DE10211572A1

DE10211572A1 - Stützlastüberwachung für Anhänger

Info

Publication number: DE10211572A1
Application number: DE2002111572
Authority: DE
Inventors: Bernd Basteck
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-03-15
Filing date: 2002-03-15
Publication date: 2003-10-02

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Anhängelast-Kontrollsystem zur Überwachung und Kontrolle der Anhängelast an einer Anhängevorrichtung, wobei die Anhängevorrichtung eine Messvorrichtung, vorzugsweise eine Kraftmesseinrichtung, insbesondere eine Druckmesseinrichtung (4), zur Messung der Anhängelast, insbesondere der Stützlast, aufweist, und wobei das System eine Anzeigeeinrichtung zur Anzeige der gemessenen Anhängelast, insbesondere eine Kontrolllampe oder eine Messwertanzeige, umfasst. Die Messeinrichtung (4) ist bevorzugt in der Anhängerkupplung (1) des Zugfahrzeugs vorgesehen, wobei hier bevorzugt eine Druckmesseinrichtung (4) zur Anwendung kommt, die in Wirkverbindung mit dem Aufnahmeteil (2, 3) der Anhängerkupplung (1) steht, welches zur Aufnahme des anhängerseitigen Kupplungsgegenstücks vorgesehen ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anhängerkupplung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. ein Anhängelast-Kontrollsystem nach dem Oberbegriff des Anspruchs 10.
Gespanne aus Zugfahrzeugen mit Anhängern unterliegen einer besonderen Unfallgefahr, da die Stabilität des Gespanns im Betrieb deutlich durch die notwendigerweise flexible Gestaltung der Verbindung zwischen Zugfahrzeug und Anhänger beeinträchtigt ist. Um so mehr gilt es, dafür zu sorgen, dass die Verbindung zwischen Zugfahrzeug und Anhänger bestimmte Mindesterfordernisse erfüllt. Hierzu ist beispielsweise bekannt, dass die Stützlasten des Zugfahrzeugs für den Anhänger für die optimale Verbindung zwischen Zugfahrzeug und Anhänger in einem bestimmten Stützlastbereich liegen sollten. Der Gesetzgeber hat entsprechend auch für die jeweiligen Gespanne bestimmte Mindest- und Maximalstützlasten vorgeschrieben. Diese sind, jeweils vorschriftsgemäß durch Plaketten und dergleichen, auf den jeweiligen Gespannen angegeben.
Problematisch hierbei ist jedoch, dass die Stützlast von verschiedenen Faktoren abhängt, die nicht immer genau bestimmbar sind. So ist es z. B. nahezu unmöglich je nach Beladung des Anhängers die genaue Stützlast zu ermitteln. Außerdem kann sich die Stützlast auch während der Fahrt verändern, wenn zum Beispiel der Fahrtwind bei Hochbauanhängern die Stützlast reduziert oder bei Anhängern mit einer gewissen Spoilerwirkung, z. B. Wohnwagen mit angeschrägten Vordächern, die Stützlast erhöht wird. Dies führt dazu, dass selbst bei ordnungsgemäß beladenem Anhänger die Stützlast in bestimmten Fahrsituationen in einen unzulässigen Bereich gelangen kann.
Um diesen negativen Erscheinungen entgegenzuwirken, ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Anhängelast-Kontrollsystem zur Überwachung und Kontrolle der Anhängelast, insbesondere der Stützlast an einer Anhängevorrichtung bereitzustellen, die eine genaue Ermittlung der Anhänge- bzw. Stützlasten ermöglicht, und zwar vorzugsweise auch fortlaufend während der Fahrt. Insbesondere soll eine derartige Anhängelast-Kontrolle unabhängig vom einzelnen Anhänger und dessen Beladung oder der Beladung des Zugfahrzeugs möglich sein, also für alle möglichen verschiedenen Anhänger bei unterschiedlichen Belastungszuständen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Anhängerkupplung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. ein Anhängelast-Kontrollsystem nach den Merkmalen des Anspruchs 10. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Idee zugrunde, dass durch eine kontinuierliche Messung der Anhängelast an der Anhängevorrichtung eine ständige Kontrolle der Anhänge- bzw. Stützlast ermöglicht wird. Dafür ist eine Messeinrichtung, insbesondere Kraftmesseinrichtung an der Anhängevorrichtung vorgesehen, mit der die Belastung der Anhängevorrichtung durch den Anhänger gemessen werden kann. Mit den Messdaten der Messeinrichtung zur Bestimmung der Anhängelast ist eine ständige Überwachung der Anhängelast, z. B. durch Anzeige der Messwerte oder durch Auslösen von Warenanzeigen nach Überschreiten oder Unterschreiten bestimmter Grenzwerte, möglich. Die ständige Überwachung beispielsweise der Stützlast ermöglicht zum einen eine Stützlastoptimierung beim Beladen des Anhängers sowie eine Anpassung der Fahrweise an die aktuellen Werte der Stützlast, z. B. bei Stützlast erhöhender oder absenkender Wirkung der Anhängerform. Damit wird die Sicherheit von Gespannen deutlich erhöht.