Es
ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Sicherheitssensor
bereitzustellen, der es ermöglicht,
nicht nur Informationen über
die Zustände
der überwachten
Vorrichtung, sondern auch über den
Funktionszustand des Sensors selbst zu liefern.
Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch
einen Sicherheitssensor, welcher umfasst:
wenigstens einen
Prozessor, welcher wenigstens drei Eingänge aufweist, mit denen jeweils
ein erster, mit einer Spannungsquelle verbundener elektrischer Leiter,
ein zweiter elektrischer Leiter und ein dritter, mit einer ersten
Anzeigevorrichtung verbundener elektrischer Leiter verbunden ist,
sowie wenigstens einen Ausgang aufweist, mit dem eine zweite Anzeigevorrichtung
verbunden ist,
zwei in Reihe geschaltete Parallelschaltungen
aus je einem Schalter und einem zu diesem parallel geschalteten
ersten Widerstand, wobei die eine Parallelschaltung den ersten mit
dem zweiten Leiter und die andere Parallelschaltung den zweiten
mit dem dritten Leiter verbindet, sowie wenigstens einen Datenspeicher,
welcher mit dem wenigstens einen Prozessor in Datenübertragungsverbindung
steht.
Bei
dem erfindungsgemäß aufgebauten
Sicherheitssensor sind die Spannungspegel des ersten, des zweiten
und des dritten elektrischen Leiters durch den Prozessor überprüfbar, etwa
indem der Prozessor die an den mit den drei elektrischen Leitern
belegten Eingängen
anliegenden Spannungspegel mit Schwellenwerten vergleicht, die in
dem wenigstens einen Datenspeicher hinterlegt sind. Der Datenspeicher
kann etwa ein Speicherchip oder ein Speichermedium, wie etwa eine
Diskette, eine CD-Rom,
eine DVD oder dergleichen sein.
Auf
Grund der parallel zu den Schaltern angeschlossenen ersten Widerstände ist
keiner der drei elektrischen Leiter spannungsfrei. Die ersten Widerstände sollten
jedoch derart bemessen sein, dass die mit dem dritten elektrischen
Leiter verbundene erste Anzeigevorrichtung bei geöffneten
Schaltern einen dem Öffnungszustand
der Schalter zugeordneten Anzeigezustand beibehält. Dieser erste Anzeigezustand
ist bevorzugt durch eine ausgeschaltete erste Anzeigevorrichtung
realisiert.
Sobald
der Prozessor ein Über-
oder Unterschreiten eines Schwellenwerts durch einen Spannungspegel
in einem der drei elektrischen Leiter feststellt, kann er über den
wenigstens einen Ausgang die zweite Anzeigevorrichtung betätigen, so
dass eine Fehlfunktion des Sensors gemeldet wird.
Je
nach den am Prozessor anliegenden Spannungspegeln der drei elektrischen
Leiter können
Drahtbrüche
in den Verbindungskabeln sowie etwa ein Verklemmen eines Schalters
oder eine Verschmutzung eines oder beider Schalter festgestellt werden,
da sich dann der Kontaktwiderstand in den betroffenen Schaltern ändert. Dies
führt,
je nach dem welcher Schalter verklemmt oder/und verschmutzt ist,
zu einer Änderung
des Spannungspegels in wenigstens einem der drei elektrischen Leiter.
Bei einem Drahtbruch ändert
sich ebenfalls der Spannungspegel an einem der drei elektrischen
Leiter, in Abhängigkeit
davon, wo der Drahtbruch eingetreten ist.
Vorteilhaft
an dem erfindungsgemäßen Sicherheitssensor
ist weiterhin, dass die erste Anzeigevorrichtung unmittelbar durch
die Schalter und die zweite Anzeigevorrichtung durch den Prozessor
gesteuert wird. Somit ist die Fehleranfälligkeit des Sicherheitssensors
reduziert, da die einen Zustand der überwachten Vorrichtung angebende
erste Anzeigevorrichtung diesen unabhängig von der Funktionstüchtigkeit
des Prozessors anzeigt.
Selbstverständlich kann
der Prozessor neben dem erwähnten
Eingängen
und dem Ausgang weitere Ein- und Ausgänge aufweisen. Erforderlich ist
lediglich, dass drei Eingänge
und ein Ausgang für die
Schaltung des Sicherheitsensors reserviert sind.
Die
verwendeten Schalter sind aus Kostengründen bevorzugt mechanische
Schalter. Es ist jedoch ohne Weiteres ersichtlich, dass, je nach
Anforderung an den jeweiligen Einsatzfall, andere Schalter verwendet
werden können,
wie etwa induktive oder kapazitive Näherungsschalter und dergleichen.
