-
Die Erfindung betrifft ein Messmodul, insbesondere für den Einsatz an landwirtschaftlich genutzten Zug- und Anhängefahrzeugen oder an landwirtschaftlich genutzten stationären Anlagen. Das Messmodul weist wenigstens einen Kraftsensor auf.
-
Für Anhängefahrzeuge gelten bestimmte Vorschriften, die eine Überschreitung der Maximalbeladung verbieten. Nichtdestotrotz besteht die Gefahr, dass die zulässige Maximalbeladung überschritten wird, beispielsweise wenn nasses und dementsprechend schweres Erntegut zu laden ist oder wenn die Ladung zu stark verdichtet ist. Der Fahrer des Zugfahrzeuges ist für die Einhaltung der Zuladungsvorschriften verantwortlich und muss das Ladungsgewicht entweder schätzen oder mittels einer Wiegeeinrichtung kontrollieren. Wenn dies nicht geschieht, kann es infolge zu schwerer Last zu technischen Problemen kommen. Außerdem besteht ein erhöhtes Unfallrisiko.
-
Aus
DE 101 54 736 B4 ist ein landwirtschaftliches Anhängefahrzeug mit Zugeinrichtung, hier: mit einer Zugöse zum Ankuppeln an eine Koppelvorrichtung eines Schleppers bekannt. An der Zugöse und an der Achse des Fahrwerksrahmens sind Wiegezellenelemente angeordnet, deren Aufgabe es ist, den von den Wiegezellen getragenen Ladungsbehälter und somit auch des Gewicht der Ladung zu bestimmen und mittels Übertragungsleitungen an einen Bordcomputer des Schleppers zu übermitteln. Es werden also die an der Zugöse und an der Achse auftretenden Gewichtskräfte ermittelt und hieraus das Gewicht des Aufbaus bzw. der Ladung abgeleitet. Dieses Wiegesystem ist relativ teuer, da mindestens drei Wiegezellen erforderlich sind. Für den Fall, dass bei einem Anhängefahrzeug ein solches Wiegesystem nachgerüstet werden soll, ist zudem ein ganz erheblicher Aufwand erforderlich, da der komplette Aufbau vom Fahrgestellt getrennt und auf den Wiegezellen gelagert werden muss. Zwar ist eines der Wiegezellenelemente im Bereich der Fahrzeugdeichsel angeordnet, jedoch ist diese Wiegezelle nicht allein in der Lage, die Gesamtlast des Anhängers oder die Zuladung zu ermitteln. Zudem wird nur eine reine Stützlast gemessen und keine Zugkraft.
-
Aufgabe der Erfindung ist es, eine alternative Vorrichtung zur Gewichtsermittlung eines an ein Zugfahrzeug gekoppelten Anhängefahrzeuges oder einer stationären Anlage oder einer im Laderaum eines Anhängefahrzeuges bzw. einer stationären Anlage enthaltenen Ladung vorzuschlagen. Weiterhin ist es Aufgabe der Erfindung, den Beladungszustand nicht durch unmittelbares Wiegen mittels Wiegezellen sondern auf eine alternative Art und Weise zu ermitteln.
-
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Messmodul mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Verfahren zur Gewichtsermittlung mit den Merkmalen des Anspruchs 10.
-
Für die Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe ist die Fahrdynamik von wesentlicher Bedeutung. Unter dem Begriff „Fahrdynamik” sollen Trägheitskräfte, vor allem die zu messenden Beschleunigungs- und/oder Bremskräfte verstanden werden, welche beim Losfahren (Anfahren) des aus dem Schlepper und Anhängerfahrzeug gebildeten Gespanns Daten liefern, aus denen das Gesamtgewicht des Anhängefahrzeuges und damit auch das Ladungsgewicht ermittelbar ist. Für die Messung und Auswertung der Beschleunigungs- oder Bremskräfte reicht es, das Gespann durch Anfahren zu beschleunigen und sofort zu stoppen und dabei die in der Koppelvorrichtung auftretenden Kräfte zu messen. Mit anderen Worten wird das Gewicht der Ladung nicht unmittelbar gewogen sondern auf Basis der in der Koppelvorrichtung auftretenden Kräfte errechnet.