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Anhängelast- Kontrollsystems ist eine Sende-Empfangs-Einheit zur Übermittlung der Daten von der Messeinrichtung an der Anhängevorrichtung zur Anzeigevorrichtung im Zugfahrzeug vorgesehen, wobei die Sendeeinheit vorzugsweise an der Anhängerkupplung und die Empfangseinheit an irgendeiner geeigneten Stelle des Zugfahrzeugs angeordnet ist. Auf diese Weise ist es möglich ohne zusätzliche störende Verbindungsleitungen zwischen Anhänger und Zugfahrzeug eine einfache Anhänge- bzw. Stützlastüberwachung zu realisieren.
Darüber hinaus kann das Anhängelast-Kontrollsystem vorzugsweise eine Datenverarbeitungseinheit und/oder einen Speicher umfassen, um zum einen die Daten von der Messeinrichtung in gewünschter Weise aufarbeiten zu können oder zum anderen bestimmte Schwellwerte einzurichten, bei deren Überschreiten die Anzeige oder ein Gefahrenhinweis ausgelöst wird. Bei der Verwendung eines Speichers ist es auch möglich die Daten der Anhänge- bzw. Stützlast, z. B. für eine gesamte Fahrt des Gespanns aufzuzeichnen, um bei eventuellen Unfällen die Ursachen besser ermitteln zu können.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Anhängelast-Kontrollsystems, für welche auch nach einem Teilaspekt der vorliegenden Erfindung unabhängig Schutz beansprucht wird, weist die Anhängerkupplung des Zugfahrzeugs eine Messeinrichtung, insbesondere Druckmesseinrichtung auf, die in Wirkverbindung mit dem Aufnahmeteil steht, welches das anhängerseitige Kupplungsgegenstück aufnimmt. Hier wird also die Messeinrichtung zur Ermittlung der Anhängelast bzw. insbesondere der Stützlast in die zugfahrzeugseitige Anhängerkupplung integriert, so dass unabhängig vom jeweils verwendeten Anhänger eine Ermittlung der Stützlast möglich ist. Bei der Verwendung der erfindungsgemäßen Anhängerkupplung kann also das entsprechend ausgestattete Zugfahrzeug mit allen möglichen Anhängern betrieben werden, ohne dass die Anhänger auf das Anhängelast- Überwachungssystem angepasst werden müssten, und dennoch ist eine entsprechende Überwachung der Anhängelast möglich.
Die zur Ermittlung der Anhängelast verwendete Messeinrichtung kann nach verschiedenen Prinzipien arbeiten, z. B. Messung von Verschiebungen oder elastischer Verformungen bei Komponenten der Anhängevorrichtung und Rückrechnung auf die entsprechende Belastung. Bevorzugt wird jedoch eine direkte Messung der Krafteinwirkung auf die Messeinrichtung, also eine Kraft- bzw. insbesondere Druckmesseinrichtung, wobei diese selbst natürlich wieder nach unterschiedlichen Prinzipien, wie z. B. den Piezoeffekt, arbeiten kann.
Um eine möglichst einfache Ermittlung der Stützlast bzw. der Druckbelastung des Aufnahmeteils durch eine Druckmesseinrichtung zu ermöglichen, ohne beispielsweise die Elastizität des Aufnahmeteils berücksichtigen zu müssen, ist es vorteilhaft das Aufnahmeteil beweglich an der Anhängerkupplung anzuordnen. In diesem Zusammenhang ist es dann auch vorteilhaft das Aufnahmeteil besonders starr auszubilden. Die bewegliche Anordnung des Aufnahmeteils in der Anhängerkupplung ermöglicht jedoch auch andere Messverfahren, die eine Positionsveränderung zur Lastbestimmung ausnützen.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird das Aufnahmeteil durch einen Bolzen und einen Kugelkopf gebildet, der das anhängerseitige Kupplungsgegenstück aufnimmt, wobei der Kugelkopf an dem Bolzen befestigt ist, welcher wiederum unmittelbar auf die Druckmesseinrichtung einwirkt. Damit ist eine besonders einfache Gestaltung der Druckmesseinrichtung, z. B. durch ein Piezoelement, möglich.