Neben den Kostenvorteilen weisen mechanische Schalter einen größeren Arbeitstemperaturbereich
als Näherungsschalter
auf und sind überdies
unempfindlich gegen elektromagnetische Störungen.
Ein
allzu großer
Stromfluss in dem Sensor im Falle einer unmittelbar an einen Schalter
angelegten fehlerhaften Spannung kann dadurch verhindert werden,
dass zu jedem Schalter je ein zweiter Widerstand in Reihe geschaltet
ist. Dieser zweite Widerstand kann darüber hinaus als Vorwiderstand
oder Teil-Vorwiderstand zur Strombegrenzung für die erste Anzeigevorrichtung
dienen, etwa dann, wenn diese Leuchtdioden als Leuchtmittel umfasst.
Außerdem ist
das Vorsehen der zweiten Widerstände
als Maßnahme
gegen unvorhersehbare elektrostatische Entladungen hilfreich.
Ein
Anordnen der zweiten Widerstände
in den die Schalter aufweisenden Leitungsabschnitten der Parallelschaltung
erleichtert das Erkennen von Fehlern in der Schaltung, wie etwa
von Drahtbrüchen und
einem Verklemmen oder/und einem Verschmutzen eines Schalters, da
es beim Schließen
der Schalter zu einer deutlicheren Pegeländerung kommt, als wenn die
zweiten Widerstände
den Parallelschaltungen und somit auch den ersten Widerständen vor- oder/und
nachgeschaltet wären.
Zum
Schutze des Prozessors vor einer Zerstörung durch zu hohen Stromfluss
kann in dem zweiten Leiter ein dritter Widerstand angeordnet sein.
Um
gegen ebenfalls mögliche
Ausfälle oder/und
Fehlfunktionen des Prozessors gerüstet zu sein, kann der Sicherheitssensor
zwei Prozessoren mit je wenigstens drei Eingängen umfassen, mit welchen
der erste, der zweite und der dritte Leiter verbunden sind, wobei
vorzugsweise die zweite Anzeigevorrichtung mit je einem Ausgang
eines jeden der zwei Prozessoren verbunden sein kann. Die drei elektrischen
Leiter können
dann etwa über
Spannungsteiler an jeden der beiden Prozessoren angeschlossen sein.
Gleiches gilt für
die zweite Anzeigevorrichtung. Weiterhin kann eine Datenübertragungsverbindung
zwischen den beiden Prozessoren selbst sowie zwischen den beiden
Prozessoren und dem wenigstens einen Datenspeicher bestehen. Durch das
Vorsehen von zwei parallelen Prozessoren, welche sich auch gegenseitig
in ihrer Funktion überwachen
können,
wird die Ausfallwahrscheinlichkeit des Sensors halbiert.
Bei
dem erfindungsgemäßen Sensor
spielt das Erkennen von Draht- bzw. Leitungsbrüchen innerhalb des Sensors
eine große
Rolle. Die Erfassung von Leitungsbrüchen kann dadurch erleichtert
werden, dass seine elektrischen Leiter, insbesondere der erste,
der zweite und der dritte Leiter, zumindest abschnittsweise, vorzugsweise
jedoch über
ihre gesamte Länge,
einen mit der Stromquelle verbundenen elektrisch leitenden Schirm
aufweisen. Dann können
auch Leitungsunterbrechungen durch metallische Fremdkörper erfasst
werden, welche zwar den eigentlichen Leiter durchtrennt haben, die
beiden durch die Durchtrennung entstandenen Leiterenden jedoch durch
die Leitungseigenschaft ihres Metallkörpers überbrücken. In einem solchen Fall
würde der
metallische bzw. leitende Fremdkörper
den elektrischen Leiter auch mit dem Schirm verbinden und so eine
Abfall eines Spannungspegels hervorrufen. Als mit der Stromquelle
verbunden gilt der Schirm auch dann, wenn sowohl der Schirm als
auch ein Pol der Stromquelle mit der Erde verbunden sind.
Zum
Schutz der ersten Anzeigevorrichtung vor zu großen Strömen bzw. Spannungen kann weiterhin
die erste Anzeigevorrichtung in Reihe mit einem im dritten Leiter
angeordneten vierten Widerstand geschaltet sein.