-
Wesentlicher Bestandteil des Messmoduls ist die Unterteilung in eine ziehende Seite und eine gezogene Seite und die Verbindung der beiden Teile durch ein elastisches Element. Das Messmodul bildet ein aus der Physik bekanntes Feder-Masse-System aus. Die eine Seite des Messmoduls bildet somit einen Anlenkpunkt aus, gegenüber dem die andere Seite des Messmoduls eine Pendel- oder Schwingbewegung durchführt. Das Feder-Masse-System wird somit als Grundmodell für den schwingungsfähigen Prozess genutzt, bei dem eine Kombination aus einer Masse und einer Feder als Referenzsystem zweiter Ordnung (Beschreibung mit Differenzialgleichung zweiter Ordnung) angesehen wird, wobei nicht alle damit erfassbaren Strukturen zweiter Ordnung schwingungsfähige Gebilde zu sein brauchen.
-
Bei entsprechend hoher Abtastrate, also bei kleinen Zeitmessschritten während der Messung entstehen nur relativ kleine Geschwindigkeiten, da nur kurze Wegstrecken im Koppelpunkt zwischen ziehender und gezogener Seite zurückgelegt werden. Auf diese Weise kann auf den Dämpfungs- und Federratenanteil in der genannten Differentialgleichung verzichtet werden, so dass die Messergebnisse nicht oder nur unerheblich beeinflusst werden.
-
Das erfindungsgemäße Messmodul weist insgesamt drei Sensoren auf:
- – einen Kraftsensor zur Ermittlung einer vom Zugfahrzeug auf die Koppelvorrichtung und damit auf das angehängte Fahrzeug ausgübten Zug- oder Bremskraft,
- – einen ersten Beschleunigungssensor zur Ermittlung einer Beschleunigung an der ziehenden Seite des Messmoduls,
- – einen zweiten Beschleunigungssensor zur Ermittlung einer Beschleunigung an der gezogenen Seite des Messmoduls.
-
Aus der von den Beschleunigungssensoren ermittelten Beschleunigung an der ziehenden und an der gezogenen Seite des Messmoduls kann die vom Gewicht der angehängten Masse abhängige Relativbeschleunigung bestimmt werden. Die im Koppelpunkt wirkenden Zug- und Bremskräfte sowie die Beschleunigungen unterscheiden sich durch Ihre Wirkrichtung. Unter der Bremskraft ist somit eine Zugkraft mit negativem Vorzeichen bzw. eine entgegen der Fahrtrichtung wirkenden Kraft zu verstehen.
-
Als Kraftsensoren zur Ermittlung der Zug- oder Bremskraft können so genannte Federkörper-Kraftaufnehmer eingesetzt werden, welche über einen Federkörper bzw. einen Verformungskörper verfügen. Der Verformungskörper ist das eigentliche Sensorelement, welches wenigstens einen an sich bekannten, auf den Federkörper geklebten Dehnungsmessstreifen (DMS) aufweist. Die zu messenden Kräfte werden durch den Federkörper linear in Dehnungen umgewandelt. Das Ausgangssignal hängt von der Widerstandsänderung der Dehnungsmessstreifen und damit direkt von der eingeleiteten Kraft ab.
-
Bei dem Beschleunigungssensor kann es sich um ein Mikro-Elektro-Mechanisches-System (MEMS) in Form Mechatronik-Chips handeln. Eine typische Anwendung von MEMS ist die Messung der Beschleunigung. Das MEMS verfügt über drei planparallel zueinander angeordnete Plättchen („Kondensatorplatten”), deren Abstand zueinander bei Beschleunigung sich ändert. Das mittlere Plättchen wird zur Seite in Richtung eines äußeren Plättchens gedrückt und ruft eine Kapazitätsänderung hervor, welche proportional zur Beschleunigung ist. Die Plättchen sind über federelastische Elemente miteinander verbunden. Mit anderen Worten funktioniert dieser Typ des Beschleunigungssensors auf dem Feder-Masse-Prinzip. Das MEMS kann auch als Neigungssensor arbeiten. Die MEMS zeichnen sich durch eine geringe Baugröße, Robustheit und Langzeitstabilität aus.