Hierbei hat es sich bewährt, bei einem im wesentlichen L-förmigen Anhängestutzen, wie er üblicherweise bei PKW verwendet wird, in dem vertikalen Bereich des Anhängestutzens eine Aussparung vorzusehen, in der der Bolzen beweglich aufgenommen ist, wobei im unteren Bereich der Aussparung zwischen der Wand, die die Aussparung begrenzt, und dem Bolzen die Druckmesseinrichtung vorgesehen ist. Dies ergibt eine besonders einfache Realisierung der Stützlastüberwachung bei einem weit verbreiteten Anhängerkupplungssystem, so dass eine rasche Nachrüstung und hohe Akzeptanz der Anwender ermöglicht wird.
Um eine Belastung der Druckmesseinrichtung durch das Eigengewicht des Aufnahmeteils, also des Bolzens mit dem Kupplungskopf, zu vermeiden oder um ein Ansprechen der Druckmesseinrichtung erst nach Überschreiten eines bestimmten Schwellenwertes zu ermöglichen, ist es vorteilhaft, das Aufnahmeteil entgegen der Belastungsrichtung durch den Anhänger vorzuspannen. Dies wird in vorteilhafter Weise über Federelemente, z. B. Schraubenfedern, bewirkt, die vorzugsweise gegen die Schenkelflächen eines am Bolzen angeordneten Flansches wirken.
Zur Weiterleitung der von der Druckmesseinrichtung ermittelten Druckwerte an das Anhängelast-Kontrollsystem oder ein einfaches Anzeigesystem ist es weiterhin vorteilhaft, wenn in der erfindungsgemäßen Anhängerkupplung eine Signalübermittlungseinrichtung vorgesehen ist, wobei sich hier insbesondere Infrarotsender, Funksender oder einfache elektrische Kabelverbindungen anbieten.
Zur Versorgung der Signalübermittlungseinrichtung oder der elektronisch arbeitenden Druckmesseinrichtung ist es vorteilhaft eine ständige Energieversorgung vorzusehen, die in einfacher Weise durch eine Batterie verwirklicht werden kann. Allerdings ist es natürlich auch möglich die Energieversorgung des Zugfahrzeugs hier einzubinden.
Weitere Vorteile, Kennzeichen und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden bei der nachfolgenden detaillierten Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der beigefügten Zeichnung ersichtlich.
Die einzige Zeichnung zeigt dabei in rein schematischer Weise eine seitliche Schnittansicht einer Anhängerkupplung. Die erfindungsgemäße Anhängerkupplung weist in der dargestellten Ausführungsform einen im wesentlichen L-förmigen Anhängestutzen 1 auf, in dessen vertikalem Abschnitt 14 eine Aussparung 5 vorgesehen ist, in der das Aufnahmeteil zur Aufnahme des anhängerseitigen Kupplungsgegenstücks verschiebbar angeordnet ist. Das Aufnahmeteil besteht aus einem kugelförmigen Kupplungskopf 2 sowie einem Bolzen 3, an dem der Kupplungskopf 2 befestigt ist. An dem zylinderförmigen Bolzen 3 ist umlaufend ein Flansch 6 angebracht, an dessen Flanken Schraubenfedern 7 angreifen. Die Federn 7 drücken den Bolzen 3 mit dem Kupplungskopf 2 nach oben, so dass die im unteren Bereich der Aussparung 5 angeordnete Druckmesseinrichtung 4 nicht belastet wird.
Die elektronische Druckmesseinrichtung 4 ist elektrisch leitend verbunden mit der Batterie 9 sowie dem Sender 10, der die von der Druckmesseinrichtung 4 gemessenen Druckwerte zum Empfänger 11 sendet, welcher sich beispielsweise an der Stoßstange 13 des Kraftfahrzeugs befindet, an dem auch der Anhängestutzen 1 angeordnet ist.
Von dem Empfänger 11 führt eine elektrische Verbindungsleitung 12 zu einer nicht dargestellten Anzeigeeinheit im PKW, die entweder die ermittelten Druckwerte oder/und das Überschreiten von bestimmten Grenzwerten anzeigt. Dies kann optisch oder auch akustisch erfolgen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung funktioniert nun so, dass beim Anhängen eines Anhängers, also dem Eingreifen des Kupplungskopfs 2 in das anhängerseitige Kupplungsgegenstück, der Bolzen 3 mit dem Kupplungskopf 2 durch die Anhänge- bzw. Stützlast entgegen der Federkraft der Federn 7 nach unten gedrückt wird und damit am unteren Ende des Bolzens 3 die elektrische Druckmesseinrichtung 4 betätigt. Je nach dem wie die Druckmesseinrichtung 4 in Bezug auf die Federn 7 eingestellt ist, ermittelt die Druckmesseinrichtung 4 unmittelbar bei Bewegung des Bolzens 3 nach unten oder nach Überschreiten eines bestimmten Grenzwertes den Druck, mit dem der Bolzen 3 auf die Druckmesseinrichtung 4 einwirkt. Da der Bolzen 3 mit Kupplungskopf 2 in der Aussparung 5 beweglich angeordnet ist, entspricht dies auch der Stützlast, mit der der Anhänger auf dem Anhängestutzen 1 aufliegt. Deswegen wird hierdurch jeweils die wirksame Stützkraft durch die Druckmesseinrichtung 4 aufgenommen.