Um
eine Betätigung
der ersten Anzeigevorrichtung einerseits bei geöffnetem Schalter zu vermeiden
und andererseits bei geschlossenem Schalter zu ermöglichen,
ist es vorteilhaft, wenn der erste Widerstand größer als der zweite Widerstand
ist. Ebenso ist es vorteilhaft, wenn der dritte Widerstand größer als
der zweite Widerstand sein. Beispielsweise können der erste und der dritte
Widerstand eine Größenordnung
von kΩ aufweisen,
während
der zweite Widerstand in der Größenordnung
von einigen 10 bis wenigen 100 Ω dimensioniert
sein kann. Bevorzugt beträgt
der erste Widerstand 8 bis 12 kΩ, der zweite
Widerstand 30 bis 60 Ω und der dritte Widerstand 2 bis 7 kΩ. In einer
besonders bevorzugten Ausführungsform
beträgt
der erste Widerstand etwa 10 kΩ,
der zweite Widerstand etwa 44 Ω und
der dritte Widerstand etwa 4,7 kΩ.
Die besonders bevorzugte Ausführungsform
ist für
einen Betrieb der ersten Anzeigevorrichtung mit wenigstens einer
Leuchtdiode geeignet.
Im
Falle einer Verwendung von wenigstens einer Leuchtdiode in der ersten
Anzeigevorrichtung kann letztere vorteilhaft eine durch einen Prozessor, etwa über einen
weiteren Ausgang, schaltbare Ausschaltvorrichtung umfassen, durch
welche die wenigstens eine Leuchtdiode mittels Kurzschluss derselben
ausschaltbar ist. Die Aussschaltvorrichtung kann bei einfachem und
kostengünstigem
Aufbau einen vom Prozessor schaltbaren Transistor aufweisen. Dadurch
ist es möglich,
ein unerwünschtes
fehlerhaftes Aufleuchten der ersten Anzeigevorrichtung vollständig zu
verhindern. Dadurch ist es weiter möglich, die wenigstens eine
Leuchtdiode durch schnelles getaktetes Kurzschließen für das menschliche Auge
wahrnehmbar mit reduzierter Helligkeit leuchten zu lassen, was etwa
im Fahrzeugbereich besonders bei Nachtfahrten vorteilhaft ist, um
dadurch ein Blenden des Fahrers zu vermeiden.
Während im
Stand der Technik stets mehrere Schalter durch jeweils ein eigenes
Betätigungsorgan betätigbar sind,
können
beim Sicherheitssensor der vorliegenden Erfindung die zwei Schalter
durch ein gemeinsames Betätigungsorgan
betätigbar
sein, so dass wiederum eine eine Fehlerwahrscheinlichkeit reduzierende
Redundanz erreicht wird.
Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform können die
zwei Schalter des Sicherheitssensors durch zwei Leiterplatten realisiert
sein, welche, vorzugsweise gegen die Vorspannkraft einer Feder,
relativ zueinander aus einer Kontakt-Schließstellung in eine Kontakt-Öffnungsstellung
bewegbar sind. Dies ermöglicht
eine leichte Austauschbarkeit funktionswichtiger Sensorbauteile.
In diesem Falle ist zur Realisierung des Schalters eine Leiterplatte
nur über
die jeweils andere mit der Stromquelle verbunden und durch Bewegung
von dieser trennbar. In besonders einfacher Weise können die
zwei Schalter erfindungsgemäß durch
drei Kontaktpunkte auf jeder Leiterplatte verwirklicht sein, die
auf derjenigen Leiterplatte, die von der Stromquelle trennbar ist,
durch Leiterbrücken
verbunden sind.
Gemäß einer
einfach herzustellenden und gleichzeitig wirkungsvollen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung umfasst der Sicherheitssensor vorzugsweise
einen Sensorkolben als das gemeinsame Betätigungsorgan. Dann kann die
eine Leiterplatte an einem den Sensorkolben aufnehmenden Sensorgehäuse und
die andere Leiterplatte an dem relativ zu diesem bewegbaren, vorzugsweise
verschiebbaren, Sensorkolben angeordnet sein. Auch eine Drehbewegung
oder eine kombinierte Dreh-/Schiebebewegung des Sensorkolbens bezüglich des
Sensorgehäuses
soll für
entsprechende Anwendungsfälle
nicht ausgeschlossen sein.