-
Am Messmodul kann wenigstens ein Schwingungserreger vorgesehen sein, mit dem die gezogene Seite gegenüber der ziehenden Seite in Schwingungen versetzt werden kann, welche die Messdaten der Beschleunigungssensoren beeinflussen. Da an der gezogenen Seite die zu messende Masse, also das Anhängefahrzeug, angehängt ist, lässt sich das Gewicht der angehängten Masse, beispielsweise das Gesamtgewicht des Anhängefahrzeuges oder dessen Ladegewicht, ermitteln. Der Schwingungserreger kann ein- oder zweidimensionale Schwingbewegungsformen, beispielsweise eine Linear- oder Kreisschwingung erzeugen. Erregerkräfte zum Anregen der Schwingungen können beispielsweise durch einen fluidisch oder elektrisch bzw. magnetisch wirkenden Stößel generiert werden. Die Kreisschwingung kann beispielsweise durch einen Exzenter angeregt werden. Es ist auch denkbar, die Erregerkräfte durch wenigstens ein Piezoelement, insbesondere Piezoerreger, gegebenenfalls mit entsprechendem Verstärker elektronisch zu generieren. Der Piezoerreger nutzt den an sich bekannten Piezoeffekt aus, um durch Anlegen einer elektrischen Spannung eine mechanische Bewegung auszuführen.
-
Die Erfindung bezieht sich auch auf eine stationäre Anlage oder auf ein landwirtschaftliches Zugfahrzeug oder Anhängefahrzeug, umfassend ein oben beschriebenes Messmodul. Dabei kann das Messmodul lösbar in eine Zugdeichsel des Anhängefahrzeuges oder eine Koppelvorrichtung des Zugfahrzeuges integriert sein. Die miteinander gekoppelten Zug- und Anhängefahrzeuge werden als Gespann bezeichnet.
-
Mit Hilfe der oben beschriebenen Maßnahmen ist es somit auch möglich, das Ladegewicht einer stationären Anlage, beispielsweise eines Futtermittelbehälters mit eingebauter Mischschnecke zu ermitteln. Die durch die Mischschnecke erzeugte Impulsbewegung versetzt den Futtermittelbehälter in Schwingungen, welche an das eingebaute Messmodul und von dort als Messdaten vorzugsweise kabellos an eine Auswerteinrichtung übertragen werden. Die Auswerteinrichtung als funktionelles Teil des Messmoduls kann entweder in das Messmodul eingebaut oder außerhalb des Messmoduls angeordnet sein.
-
Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren zur Gewichtsermittlung eines mit einem Messmodul ausgestatteten Anhängefahrzeuges. Das Verfahren umfasst folgende Verfahrensschritte:
- – Eine auf eine Koppelvorrichtung wirkende Zug- und/oder Bremskraft wird mit einem Kraftsensor ermittelt;
- – mittels eines Schwingungserregers wird das Anhängefahrzeug in Bewegung versetzt;
- – an der gezogenen Seite des Messmoduls wird eine Beschleunigung mittels eines Beschleunigungssensors ermittelt;
- – an der ziehenden Seite des Messmoduls wird eine Beschleunigung mittels eines weiteren Beschleunigungssensors ermittelt;
- – aus Beschleunigungen an der gezogenen und an der ziehenden Seite wird eine Relativbeschleunigung ermittelt;
- – aus den ermittelten Messdaten wird das Gesamtgewicht des Anhängefahrzeuges oder der stationären Anlage in einer Auswerteinrichtung errechnet.
-
Schließlich wird auf Basis des Gesamtgewichts das Ladungsgewicht einer in einem Laderaum angeordneten Ladung ermittelt.
-
Die vom Messmodul gemessenen Daten können über Leitungen oder vorzugsweise kabellos an die Auswerteeinrichtung übertragen werden. Vorzugsweise ist die Auswerteeinrichtung in ein Bedienpult neben dem Fahrersitz integriert.
-
Da der Beladungszustand bereits beim Manövrieren mit dem Gespann, d. h. beim kurzen Anfahren oder Abbremsen bequem und zuverlässig ermittelt werden kann, sind bisherige Messverfahren, bei denen an der Achse des Anhängefahrzeuges auftretenden Gewichtskräfte ermittelt werden müssen, überflüssig. Ein Nachrüsten des Anhängefahrzeuges mit den Wiegezellen erübrigt sich.