Der von der Druckmesseinrichtung 4 ermittelte Druckwert wird über den Sender 10 an den Empfänger 11 gesendet und von dort zur Anzeige im PKW weitergeleitet. Zwischen Druckmesseinrichtung 4 und der Anzeige im PKW kann erfindungsgemäß eine Datenverarbeitungseinrichtung zur Aufbereitung der Messdaten und/oder ein Speicher zur Speicherung der gemessenen Daten oder von Vergleichsdaten angeordnet sein. Die Druckmesseinrichtung 4 kann durch sämtliche bekannten Kraft- bzw. Druckmessgeräte realisiert sein, vorzugsweise jedoch durch ein Piezoelement.
Um eine Verunreinigung der Aussparung 5 und somit eine Beeinträchtigung der Wirkungsweise der Druckmessereinrichtung 4 zu vermeiden, ist in der Aussparung 5 in dem Bereich, in dem der Bolzen 3 aus der Aussparung 5 heraustritt, eine Dichtung 8 vorgesehen, die zwar die Bewegung des Bolzens 3 in der Aussparung 5 ermöglicht, aber gleichzeitig das Eindringen von Schmutz oder Feuchtigkeit verhindert.
In einer alternativen Ausführungsform kann die Messeinrichtung zur Aufnahme der Stützlast auch im Bereich des Befestigungspunkts der Anhängerkupplung am Kraftfahrzeug vorgesehen sein, was insbesondere bei abnehmbaren Anhängerkupplungen zweckmäßig ist. So erfolgt hier die Krafteinwirkung infolge des üblicherweise L-förmigen Anhängerstutzens aufgrund Hebelwirkung über ein Drehmoment, jedoch lässt sich die von einer geeigneten Messeinrichtung aufgenommene Kraft, die über den L-förmigen Anhängerstutzen einwirkt, entsprechend der auf die Kupplung wirksamen Last korrelieren, was durch entsprechende Einstellung erfolgt, so dass ein entsprechendes Signal für das Erreichen des kritischen Werts der Stützlast abgegeben werden kann.
Im Rahmen der Erfindung kann es zweckmäßig sein, dass nicht bereits jede Belastungsspitze zur Erstellung eines Warnsignals für den Benutzer des Kraftfahrzeugs führt, was infolge der dynamischen Belastungen während der Fahrt nachteilhaft sein kann. Deswegen ist es zweckmäßig, dass über eine vorbestimmte Zeiteinheit mehrere Messungen erfolgen und ein entsprechendes Signal abhängig von einer gemittelten Messung abgegeben wird, so der über eine vorgegebene geeignete Zeiteinheit gemittelte Messwert einen vorgegebenen kritischen Wert erreicht. Darum ist es ferner zweckmäßig, dass ab Erreichen eines kritischen Bereichs vor Erreichen des Grenzwerts der zulässigen Stützlast bereits ein Signal abgegeben wird, so dass der Benutzer des Fahrzeugs weiß, dass er sich bei bestimmten Fahrzuständen nahe des kritischen Bereichs befindet. Dies könnte beispielsweise optisch oder akustisch angezeigt sein, etwa optisch durch Aufleuchten einer grünen Leuchte, wobei durch ein weiteres Signal, wiederum etwa akustisch oder optisch, das Erreichen des kritischen Werts angezeigt wird, etwa durch Aufblinken einer roten Warnleuchte. Wäre beispielsweise bei einem Hänger eine Mindeststützlast von 25 kg vorgegeben, dann könnte dann, wenn real im Bereich der Anhängerkupplung die gemessene Stützlast den Bereich 30 kg unterschreitet und im Bereich zwischen 25 oder 30 kg verbleibt, eine grüne Signalleuchte aufleuchten. Würde die kritische Grenze von 25 kg erreicht, dann würde das rote Warnsignal aufleuchten.
Im Rahmen der Erfindung ist es ferner zweckmäßig, dass die Messeinrichtung und das Kontrollsystem mit einer im Fahrzeug vorhandenen Reifendrucküberwachungsanlage gekoppelt wird, so dass in Bereichen von kritischen Stützlasten automatisch über das im Fahrzeug installierte Reifendrucküberwachungssystem der Druck in den Reifen entsprechend erhöht wird. Geeignet ist ferner auch eine Kopplung mit einer im Fahrzeug vorhandenen Niveauregulierung, bei der das Niveau elektronisch abhängig vom Ladezustand des Kraftfahrzeugs gesteuert wird. Es könnte dann je nach Auftreten der Stützlast auch eine Niveauregulierung des Fahrzeugs vorgenommen werden.