Da
der Sicherheitssensor auch mit hochbelasteten Bauteilen, wie etwa
einem Kupplungsbolzen einer Anhängerkupplung,
wechselwirken kann, kann der Sensorbolzen an einem Längsende
zum Zusammenwirken mit dem zu überwachenden
Bauteil besonders ausgebildet sein. Beispielsweise kann an dem Längsende
ein Eingriffselement, vorzugsweise lösbar, angeordnet sein, welches
mit dem zu überwachenden
Bauteil in Eingriff gelangt. Zum Schutz des Sensors vor einer Übertragung
einer den Sensor möglicherweise
beschädigenden
Kraft von dem zu überwachenden
Bauteil auf den Sensorkolben, kann das Eingriffselement um zwei
zueinander im sowie zur Hauptbewegungsrichtung des Sensorkolbens
im Wesentlichen orthogonale Raumrichtungen in je einem Winkelbereich
schwenkbar sein.
Da
der erfindungsgemäße Sicherheitssensor besonders
zur Anwendung an Lkw-Anhängerkupplungen
geeignet ist, und dieser auf Grund seiner vorteilhaften Eigenschaften
einen besonderen Wert verleiht, wird um unabhängigen Schutz für eine Anhängerkupplung
mit einem erfindungsgemäßen Sicherheitssensor
nachgesucht, welcher eines oder mehrere der oben beschriebenen Merkmale
aufweist. Eine solche Anhängerkupplung
weist in jedem Fall wenigstens ein im Anhänger- Zugbetrieb ein Anhänger-Kupplungsglied sicherndes
Zugmaschinen-Kupplungsglied
auf.
Wenn
der Sensorkolben ausreichend dimensioniert ist, kann er neben erfassenden
auch sichernde Aufgaben übernehmen.
Beispielsweise kann die Anhängerkupplung
derart aufgebaut sein, dass ein Abschnitt des Sensorkolbens das
Zugmaschinen-Kupplungsglied gegen eine Bewegung aus dessen Schließstellung
heraus sperrt. Dies kann in einfacher Weise dadurch realisiert sein,
dass ein Abschnitt des Sensorkolbens zumindest einen Abschnitt des
Zugmaschinen-Kupplungsglieds in dessen Schließstellung hintergreift.
Bei
der Anhängerkupplung
kann es sich um eine solche handeln, bei der das Zugmaschinen-Kupplungsglied
ein im Wesentlichen translatorisch bewegbarer Kupplungsbolzen zur
Festlegung einer Zugöse
als Anhänger-Kupplungsglied durch Durchdringung
derselben ist.
Eine
derartige Anhängerkupplung
kann zur Erleichterung des Ankuppelvorgangs darüber hinaus wenigstens einen
erfindungsgemäßen Sicherheitssensor
zur Überprüfung der
Position oder/und der Winkellage einer Zugöse in der Kupplung aufweisen.
Neben
der oben genannten Ausführungsform
kann die Anhängerkupplung
auch eine Sattelkupplung mit einer Klaue als Zugmaschinen-Kupplungsglied
sein, mit welcher ein Königszapfen
als Anhänger-Kupplungsglied
sicherbar ist.
Bei
einem Lastkraftwagen, welcher mit einer der oben genannten Anhängerkupplungen
versehen ist, können
die erste und die zweite Anzeigevorrichtung in vorteilhafter Weise
im Fahrerhaus angeordnet sein, so dass eine dauerhafte Überwachung
des Kupplungszustandes durch den Fahrer möglich ist. Alternativ oder
zusätzlich
können
die erste oder/und die zweite Anzeigevorrichtung auch in der Nähe der Kupplung
selbst angeordnet sein, so dass eine korrekte Funktion der Kupplung
bei einer manuellen Bedienung derselben ohne Weiteres erkennbar
ist.
Im
Folgenden wird die vorliegende Erfindung an Hand der beiliegenden
Zeichnungen näher
erläutert.
Es stellt dar:
1 ein
Schaltungsschema einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Sicherheitssensors,
2 eine
Querschnittsansicht einer bevorzugten konstruktiven Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Sicherheitssensors,
sowie
3 eine
Querschnittsteilansicht einer Anhängerkupplung mit einem eingebauten
erfindungsgemäßen Sicherheitssensor.
In 1 ist
ein erfindungsgemäßer Sicherheitssensor
allgemein mit 10 bezeichnet. Der Sicherheitssensor 10 umfasst
einen Prozessor 12 mit wenigstens drei Eingängen 14, 16 und 18 und
mit wenigstens zwei Ausgängen 20 und 22.
Mit den Eingängen 14, 16 und 18 sind
ein erster elektrischer Leiter 24, ein zweiter elektrischer
Leiter 26 sowie ein dritter elektrischer Leiter 28 verbunden.