-
Das Verfahren zur Gewichtsermittlung erstreckt sich auch auf eine oben erwähnte stationäre Anlage, in welche ein Messmodul mit elastisch verformbarem Element, wie Schraubfeder, mit Dämpfer sowie Kraft- und Beschleunigungssensoren eingebaut ist, wobei das Messmodul an eine Koppelvorrichtung in Form einer ortsfest am jeweiligen Grund angeordneten Stütze angeschlossen ist. Demzufolge kann die stationäre Anlage als Teil eines ”stehenden Gespanns” bezeichnet werden, bei dem die fest verankerte Stütze die Koppelvorrichtung des Zugfahrzeugs vertritt. Hier wird auch zwischen einer „ziehenden” und einer „gezogenen” Seite des Messmoduls unterschieden, wobei die „ziehende” Seite durch die Stütze gebildet ist.
-
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung sind in einem Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung näher erläutert. Die Figuren zeigen:
-
1 ein Zugfahrzeug mit angekoppeltem Anhängefahrzeug, wobei ein Messmodul in die Zugdeichsel des Anhängefahrzeuges integriert ist, in einer Seitenansicht;
-
2 eine Zugdeichsel eines Anhängefahrzeuges mit einem Messmodul in einer Seitenansicht;
-
3 eine Zugdeichsel eines Anhängefahrzeuges mit einem Messmodul mit zusätzlichem Schwingungserreger in einer Seitenansicht;
-
4 ein landwirtschaftliches Anhängefahrzeug mit in der Zugdeichsel integriertem Messmodul in einer Seitenansicht;
-
5 eine stationäre Anlage mit einem in einen Tragrahmen integriertem Messmodul in einer Seitenansicht;
-
6 eine vergrößerte, vereinfachte Darstellung des Messmoduls gemäß 3;
-
7 ein Zugfahrzeug mit angekoppeltem Anhängefahrzeug, jedoch mit einem in die Koppelvorrichtung des Zugfahrzeuges integrierten Messmodul gemäß Erfindung, in einer Seitenansicht;
-
8 ein Zugfahrzeug mit angekoppeltem Anhängefahrzeug, mit einem Messmodul gemäß 2, in einer Seitenansicht.
-
Gleiche oder ähnliche Elemente können in den nachfolgenden Figuren mit gleichen oder ähnlichen Bezugszeichen versehen sein. Ferner enthalten die Figuren der Zeichnung, deren Beschreibung sowie die Ansprüche zahlreiche Merkmale in Kombination. Einem Fachmann ist dabei klar, dass diese Merkmale auch einzeln betrachtet werden oder sie zu weiteren, hier nicht näher beschriebenen Kombinationen zusammengeführt werden können.
-
In 1 ist ein Gespann 300 schematisch dargestellt, zusammengesetzt aus einem Zugfahrzeug 200 und einem Anhängefahrzeug 100, welche miteinander über eine Zugdeichsel 11 verbunden sind.
-
Die aus zwei schräg zueinander angeordneten Deichselholmen 12 (In 1 ist nur ein Deichselholm seitlich gezeigt) bestehende Zugdeichsel 11 läuft in eine Zugeinrichtung (Zugöse) 13 aus, welche die Verbindung der Zugdeichsel 11 zu einer Koppelvorrichtung 14 des Zugfahrzeuges 200 bildet. Das angekoppelte Anhängefahrzeug 100 mit einem zweiachsigen Fahrgestell 10 trägt in seinem Laderaum 27 eine Ladung 28 von einem Ladungsgewicht GL (1; rechte Seite; Pfeil nach unten).
-
Der Zugdeichsel 11 ist ein Messmodul 40 zugeordnet, welches an ihrem vorderen Ende 63 über einen vorderen Flansch 64 und einen hinteren Flansch 32 (vgl. 6) lösbar mit der Zugdeichsel 11 und der Zugeinrichtung 13 verbunden ist. Die beiden Flansche 64, 32 sind mittels Schraubverbindungen 33 an den entsprechenden Flanschen 34, 35 der Zugdeichsel 11 und der Zugeinrichtung 13 abnehmbar befestigt.
