in Fig. 1 senkrecht zur Zeichnungsebene verläuft. Im Heck des Zugfahrzeuges 1 ist eine Auswerteeinheit bzw. ein Steuergerät 15 angeordnet, welches über ein Kabel oder aber drahtlos mit einer Einrichtung zur Erfassung des Verdrehwinkels bzw. Sensors verbunden ist.

Fig. 2 zeigt einen Teil einer Anhängerkupplung mit einem Kugelträger 7, der an seinem Ende eine Kupplungskugel 1 1 aufweist. Unterhalb der Kupplungskugel 1 1 ist eine Einrichtung 1 6 zur Erfassung der Verdrehung der Zugkupplung 9 gegenüber der Kugel 1 1 , wenn diese dort gelagert ist, wobei die Einrichtung einen Sensor 17 aufweist, der den Kugelträger 7 vollständig umschließt und der durch ein Gehäuse, welches den Sensor 17 vollständig umschließt, geschützt ist. Der der Kugel zugewandte obere Rand des Gehäuses 1 6a ist umgebördelt, wie dieses in der Zeichnung zwar nicht ersichtlich, aber ebenfalls mit dem unteren Rand der Fall ist. Das Gehäuse 1 6a ist somit mit dem Sensor 17 verbunden.

Schematisch eingezeichnet ist ein Einzelsensor 18, der als Spule, hier insbesondere als Planarspule, ausgebildet und in dem Sensor eingearbeitet ist. Gestrichelt gekennzeichnet ist eine Verbindungsleitung 19, die sich von dem Sensor 17 bzw. den Einzelsensoren aus der Einrichtung 1 6 heraus in einen Kanal 20 erstreckt und von dort aus in einem Hohlraum des Kugelträgers bis zu dessen anderen Ende erstreckt, um von dort aus mit einer Auswerteeinrichtung verbunden zu werden.

Bei einer Planarspule handelt es sich um eine flach bzw. eben ausgebildete Spule, die auch als Leiterzug oder Leiterbahn auf einer elektrischen Leiterplatte bzw.

Leiterfolie hergestellt sein kann. Die Leitung ist flachbauend auf dem Trägermaterial, insbesondere einer Folie, aufgebracht, insbesondere aufgedampft oder aufgeätzt, geklebt oder per Laserdirektstrukturierung aufgebracht. Das Sensormaterial ist insbesondere zwischen zwei oder mehreren voneinander elektrisch isolierten

Folienteilen eingebracht. So kann z.B. nach dem Aufdampfen der Spule auf einen ersten Folienteil eine weitere Folie aufgeklebt werden, die die erste Folie abdeckt. Über diese wird dann eine weitere Spule aufgebracht und fixiert.

Der wenigstens eine Sensor an der Kupplungskugel ist damit durch wenigstens einen Foliensensor gebildet, so dass die insbesondere mehrlagige Spule geschützt zwischen den Folienbestandteilen angeordnet ist. Eine Reihenschaltung kann durch geeignete Kontaktierung der Spulen vorgenommen werden. Weiterhin ist es denkbar, dass das Sensormaterial innerhalb einer oder zwischen zwei Kunststoffschichten eingebracht ist. So kann z.B. nach dem Aufdampfen der Spule eine weitere

Kunststoffschicht über den zuvor strukturierten Kunststoff (MI D-fähiger

Kunststoffträger) oder die Folie gespritzt werden, auf den dann wiederum eine weitere Spule aufgedampft wird. Abschließend wird eine abschließende

Kunststoffschicht aufgebracht, so dass das mehrlagige Spulenmaterial geschützt zwischen den Kunststoffschichten angeordnet ist und einen mehrlagigen

Foliensensor bildet.