Weiterhin ist in dem Prozessor 12 ein Datenspeicher 30 realisiert,
in welchem Spannungspegelschwellenwerte für die Spannungspegel der drei
elektrischen Leiter 24, 26 und 28 hinterlegt
sind.
Der
erste Leiter 24 ist mit einer Spannungsquelle 32 verbunden,
etwa eine 24 Volt-Gleichspannung-Batterie eines Lastkraftwagens.
Weiterhin ist der dritte elektrische Leiter 28 mit einer
Anzeigevorrichtung 34 verbunden.
Mit
dem Ausgang 20 ist eine zweite Anzeigevorrichtung 36 verbunden
und mit dem Ausgang 22 ist eine Ausschaltvorrichtung 38 zum
Ausschalten der ersten Anzeigevorrichtung 34 verbunden.
Es wird darauf hingewiesen, dass unter Aufgabe der Ausschaltfunktion
der Ausgang 22 des Prozessors 12 in einer einfacheren
Version des Sicherheitssensors weggelassen sein kann.
Der
erste elektrische Leiter 24 ist mit dem zweiten elektrischen
Leiter 26 über
eine erste Parallelschaltung 40 verbunden. Ebenso ist der
zweite elektrische Leiter 26 mit dem dritten elektrischen
Leiter 28 über
eine zweite Parallelschaltung 42 verbunden, welche vorzugsweise
identisch zur ersten Parallelschaltung 40 aufgebaut ist.
Aus diesem Grunde wird lediglich die erste Parallelschaltung 40 näher erläutert.
In
einem ersten Ast 40a der Parallelschaltung 40 ist
ein erster Widerstand 44 angeordnet. Im zum Ast 40a parallelen
Ast 40b sind in Reihe ein zweiter Widerstand 46 und
ein mechanischer Schalter 48 angeordnet. In der zweiten
Parallelschaltung 42 sind der erste Widerstand mit 54,
der zweite Widerstand mit 56 und ein zu letzterem in Reihe
geschalteter Schalter mit 58 bezeichnet.
In
dem zum Eingang 16 des Prozessors 12 führenden
zweiten elektrischen Leiter 26 ist ein dritter Widerstand 59 angeordnet,
welcher als Schutzwiderstand dient, der verhindert, dass zu große Ströme den Eingang 16 des
Prozessors 12 erreichen können.
Die
erste Anzeigevorrichtung umfasst wenigstens eine Leuchtdiode 60,
der ein Messwiderstand 62 nachgeschaltet ist, welcher zur Überprüfung der
korrekten Funktion der ersten Anzeigevorrichtung 34 dient.
Da die erste Anzeigevorrichtung 62 ein korrektes Schließen der
Schalter anzeigen soll, ist als die wenigstens eine Leuchtdiode 60 eine
grüne Leuchtdiode
gewählt.
Es kann jedoch auch daran gedacht sein, den Sicherheitssensor derart
zu verwenden, dass das Schließen
der Schalter durch ein unzulässiges,
einen Gefahrenzustand begründendes Ereignis
ausgelöst wird.
In einem solchen Falle ist es günstig,
zur Erhöhung
der Warnfunktion Leuchtdioden mit einer entsprechenden Warnfarbe
auszuwählen.
Im
dritten elektrischen Leiter 28 ist, der ersten Anzeigevorrichtung 34 vorgeschaltet,
ein vierter Widerstand 64 angeordnet, welcher gemeinsam
mit den zweiten Widerständen 46 und 56 den
Vorwiderstand bildet, welcher zum Betrieb der wenigstens einen Leuchtdiode 60 nötig ist.
Selbstverständlich
kann auch daran gedacht sein, den Vorwiderstand als einen einzigen
Widerstand in der Schaltung anzuordnen. Jedoch hat die in 1 gezeigte
Aufteilung von Widerständen
den Vorteil, dass die zweiten Widerstände 46 und 56 ein
Fließen
von zerstörerisch
großen
Strömen
bei falschem Anlegen von Spannungen an den Schaltern verhindert.
Gleiches kann für
den vierten Widerstand 64 im dritten elektrischen Leiter 28 für den Fall
eines falschen Anlegens einer Spannung an die erste Anzeigevorrichtung 34 gelten.
Auf
Grund der ersten Widerstände 44 und 54 liegt
auch bei geöffneten
Schaltern 48 und 58 an allen drei elektrischen
Leitern 24, 26 und 28 ein elektrischer
Spannungspegel an. Die ersten Widerstände 44 und 54 sind
daher in Abhängigkeit
von der jeweils verwendeten Anzeigevorrichtung derart bemessen, dass
die erste Anzeigevorrichtung 34 kein Signal abgibt, d.h.
nicht leuchtet, auch wenn die Schalter 48 und 58 geöffnet sind.