-
Der vordere Flansch 64 markiert mit seiner der Zugeinrichtung 13 zugewandten Fläche 36 eine ziehende Seite 22 des Messmoduls 40. Dementsprechend markiert eine der Zugdeichsel 11 zugewandte Fläche 37 eine gezogene Seite 24 (vgl. 6) des Messmoduls 40. Die beiden Seiten 22, 24 sind miteinander durch ein elastisches Element, hier: eine Feder 41 verbunden und bilden ein Feder-Masse-System 16 (Referenzsystem), welches mit Differenzialgleichung zweiter Ordnung beschrieben werden kann.
-
Das Messmodul 40 beinhaltet einen ersten Beschleunigungssensor 15 an der gezogenen Seite 24 und einen zweiten Beschleunigungssensor 25 an der ziehenden Seite 22 des Messmoduls 40 zur Ermittlung der mit Pfeilen bezeichneten Beschleunigungen FB1, FB2 sowie einen Kraftsensor 21 zur Ermittlung einer auf die Koppelvorrichtung 14 wirkenden Zug- und/oder Bremskraft FZ (vgl. 2).
-
Das gesamte Messmodul 40 ist mit einem elastischen Gehäuse 48 vor äußeren Einflüssen, wie Feuchtigkeit und Schmutz, geschützt. Das in 2 schematisch anhand einer Strichlinie angedeutete Gehäuse 48 kann aus einem Ziehharmonika-Rohr oder dgl. gefertigt sein.
-
Aus den ermittelten Beschleunigungen FB1, FB2 lässt sich eine Relativbeschleunigung FB zwischen gezogener Seite 24 und ziehender Seite 22 errechnen. Die Relativbeschleunigung FB wird in einer in der Kabine des Zugfahrzeuges 200 befindlichen Auswerteinrichtung 23 ermittelt, in welcher eine Signalauswertung der von Kraft- und Beschleunigungssensoren kommenden Signalimpulse realisiert und auf einem Display bzw. Monitor gezeigt wird. Aus den ermittelten Messdaten wird das Gesamtgewicht GG des Anhängefahrzeuges 100 und folglich das Ladegewicht GL in der Auswerteinrichtung 23 errechnet.
-
Die Auswerteinrichtung 23 ist an einem Bedienpult in der Fahrerkabine des Zugfahrzeuges 200 angeordnet. Die Messdaten können in einem nicht gezeigten Speicherchip registriert, protokolliert und jederzeit abgerufen werden.
-
Die miniaturisierten Beschleunigungssensoren 15, 25 basieren auf MEMS-Technik, dagegen der Kraftsensor 21 zur Ermittlung der Zug- oder Bremskraft FZ basiert auf DMS-Technik (Federkörper-Kraftaufnehmer mit angeklebtem Dehnungsmessstreifen).
-
Je größer die Masse des Anhängefahrzeuges 100 ist, desto größer ist die Zug- oder Bremskraft FZ, die das Zugfahrzeug 200 beim Anfahren oder Abbremsen aufbringen muss. Wenn das Zugfahrzeug 200 verzögert, dann wird das Anhängefahrzeug 100 eine erhöhte Kraft auf das Zugfahrzeug 200 ausüben, welche vom Kraftsensor 21 erfassbar ist. Der Kraftsensor 21 liefert auch Information darüber, welche Kraft erforderlich ist, um das Anhängefahrzeug 100 in Bewegung zu setzen. Die durch den Kraftsensor 21 gelieferten Daten werden in der Auswerteinrichtung 23 gespeichert und verarbeitet.
-
Eine andere, abweichende Anordnung des Messmoduls 40 ist der 7 zu entnehmen. Das Messmodul 40 mit gleichen Bestandteilen ist direkt in die Koppelvorrichtung 14 des Zugfahrzeuges 200 eingebaut.
-
Optional kann ein weiterer, nicht gezeigter Kraftsensor zur Ermittlung einer Stützlast FS (1 und 7) vorgesehen sein. Der auf DMS-Technik basierte Kraftsensor kann an der Koppelvorrichtung 14, an der Zugeinrichtung (Zugöse 13) oder am Messmodul 40 angeordnet sein.
-
Die 6 zeigt einen Schwingungserreger 30, welcher sich zwischen den das Messmodul 40 haltenden Flanschen 35 und 34 erstreckt und als Bindeglied zwischen der Zugöse 13 und der Zugdeichsel 11 dient. Gemäß 1 und 3 ist der Schwingungserreger 30 an dem Flansch 35 und an der Zugdeichsel 11, das Messmodul 40 überbrückend, befestigt.