Die Planarspule kann in bevorzugter Weise als archimedische Spirale ausgebildet sein. Dabei handelt es sich um eine ebene Spirale, die anschaulich gesprochen z.B. beim Aufwickeln eines gleichmäßig dicken Teppichs oder Papier- oder

Folienstreifens entsteht. Die Planarspule kann dabei alternativ als eckige bzw.

rechteckige archimedische Spirale oder auch als eine an wenigstens zwei

Längsseiten verjüngte rechteckige archimedische Spirale ausgebildet sein. Mit der Verjüngung ist gemeint, dass die an den Längsseiten verlaufenden Leiterbahnen zum Kern bzw. Spulenmittelpunkt hin einen geringeren Durchmesser aufweisen als an den jeweiligen Eckpunkten. Darüber hinaus können die Planarspulen als

Luftspulen ohne Kern oder als Spulen mit Kern ausgebildet sein. Die Form der Planarspule ist grundsätzlich frei wählbar. Es ist lediglich vorzusehen, dass sich das Feld in radialer Richtung, also in Richtung der Kupplungskugelaufnahme bzw. der Seitenränder bzw. des Verschlussstücks ausbreiten kann.

In einer bevorzugten Ausbildung sind wenigstens zwei Spulen auf der Folie oder dem Trägermaterial übereinander angeordnet. Vorzugsweise sind die Spulen linear übereinander angeordnet, so dass die Spulenmitten bzw. der Spulenkern auf einer Geraden liegen, die in etwa mittig auf der Folie bzw. dem Kunststoffträger, insbesondere an oder auf deren Längsachse liegen. Alternativ können die Spulen zumindest parallel der Längsachse 1 1 a, 1 6b angeordnet sein. Bei zwei oder mehr Spulen sind die mehrlagigen Spulen bevorzugt elektrisch in Reihe oder parallel geschaltet.

In Fig. 3 ist eine Seitenansicht des Kugelträgers 7 gemäß der Fig. 4 gezeigt, wobei die Einrichtung 1 6 zusätzlich eine Auswerteeinheit 15 aufweist, die über eine

Verbindungsleitung 19 mit Einzelsensoren 18 verbunden ist. Der Kugelträger 7 ist schematisch mit dem Zugfahrzeug 1 verbunden, wobei das Bezugszeichen 1 auch einen Querträger am Zugfahrzeug darstellen kann. Durch die am Ende des

Kugelträgers angeordnete Kupplungskugel 1 1 verläuft durch den Mittelpunkt 1 1 b der Kupplungskugel 1 1 die Längsachse 1 1 a. Es ist ersichtlich, dass die Längsachse 1 6b der Einrichtung 1 6 bzw. des Gehäuses 1 6a ebenfalls durch den Mittelpunkt 1 1 b der Kupplungskugel 1 1 verläuft und somit eine gemeinsame Längsachse mit der

Längsachse 1 1 a der Kupplungskugel 1 1 bildet. Mit anderen Worten ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 die Einrichtung 1 6 konzentrisch um den zur Kupplungskugel 1 1 gewandten Teil des Kugelträgers 7 angeordnet.

Auf der Kupplungskugel 1 1 ist eine Zugkupplung 9 gelagert, wobei das

Verschlussstück 24 an der Kupplungskugel 1 1 anliegt. Die Zugkupplung 9 bildet somit für die Kupplungskugel 1 1 eine Kugelpfanne 10 aus. Dadurch ist eine

Drehbewegung der Zugkupplung 9 um die Längsachse 1 1 a der Kupplungskugel 1 1 ermöglicht, wie dieses im herkömmlichen bzw. üblichen Anhängerbetrieb vorgesehen ist. Auch ist durch diese Lagerung ein Schwenken der Zugkupplung 9 um die

Kupplungskugel 1 1 bzw. dem Mittelpunkt 1 1 b der Kupplungskugel 1 1 möglich. An die Zugkupplung 9 schließt sich eine Deichsel 8 des Anhängers 2 an, wie hier schematisch dargestellt. Das Verschlussstück 24 ist durch eine Feder 22

vorgespannt, wobei die Spannwirkung auf die Kupplungskugel 1 1 durch einen Hebel 23 bewerkstelligt wird.

Stehen Zugfahrzeug 1 und Anhänger 2 auf einer ebenen Fahrbahn und ist die Zugkupplung 9 auf der Kupplungskugel 1 1 gelagert und über den Hebel 23 gesichert und verspannt, so ergibt sich die Anordnung wie in der Fig. 3 dargestellt. Es ist ersichtlich, dass der untere Rand der Kupplungskugel 1 1 etwa mit dem unteren Rand der Zugkupplung 9 fluchtet. Durch die Anordnung der Einrichtung an dem

Kugelträger 7 unterhalb der Kupplungskugel 1 1 bzw. Zugkupplung 9 ergibt sich ein Abstand d, der insbesondere derart vorgewählt ist, dass bei Schwenkbewegungen der Zugkupplung 9 um den Mittelpunkt 1 1 b der Kupplungskugel 1 1 nicht zu einer Kollision zwischen Zugkupplung 9 und Einrichtung 1 6 führen.