Im vorliegenden Fall betragen die verwendeten Widerstände bei
Einsatz von Leuchtdioden als Leuchtmittel in der Anzeigevorrichtung 34 ca.
10 kΩ für die ersten
Widerstände 44 und 54,
ca. 44 Ω für die zweiten
Widerstände 46 und 56 und
ca. 4,7 kΩ für den dritten
Widerstand 59. Der vierte Widerstand 64 liegt
ebenfalls in der Größenordnung
der zweiten Widerstände 46 und 56.
Der
Prozessor 12 fragt nun die an den Eingängen 14, 16 und 18 anliegenden
Spannungspegel wiederholt ab und vergleicht diese mit im Datenspeicher 30 hinterlegten
Schwellenwerten. Über-
oder unterschreitet einer der Spannungspegel einen ihm zugeordneten
Schwellenwert, so wird die zweite Anzeigevorrichtung 36,
welche wenigstens eine Leuchtdiode 66 als Leuchtmittel
aufweist, über
den Ausgang 20 des Prozessors 12 von diesem eingeschaltet. Gleichzeitig
kann über
den Ausgang 22 die Ausschaltvorrichtung 38, welche
in einer bevorzugten Ausführungsform
einen Transistor umfassen kann, vom Prozessor 12 betätigt werden,
was dazu führt, dass
die wenigstens eine Leuchtdiode 60 der ersten Anzeigevorrichtung 34 auch
durch ein Schließen
der Schalter 48, 58 nicht eingeschaltet werden
kann. Durch schnelles getaktetes Betätigen der Ausschaltvorrichtung 38 kann
darüber
hinaus die wahrnehmbare Helligkeit der wenigstens einen Leuchtdiode 60 reduziert
werden.
In
dem Datenspeicher 30 sind Spannungspegel-Schwellenwerte
für die
Eingänge 14, 16 und 18 jeweils
für den
Sensorzustand mit geöffneten
und mit geschlossenen Schaltern hinterlegt.
Mit
der in 1 dargestellten Schaltung ist es durch Vergleich
der IST-Spannungspegel
an den Eingängen 14, 16 und 18 mit
den im Datenspeicher 30 hinterlegten Spannungspegel-Schwellenwerten bzw.
SOLL-Spannungspegeln bei geöffnetem
und geschlossenem Schalter möglich,
einen eventuell möglichen
Leiterbruch oder einen Defekt eines oder beider Schalter 48, 58 zu
erkennen und zu lokalisieren. Die Genauigkeit der Lokalisierung
ist dabei derart, dass zumindest der Leitungsabschnitt, einschließlich der
Leitungsäste
der Parallelschaltungen 40, 42, angegeben werden
kann, in welchem sich etwa ein Leiterbruch ereignet hat. Der erste
elektrische Leiter kann dazu in einen Leitungsabschnitt 24a zwischen
Prozessor und Anschlussstelle der Spannungsquelle 32 und
einen weiteren Leitungsabschnitt 24b zwischen dem Anschlusspunkt
der Spannungsquelle 32 und dem Anschlusspunkt der ersten
Parallelschaltung 40 unterteilt gedacht werden.
In 2 ist
eine bevorzugte konstruktive Ausführungsform des erfindungsgemäßen Sicherheitssensors 10 von 1 gezeigt.
In der querschnittsansicht der 2 ist ein
vierteiliges Sensorgehäuse 11 mit
den Gehäuseteilen 11a, 11b, 11c und 11d zu
erkennen. Je nach Einsatzzweck kann das Gehäuse auch aus weniger oder mehr
Teilen bestehen. In dem Gehäuse 11 ist
ein Sensorkolben 13 in Richtung des Doppelpfeils H linear
verschieblich aufgenommen. In der in 2 gezeigten
Stellung befindet sich der Sensorkolben in seiner Kontakt-Schließstellung,
in der die Schalter 48, 58 von 1 geschlossen
sind. In dieser Stellung ist die in 2 linke
Stirnendfläche 13a des
Sensorkolbens 13 erfindungsgemäß bündig mit einer Stirnfläche 11a,
des Gehäuseteils 11a,
so dass die Kontakt-Schließstellung
des Sensors 10 nicht nur an Anzeigevorrichtungen visuell
sondern auch am Sensor 10 selbst taktil erfasst werden
kann.