-
Der Schwingungserreger 30 erzeugt (nach Bedarf) mit seinem Stößel 26 eine Schwingbewegung an der gezogenen Seite 24. Die erzeugten Schwingungen werden auch auf die ziehende Seite 22 übertragen, von dem Messmodul 40 als Messdaten übernommen und als Signalimpulse an die Auswerteinrichtung 23 weitergeleitet, in welcher das Gesamtgewicht GG oder Ladegewicht GL errechnet und auf einem Display gezeigt wird. So lässt sich das Gesamtgewicht GG oder Ladegewicht GL auch beim stehenden Gespann 300 ermitteln.
-
In 4 ist ein einachsiges Anhängefahrzeug 100', im vorgegebenen Fall ein Futtermischwagen mit Zugdeichsel 11 und Zugöse 13' (ohne Zugfahrzeug 200) gezeigt. Der Futtermischwagen weist ein Fahrgestell 10 und einen zum Fahrgestell 10 konisch zulaufenden Mischbehälter 62 auf. Der Mischbehälter 62 umfasst eine obere, breite Beschickungsöffnung 45 und eine innerhalb des Mischbehälters 62 angeordnete, sich nach oben konisch verjüngende Mischschnecke 31 („Vertikalschnecke”). Zwischen der Zugdeichsel 11 und der in eine Kugelkopfaufnahme 19 auslaufenden Zugöse 13' sitzt das Messmodul 40 mit bereits beschriebenem Feder-Masse-Dämpfer-System, wobei die Zugöse 13' mit ihrer Kugelkopfaufnahme 19 an eine nicht in Figur gezeigte Koppelvorrichtung 14 des Zugfahrzeuges angeschlossen ist. Im Laderaum 27 des Mischbehälters 62 ist ein zu mischendes Futter (Ladung 28) untergebracht. Die Mischschnecke 31 übernimmt die Funktion eines Schwingungserregers 30' (vgl. 4).
-
Der 5 ist eine stationäre Anlage 400 zu entnehmen, umfassend den in 4 gezeigten, konischen Mischbehälter 62 mit der Beschickungsöffnung 45 und der innerhalb des Mischbehälters 62 angeordneten, sich nach oben konisch verjüngenden Mischschnecke 31, welche ähnlich wie beim Anhängefahrzeug 100' (4) die Funktion des Schwingungserregers 30' übernimmt, wenn die Mischschnecke 31 in Drehungen versetzt wird.
-
Der Mischbehälter 62 ist an einem unteren, schematisch angedeuteten Tragrahmen 42 befestigt, welcher über einen Deichselholm 12' in das Messmodul 40 ausläuft, das wiederum an eine Koppelvorrichtung 14' in Form einer ortsfest an einem Boden 46 angeordneten, nach oben ragenden Stütze 65 angeschlossen ist.
-
Aus der 5 geht hervor, dass das Messmodul 40 durch die „ziehende” Seite 22 und die „gezogene” Seite 24 begrenzt ist, wobei die „ziehende” Seite 22 durch eine dem Mischbehälter 62 zugewandte Fläche bzw. Seite 47 der Stütze 65 angedeutet ist. Die Stütze 65 und mit ihr die Koppelvorrichtung 14' sind unbeweglich gegenüber dem Boden 46. Die gezogene Seite 24 und damit der Mischbehälter 62 ist gegenüber der Stütze beweglich angeordnet. Da der Tragrahmen 42 mit dem Mischbehälter 62 punktuell oder linear auf einer Lagerung 43 ruht, ohne dort befestigt zu werden, hat er mehrere Freiheitsgrade und kann translatorische und rotatorische, oszillierende Bewegungen ausüben.
-
Anstelle des konischen Mischbehälters 62 können andere mit Mischorganen versehene, stationäre Behälter in Frage kommen, auf deren zulässige Maximalbeladung geachtet werden muss oder deren Beladung nach Bedarf jederzeit in einfacher und bequemer Weise feststellbar sein soll.