Fig. 4 zeigt eine Schnittansicht eines vorderen Abschnitts einer Zugkupplung 9 gemäß der in Fig. 3 gezeigten Schnittlinie A-A. Es ist ersichtlich, dass die

Kupplungskugel 1 1 von der Zugkupplung 9 umschlossen ist, wobei hier deutlich der Kontakt der Kupplungskugel 1 1 mit dem Verschlussstück 24 und auch der Kontakt mit den Reibbelägen 30 und 31 zu erkennen ist. Die Reibbeläge 30, 31 weisen Freiräume 28 und 29 auf. Das Verschlussstück weist Seitenränder 25a und 25b auf. Zwischen den Seitenrändern des Verschlussstücks und den Verschlussstücks 24 benachbarten Seitenrändern 25a, 25b sind Freiräume 28a und 29a zu erkennen. Des Weiteren sind Winkel A _ges und A _ges2 abgetragen, die sich aufgrund der

Seitenrandbegrenzung ergeben. A _ges ergibt sich durch die Seitenränder an der Kupplungskugelaufnahme begrenzt durch die Kupplungskugel bzw. den Kontakt zwischen diesen Teilen. A _ges2 ergibt sich durch die Seitenränder des

Verschlussstücks 24. Es ist ersichtlich, dass A _ges vom Betrag her wesentlich größer ist, als A _ges2. Bei der vorliegend gezeigten Kupplungskugelaufnahme ergibt sich A _ges zu ca. 120° und A _ges2 zu ca. 90°. Werden durch einen oder die Einzelsensoren Freiräume detektiert und wird von der Auswerteeinheit registriert, dass der Winkel A _ges zwischen den Extremen A _ges und A _ges2 d. h. zwischen 90° und 120° liegt, so wertet die Auswerteeinheit die Freiräume als repräsentativ für die

Knickwinkelerfassung. Die Auswerteeinheit verschafft sich quasi ein Bild von der Zugkupplung 9 und den an dieser vorliegenden Freiräumen 28a, 29a.

Die Zugkupplung 9 ist in diesem Fall als Anti-Schlinger-Kupplung ausgelegt und weist daher quer ab der Längsachse 13 des Anhängers 2 jeweils einen Reibbelag 30 und einen Reibbelag 31 auf. Die Reibbeläge 30, 31 sind gegenüberliegend angeordnet, wobei diese mit ihrer Längsachse 21 auf der durch den Mittelpunkt 1 1 b verlaufenden Querachse 21 a liegen. Die in Richtung Kugel verlaufenden Ausnehmungen der Reibbeläge sind kugelig ausgeführt, so dass der Reibbelag einen möglichst weitreichenden flächigen Kontakt mit der Kugel hat, wenn er an dieser anliegt. Dargestellt ist an den Reibbelägen jeweils ein Freiraum 28, 29, der somit auch von dem Sensor 17 detektiert werden kann. Eine übermäßige Abnutzung der Reibbeläge 30, 31 kann so durch den Sensor 17 detektiert werden. Die

Auswerteeinrichtung 15 erkennt die gegenüberliegenden Freiräume 28, 29, zwischen denen ein Winkel von etwa 180° vorliegt. Die in der Figur 4 gezeigten bzw.

abgetragenen Winkel an den Seitenrändern der Freiräume 28, 29 (A _ges3! A _ges4) liegen nahe 180°. Es verhält sich hier so, dass A _ges3 etwas größer als 180° und A _ges4 etwas geringer als 180° betragen muss, damit diese Winkel von der Auswerteeinrichtung als Freiräume erkannt werden, die zu einer Anti-Schlinger-Kupplung bzw. zu deren Reibbeläge gehören.

Wie gesagt zeigt Fig. 4 die Längsachse 13 des Anhängers 2, die durch den

Mittelpunkt 1 1 b der Kupplungskugel 1 1 verläuft. Konzentrisch um den Mittelpunkt 1 1 b der Kupplungskugel 1 1 verläuft die Abtastsäule 21 , die in dieser Darstellung aus der Zeichnungsebene herausragt.