An
seinem anderen Längsende 13b ist
ein Eingriffselement 15 um zwei zur Bewegungsrichtung H
des Sensorkolbens 13 orthogonale Raumrichtungen pendelnd
angeordnet. Die pendelnde Anbringung wird zum einen dadurch erreicht,
dass eine Durchgangsbohrung 15a, welche orthogonal zur
Bewegungsrichtung H des Sensorkolbens 13 und des Eingriffelements 15 durch
letzteres hindurch geführt ist,
mit einem größeren Innendurchmesser
ausgeführt
ist, als der Außendurchmesser
des Stiftes 17, welcher in die Durchgangsbohrung 15a eingreift
und an dem Längsende 13b des
Sensorkolbens dieses durchsetzend befestigt ist. Die pendelnde Anbringung
wird weiterhin dadurch erreicht, dass die das Längsende 13b des Sensorkolbens 13 aufnehmende Sackbohrung 15b im
Innendurchmesser größer ausgeführt ist
als der Außendurchmeser
des Längsendes 13b des
Sensorkolbens 13. Somit kann das Eingriffselement sowohl
um die Längsachse
des Stiftes 17 verschwenken als auch aufgrund der genannten Durchmesserunterschiede
orthogonal zu dieser verkippen.
Das
Eingriffselement weist einen im Wesentlichen zylindrischen Abschnitt 15c und
einen in axialer Richtung an diesen anschließenden im Wesentlichen kegeligen
Endabschnitt 15d. Die Funktion dieser Abschnitte wird im
Zusammenhang mit 3 erläutert werden.
Eine
Feder 19 stützt
sich am Eingriffselement 15 sowie am Gehäuseteil 11d ab
und spannt den Sensorkolben 13 in die in 2 gezeigte
Kontakt-Schließstellung
vor.
Weiterhin
weist der Sensor 10 eine gehäusefeste Leiterplatte 21 sowie
eine sensorkolbenfeste Leiterplatte 23 auf. Die Leiterplatte 21 ist
mit einem Steckeranschluss 25 versehen, durch den eine
Verbindung zur Spannungsquelle, zum Prozessor und zur ersten Anzeigevorrichtung
herstellbar ist. Die Leiterplatten 21, 23 bilden
konstruktiv die in 1 gezeigten Schalter 48, 58 durch
drei Kontaktpunkte 27 auf der Leiterplatte 21,
die durch Kontaktpunkte und Leiterbahnen auf der Leiterplatte 23 in
der Kontakt-Schließstellung
des Sicherheitssensors 10 miteinander verbunden sind. Von
den drei Kontaktpunkten 27 der gehäusefesten Leiterplatte 21 sind
nur zwei zu sehen, die dritte wird durch den in 2 oberen
Kontaktpunkt 27 verdeckt. Auf einer der Leiterbahnen 21, 23,
vorzugsweise auf der gehäusefesten Leiterplatte 21,
können
noch weitere Bauelemente, wie etwa die ersten Widerstände 44, 54,
die zweiten Widerstände 46, 56,
der dritte Widerstand 59 oder der vierte Widerstand 64,
angeordnet sein. Ebenso können
die genannten Widerstände
oder Teile davon außerhalb
des Gehäuses 11 angeordnet
sein.
Durch
eine Bewegung des Sensorkolbens 13 in 2 nach
links wird die an einer in Umfangsrichtung umlaufenden Einkerbung 29 des
Sensorkolbens 13 gehaltene sensorkolbenfeste Leiterplatte 23 von
der gehäusefesten
Platte 21 abgehoben und dadurch die Schalter 48 und 58 geöffnet.
In 3 ist
eine Querschnittsteilansicht einer Anhängerkupplung 170 gezeigt.
Die Anhängerkupplung 170 ist
mit einem erfindungsgemäßen Sicherheitssensor 110 versehen,
welcher gemäß einer zweiten
Ausführungsform
gestaltet ist, die der in 2 gezeigten ähnlich ist.
Gleiche Bauteile wie in 2 sind in 3 mit
gleichen Bezugszeichen versehen, jedoch erhöht um die Zahl 100.
Bezüglich
der Beschreibung bereits bekannter Bauteile wird ausdrücklich auf 2 verwiesen.
In
einem mehrteiligen Kupplungsgehäuse 172 ist
ein Kupplungsbolzen 174 in Richtung des Doppelpfeils V
bewegbar. Die Bewegung erfolgt durch einen Sicherungshebel 176,
welcher an einem mit dem Kupplungsbolzen verbundenen Stift 177 angreift,
um diesen anzuheben. Der Sicherungshebel 176 schwenkt dabei
um die Achse S, welche in der Zeichenebene von 3 liegt.