-
Funktionsweise bei Anhängern im mobilen Einsatz (vgl. Fig. 2 und Fig. 8):
-
Das Gespann 300 mit zweiachsigem Anhängefahrzeug 100 gemäß 8 wird in Bewegung versetzt. Es wird nur ein kurzes Anfahren und sofortiger Bremsvorgang vorgenommen. Ein Gesamtgewicht GG soll den durch den Hersteller des Anhängefahrzeuges 100 angegebenen Wert 16.000 kg bei einem Leergewicht 6.000 kg nicht überschreiten. Daraus resultiert ein maximales Ladegewicht GL = 10.000 kg.
-
Aus der von den Beschleunigungssensoren 15; 25 ermittelten Daten an der ziehenden Seite 22 und an der gezogenen Seite 24 des Messmoduls 40 werden Beschleunigungen FB1, FB2 und folglich die von der angehängten Masse abhängige Relativbeschleunigung FB bestimmt. Weiterhin wird mittels des Sensors 21 die Zugkraft FZ ermittlet. Die ermittelte Zugkraft FZ und Relativbeschleunigung FB werden per Funksignal an die Auswerteinrichtung 23 übertragen.
-
Aus den ermittelten Messdaten lässt sich das Gesamtgewicht GG durch Auswerteinrichtung 23 ausrechnen. Da das Leergewicht des Anhängefahrzeuges bekannt und in der Auswerteinrichtung 23 eingespeichert ist, lässt sich das Ladungsgewicht GL als Differenz von Gesamtgewicht GG und Leergewicht bestimmen.
-
Im zu Grunde gelegten Beispielsfall beträgt die durch die Relativbeschleunigung FB bewirkte Trägheitskraft beim Anfahren und Abbremsen mit der Relativbeschleunigung FB von 1,5 m/s
2 16.200 N = 16,2 kN. Auf Basis der Trägheitskraft wird in der Auswerteinrichtung
23 automatisch das Gesamtgewicht GG und das Ladungsgewicht GL errechnet:
-
Der Traktorfahrer liest das Ergebnis, in diesem Fall das Gesamtgewicht GG von 10.800 kg ab und stellt fest, dass die Maximalladung noch nicht überschritten ist.
-
Funktionsweise des stehenden Gespanns 300 mit aktivierbarem Fremderreger (Stößel) (vgl. Fig. 1 und Fig. 3):
-
Das Gesamtgewicht GG soll den durch den Hersteller des Anhängefahrzeuges 100 vorbestimmten Wert 18.000 kg bei einem Leergewicht 6.600 kg nicht überschreiten. Daraus resultiert ein zulässiges maximales Ladungsgewicht GL = 11.400 kg.
-
Die unbekannte Größe, also das momentane Ladungsgewicht GL soll beim stehenden, nicht rollenden Gespann 300 ermittelt werden. Mit dem vom Zugfahrzeug 200 aus betätigten Stößel 26 des Schwingungserregers 30 wird das Anhängefahrzeug 100 samt Ladung 28 in Schwingungen versetzt.
-
Die Schwingungen werden an das elastische Element (Feder 41) und an die Beschleunigungssensoren 15, 25 an den gezogenen und ziehenden Seiten 22, 24 des Messmoduls 40 übertragen und von dort als Messdaten kabellos an die Auswerteinrichtung 23 weitergeleitet.
-
Auf Grund der auftretenden Schwingungen, die auch als Kurzbeschleunigungen bezeichnet werden können, lässt sich das Gesamtgewicht GG ermitteln. Das Gesamtgewicht GG beträgt im vorliegenden Fall 16.500 kg. Aus dem Gesamtgewicht GG wird in der Auswerteinrichtung 23 automatisch das vorhandene Ladungsgewicht GL = 9.900 kg errechnet und auf dem Display ausgeblendet. Das Ladungsgewicht GL unterschreitet den zulässigen Wert um 1.500 kg.
-
Die Messergebnisse können auch bei einem mit konstanter Geschwindigkeit rollenden Gespann 300 ermittelt werden.
-
Funktionsweise des stehenden Gespanns 100' mit selbsttätigem Fremderreger (Arbeitsmaschine) (vgl. Fig. 2 und Fig. 4):
-
Das Anhängefahrzeug 100' ist ein Futtermischwagen vom Typ Verti-Mix der Firma B. Strautmann & Söhne GmbH u. Co. KG, 49196 Bad Laer. Das vom Hersteller angegebene zulässige Gesamtgewicht GG des Futtermischwagens beträgt 9.000 kg bei einem Leergewicht von 3.860 kg.