Die Fig. 5 bzw. 5a zeigen schematisch einen Sensor 17, der mit Spulen 26, insbesondere mehrlagigen Planarspulen, ausgebildet ist. Der Ringkörper 27 ist aus zwei Hälften zusammengesetzt. Fig. 5 zeigt, wie in einem mittleren Teil des

Ringkörpers 27 Spulen 26 parallel zur Oberfläche des Sensors 17 bzw. Ringkörpers 27 übereinander angeordnet sind. Im oberen Teil der Fig. 5 ist eine

Versorgungsleitung 19 angedeutet, die schematisch mit dem Sensor 17 bzw. mit den Spulen 26 verbunden ist. Der in Fig. 5 nicht näher bezeichnete Kreis weist auf den Ausschnitt der in Fig. 5 dargestellten Spulenanordnung hin.

In Fig. 5a ist eine Draufsicht auf den vorgenannten Teilbereich der Fig. 5 dargestellt. Die Spulenlagen 26d und 26e zeigen, dass die gezeigte Spule 26 nach Art einer archimedischen Spirale ausgeführt ist. Die Wirkrichtung der Spule ist aus der Zeichnung heraus. Die gemäß Fig. 5 übereinander angeordneten Spulen 26 sind mit gleicher Wirkrichtung elektrisch in Reihe geschaltet, wodurch sich eine Erhöhung der Induktivität der resultierenden mehrlagigen Spulen als Summe der

Einzelinduktivitäten zuzüglich der Koppelinduktivitäten zwischen den einzelnen Spulen ergibt.

Fig. 6 zeigt einen Ablauf der Verfahrensschritte zur Herstellung eines

erfindungsgemäßen Kugelträgers. In einem ersten Schritt wird der Kugelträger durch das Umformverfahren Schmieden hergestellt. Ein zuvor zu den Fig. 5 bzw. 5a erstellter Sensor wird mit den beiden Halbringen der Montage zugeführt. Bei der Montage werden die Halbringe des Ringkörpers 27 in einem zuvor bestimmten Abstand von der Kugel um den Kugelträger 7 angelegt und in Position gehalten. Der Sensor 17 wird sodann mit einem Kunststoff umspritzt. Alternativ können die

Ringkörperhälften auch durch beispielsweise Kleben an den Ringkörper 7 befestigt werden. Anschließend wird das ringförmige Gehäuse um den Sensor 17 gelegt und dort per Umformen, insbesondere durch Umbördeln, an dem Sensor 17 befestigt.

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. Ebenso liegt es im Rahmen der Erfindung, eine mechanische Umkehr der Funktionen der einzelnen mechanischen Elemente der Erfindung zu bewirken.

Bezuqszeichen Zugfahrzeug

Anhänger

Gespann

Anhängerkupplung

Fahrtrichtung Zugfahrzeug

Fahrgestell/Fahrzeugaufbau Zugfahrzeug Kugelträger/Kupplungsstange

Deichsel des Anhängers

Zugkupplung

. Kugelpfanne

. Kupplungskugel

a. Längsachse Kupplungskugel

b. Mittelpunkt Kupplungskugel

. Längsachse Zugfahrzeug

. Längsachse Anhänger

. Hochachse Zugfahrzeug

. Auswerteeinheit

. Einrichtung

a. Gehäuse (für Einrichtung, Sensor)b. Längsachse Gehäuse/Einrichtung. Sensor

. Einzelsensor, Spule, Planarspule

. Verbindungleitung, Antenne

. Kanal (für Verbindungsleitung)

. Abtastsäule

.a Querachse

. Feder

. Hebel

. Verschlussstück

a,b. Seitenränder Verschlussstück

. Spulen, mehrlagige Planarspule 26d,e Spulenlage

27. Ringkörper

28. Freiraum

29. Freiraum

29a. Freiraum

29b. Freiraum

30. Reibbelag

31 . Reibbelag

32. Bohrungen

α Knickwinkel / Position des Verschlussstücks ß Messwinkel, Verdrehwinkel

d Abstand

r radiale auswärts weisende Richtung

Agesl , ges2 Winkel zwischen Freiräumen

λges3 , A _ges Winkel zwischen Freiräumen