In
dem Kupplungsgehäuse 172 ist
ein erfindungsgemäßer Sensor 110 derart
angeordnet, dass der Sensorkolben 113 orthogonal zur Bewegungsrichtung
des Kupplungsbolzens 174 bewegbar ist. Diese orthogonale
Stellung von Kupplungsbolzen 174 und Sensorkolben 113 zueinander
gewährleistet, dass
eine auf dem Kupplungsbolzen wirkende Kraft nicht zu einer den Sensorkolben 113 verlagernden Kraftkomponente
führen
kann.
In 3 ist
der Kupplungsbolzen 174 in einer Stellung gezeigt, in welcher
er eine nicht dargestellte Zugöse
durchsetzt, d.h. ein Anhänger
ist an der Zugmaschine angekoppelt.
In
dieser Stellung hintergreift ein zylindrischer Abschnitt 115c des
Eingriffelelements 115 eine teilzylindrische Ausnehmung 178 des
Kupplungsbolzens 174. Der Eingriff von Teilzylinder in
teilzylindrischer Ausnehmung führt
wiederum dazu, dass zwischen Kupplungsbolzen 174 und Sensorkolben 113 keine
Kräfte
in Bewegungsrichtung H des Sensorkolbens 113 übertragen
werden können.
An
seinem zum Sicherungshebel 176 hin weisenden Längsende
weist das Eingriffselement erfindungsgemäß eine kegelige Spitze 115d auf,
welche in den Bewegungsweg des Sicherungshebels hineinragt. Dadurch
kann bei einem Verschwenken des Sicherungshebels 176 aus
der in 3 gezeigten Stellung nach oben das Eingriffselement 115 und der
damit verbundene Sensorkolben 113 durch den Sicherungshebel 176 in 3 nach
links gedrückt werden.
Durch das Wegdrücken
des Sensorkolbens 113 kann die von der Achse A aus betrachtet
radial äußere Kante
der teilzylindrischen Ausnehmung 178 in Eingriff mit der
Fläche
der kegeligen Spitze 115d des Eingriffselements 115 gelangen
und die Bewegung des Sensorkolbens 113 in 3 nach
links weiter vorantreiben.
Durch
diese Bewegung nach links werden die sensorkolbenfeste Leiterplatte 123 und
die gehäusefeste
Leiterplatte 121 voneinander abgehoben und dadurch die
zwei Schalter des Sensors 110 geöffnet. Dementsprechend erlischt
die erste Anzeigevorrichtung und zeigt dadurch an, dass der Kupplungsbolzen 174 seine
Kupplungs-Schließstellung verlassen
hat.
Bei
der in 3 gezeigten Ausführungsform des erfindunggemäßen Sensors 110 stützt sich
die Feder 119 an einem nicht dargestellten Spannring ab,
der in unmittelbarer axialer Nähe
zur Leiterplatte 123 auf dem Sensorkolben 113 angeordnet
ist. Ein dem Anschlussstecker 25 von 2 entsprechender Anschluss
des Sensors 110 an eine Stromquelle und dergleichen ist
in 3 durch den Sensorkolben 113 verdeckt.
Vorteilhaft
an der in 3 gezeigten Ausführungsform
ist, dass das Kupplungsgehäuse 172 einen
Teil des Sensorgehäuses 111 bildet.
Der
Vollständigkeit
halber wird darauf hingewiesen, dass die in 3 gezeigte
gehäusefeste
konische Spiralfeder 180 als Anschlagdämpfer für den Kupplungsbolzen 174 dient.
Abschließend sei
auf alternative Ausführungsformen
des erfindungsgemäßen Sensors
hingewiesen. Es ist nicht notwendig, dass der Sensorkolben sich
entlang einer geraden Bewegungsbahn bewegt. Ebenso ist denkbar,
dass ein gekrümmter Sensorkolben 113 sich
längs einer
(Teil-) Kreisbahn verschieblich bewegt. Weiterhin ist daran gedacht, dass
der Sensorkolben 113 als Drehkolben ausgeführt ist,
so dass die Schalter des erfindungsgemäßen Sensors durch eine Drehbewegung
geöffnet
und geschlossen werden können.
Darüber
hinaus kann der Sensorkolben mit einem Gestänge- oder/und Getriebemechanismus
gekoppelt sein, über
die eine Bewegung von einem zu überwachenden
Bauteil auf den Sensorkolben übertragen
wird.