-
Der mit der vertikalen Mischschnecke 31 ausgestattete Futtermischwagen ist mit seiner Zugöse 13' mit einem nicht dargestellten Zugfahrzeug gekoppelt. Die Mischschnecke 31 mit ihrem nicht gezeigten Drehantrieb fungiert zum Schwingungserreger 30' (vgl. 4). Durch Einschalten des Drehantriebs der Mischschnecke 31 wird der mit Ladung 28 gefüllte Mischbehälter 62 samt Fahrgestell 10 und Zugdeichsel 11 in Schwingungen versetzt, deren Parameter von dem Messmodul 40 bestimmt und an die Auswerteinrichtung 23 weitergeleitet werden. Die Gewichtsmessung wird im Stillstand des Gespanns durchgeführt.
-
Aus dem Gesamtgewicht GG wird in der Auswerteinrichtung 23 automatisch das momentane Ladungsgewicht GL = 4.500 kg errechnet und auf dem Display gezeigt. Das Ladungsgewicht GL unterschreitet den zulässigen Wert um 640 kg.
-
Funktionsweise bei der stationären Anlage 400 (vgl. Fig. 5)
-
Die in Drehung versetzte Mischschnecke 31 erzeugt Schwingungen, welche auf die gesamte Konstruktion übertragen und von dem Messmodul 40 als Messdaten übernommen werden. Die Messdaten werden dann als Signalimpulse an die Auswerteinrichtung 23 weitergeleitet, in welcher das Gesamtgewicht oder Ladungsgewicht errechnet und auf einem Display gezeigt wird. Die Auswerteinrichtung 23 ist dem Deichselholm 12' zugeordnet, kann aber auch an der Koppelvorrichtung 14' der Stütze 65 platziert sein.
-
Das Leergewicht der Anlage 400 beträgt 4.900 kg. Aus dem durch Beschleunigungssensoren 15, 25 ermittelten Gesamtgewicht GG = 11.400 kg wird in der Auswerteinrichtung 23 automatisch das momentane Ladungsgewicht GL errechnet und auf dem Display angezeigt. Das ermittelte Ladungsgewicht GL = 6.200 kg unterschreitet den zulässigen maximalen Wert um 300 kg.
-
Bezugszeichenliste
-
- 10
- Fahrgestell
- 11
- Zugdeichsel
- 12, 12'
- Deichselholm
- 13, 13'
- Zugeinrichtung (Zugöse)
- 14, 14'
- Koppelvorrichtung
- 15
- Beschleunigungssensor
- 16
- Feder-Masse-System
- 17
- Dämpfung (Dämpfer)
- 18
-
- 19
- Kugelkopfaufnahme
- 20
-
- 21
- Kraftsensor (Zug- und Bremskraft)
- 22
- ziehende Seite
- 23
- Auswerteinrichtung
- 24
- gezogene Seite
- 25
- Beschleunigungssensor
- 26
- Stößel
- 27
- Laderaum
- 28
- Ladung
- 29
-
- 30, 30'
- Schwingungserreger
- 31
- Mischschnecke
- 32
- Flansch
- 33
- Schraubverbindung
- 34, 35
- Flansch
- 36, 37
- Fläche
- 38
- Kolben
- 39
- Zylinder
- 40
- Messmodul
- 41
- elastisches Element (Feder)
- 42
- Tragrahmen
- 43
- Lagerung
- 44
- Flüssigkeit
- 45
- Beschickungsöffnung
- 46
- Boden
- 47
- Seite (v. 14')
- 48
- Gehäuse
- 49
-
- 62
- Mischbehälter
- 63
- Vorderes Ende
- 64
- Flansch
- 65
- Stütze
- 100
- Anhängefahrzeug
- 100'
- Anhängefahrzeug
- 200
- Zugfahrzeug
- 300
- Gespann
- 400
- stationäre Anlage
- FS
- Stützlast
- FZ
- Zug- oder Bremskraft
- FB
- Relativ-Beschleunigung
- FB1
- Beschleunigung
- FB2
- Beschleunigung
- GG
- Gesamt-Gewicht
- GL
- Ladungs-Gewicht
-
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
-