Claims

1. Anhängerkupplung für Zugfahrzeuge, insbesondere für PKW, mit einem die Anhängelast tragenden Aufnahmeteil (2, 3) zur Aufnahme des anhängerseitigen Kupplungsgegenstücks, gekennzeichnet durch eine Messeinrichtung, insbesondere eine Druckmesseinrichtung (4), die in Wirkverbindung mit dem Aufnahmeteil (2, 3) angeordnet ist, so dass die Druckbelastung des Aufnahmeteils (2, 3) messbar ist.

2. Anhängerkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufnahmeteil (2, 3) beweglich in der Anhängerkupplung angeordnet ist.

3. Anhängerkupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufnahmeteil (2, 3) einen Kugelkopf (2) zum Eingreifen in das anhängerseitige Kupplungsgegenstück und einen Bolzen (3) umfasst, an dem der Kugelkopf (2) befestigt ist, wobei der Bolzen (3) mit der Druckmesseinrichtung (4) zusammenwirkt und sich insbesondere die Druckmesseinrichtung (4) an dem dem Kugelkopf (4) gegenüberliegenden Ende des Bolzens (3) befindet.

4. Anhängerkupplung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Anhängerkupplung einen im wesentlichen L-förmigen Anhängestutzen (1) aufweist, in dessen vertikalem Schenkel (14) eine Aussparung (5) vorgesehen ist, in der der Bolzen (3) verschiebbar aufgenommen ist.

5. Anhängerkupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufnahmeteil (2, 3) entgegen der Belastungsrichtung insbesondere durch Federelemente (7) vorgespannt ist.

6. Anhängerkupplung nach Anspruch 3 oder 4 und Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Bolzen (3) mindestens einen Flansch (6), vorzugsweise einen ringförmig umlaufenden Flansch, aufweist, über den mittels Federelemente (7) das Aufnahmeteil (2, 3) vorgespannt ist.

7. Anhängerkupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckmesseinrichtung (4) einen elektronischen Druckmesser, insbesondere ein Piezoelement umfasst.

8. Anhängerkupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anhängerkupplung weiterhin eine Signalübermittlungseinrichtung mit insbesondere einem Infrarotsender, einem Funksender und/oder einer elektrischen Leitung zur Übermittlung der Messdaten der Druckmesseinrichtung (4) umfasst.

9. Anhängerkupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anhängerkupplung weiterhin eine ständige elektrische Stromversorgung, insbesondere eine Batterie oder einen Akku, umfasst.

10. Anhängelast-Kontrollsystem zur Überwachung und Kontrolle der Anhängelast an einer Anhängevorrichtung mit insbesondere einer Anhängerkupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass an der Anhängevorrichtung eine Messeinrichtung, vorzugsweise eine Krafimesseinrichtung, insbesondere eine Druckmesseinrichtung (4), zur Messung der Anhängelast, insbesondere der Auflagelast, vorgesehen ist, wobei das System eine Anzeigeeinrichtung zur Anzeige der gemessenen Anhängelast, insbesondere eine Kontrolllampe oder Messwertanzeige, umfasst.

11. Anhängelast-Kontrollsystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das System eine Datenübermittlungseinheit zum Übermitteln der Daten von der Messeinrichtung zur Anzeigeeinrichtung, insbesondere eine Sender-Empfänger-Einheit (10, 11) umfasst.

12. Anhängelast-Kontrollsystem nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass das System eine Datenverarbeitungseinheit zur Verarbeitung und Aufbereitung der Messdaten und/oder einen Speicher zur Speicherung von Messdaten und/oder Grenzwerten umfasst.