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Die Erfindung betrifft eine Messeinrichtung zum Messen von Kräften und/oder Momenten zwischen einem Zugfahrzeug und einem Anhängefahrzeug einer Fahrzeugkombination. Außerdem betrifft die Erfindung eine Fahrzeugkombination mit einer solchen Messeinrichtung.
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Anhängevorrichtungen von Fahrzeugkombinationen zum Koppeln eines Zugfahrzeugs mit einem Anhängefahrzeug, beispielsweise Maulkupplungen oder Sattelkupplungen an Lastzügen oder Sattelzügen, müssen große Koppelkräfte beziehungsweise mechanische Spannungen in allen drei Raumrichtungen übertragen können und jederzeit eine sichere Verbindung der Fahrzeuge gewährleisten.
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Eine kontinuierliche Messung der an einer solchen Anhängevorrichtung auftretenden mechanischen Spannungen kann zusätzlich zur permanenten Überwachung der Zugkräfte und Schubkräfte zwischen den miteinander gekoppelten Fahrzeugen zur Ermittlung weiterer wichtiger aktueller Informationen genutzt werden. Zu nennen sind hier beispielsweise der Knickwinkel der Kopplung, der Ladungszustand des Anhängers und/oder die Neigung des Fahrzeugaufbaus. Diese Informationen können als Regelgrößen für Fahrdynamikregelsysteme in Fahrzeugkombinationen, beispielsweise für elektronische Bremssysteme, elektronische Stabilitätskontrollsysteme, elektronische Niveauregelungssysteme und/oder Fahrerassistenzsysteme zur Verfügung gestellt werden.
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Allerdings ist es schwierig, diesbezügliche Kräfte und Momente am Koppelpunkt zwischen den beiden Fahrzeugen mit einer für die Regelung der erwähnten Systeme ausreichend hohen Empfindlichkeit zu messen, da die mechanischen Komponenten der Anhängevorrichtungen jeweils eine vergleichsweise große Steifigkeit aufweisen müssen. Die bekannten Messeinrichtungen zum Messen von Kräften und/oder Momenten zwischen einem Zugfahrzeug und einem Anhängefahrzeug bieten meistens nur eine begrenzte Genauigkeit und/oder ermöglichen nur eine Messung in einer Richtung oder in zwei von drei Raumrichtungen.
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Aus der
DE 10 2018 106 855 A1 ist eine Messeinrichtung zum Messen von Kräften und/oder Momenten zwischen einem motorisierten Fahrzeug und einem davon gezogenen oder geschobenen Anhänger oder Anbaugerät bekannt. Diese Messeinrichtung ist in einem Kupplungsbereich zwischen dem motorisierten Fahrzeug und dem gezogenen oder geschobenen Anhänger oder Anbaugerät angeordnet. Sie weist einen kreuzförmigen Träger mit vier sich radial erstreckenden Messarmen auf, welcher quer zu einer gedachten Längsachse des motorisierten Fahrzeugs angeordnet ist, wobei der Träger zwischen einer Basisplatte und einem Standard-Kupplungsträger eingespannt ist. An den vier Messarmen des Trägers sind insgesamt vier Sensorelemente angeordnet, beispielsweise vier als Kraftsensoren dienende Dehnungsmessstreifen. Die Sensorelemente sind mit einem elektronischen Auswertegerät verbunden, welches mittels bekannter Algorithmen aus den Signalen der Sensorelemente auf die Messeinrichtung einwirkende Kräfte und Momente nach Größe und Richtung berechnen sowie an ein Fahrzustand-Managementsystem weiterleiten kann.
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Nachteilig daran ist, dass Dehnungen an den Messarmen des Trägers jeweils nur in einer Messrichtung, nämlich in derjenigen Richtung, in welcher der Dehnungsmessstreifen orientiert ist, gemessen werden können. Dadurch kann in der Regel nur ein Teil der tatsächlichen Dehnung eines Messarms gemessen werden, wodurch die Genauigkeit der Messeinrichtung nicht optimal ist.
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Die
DE 25 20 673 C3 zeigt und beschreibt eine Messeinrichtung zum Messen von an einem Achsschenkel einer Radaufhängung angreifenden Kraft- und Drehmomentkomponenten. Diese Messeinrichtung weist eine quadratische Flanschplatte auf, welche in ihrem Zentrum einen Achszapfen trägt und über Verformungsbereiche mit einem Achsschenkelträger fest verbunden ist. An durch Auskehlungen und Bohrungen gebildeten Schwächestellen der Verformungsbereiche sind Dehnungsmessstreifenrosetten angebracht, welche auf beiden Plattenseiten sowie auf den Plattenkanten der Flanschplatte verteilt angeordnet sind. Die Rosetten bestehen jeweils aus zwei sich einander unter einem Winkel von 90° überdeckenden Streifen, wobei die Ausrichtung der Streifen jeweils eine Messrichtung vorgibt. Die Dehnungsmessstreifenrosetten sind mittels fünf Brückenschaltungen elektrisch derart miteinander verschaltet, dass drei Brückenschaltungen für die am Achszapfen in den drei senkrecht aufeinander stehenden Hauptrichtungen, also in zwei Hauptrichtungen in der Ebene der Flanschplatte sowie in einer dritten Hauptrichtung in Richtung der Achse des Achszapfens angreifenden Kraftkomponenten sowie die beiden restlichen Brückenschaltungen für die Kippmomente am Achszapfen um die beiden Hauptrichtungen der Flanschplatte jeweils ein elektrisches Signal erzeugen, sodass insgesamt drei einzelne Kraftkomponenten und zwei einzelne Kippmomentkomponenten gemessen werden können.
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Nachteilig an dieser Messeinrichtung ist, dass die Flanschplatte zahlreiche zueinander ausgerichtete Auskehlungen, Schlitze und Bohrungen benötigt. Die Dehnungsmessstreifenrosetten weisen lediglich zwei Messrichtungen auf. Die Anzahl der benötigten Dehnungsmessstreifenrosetten ist daher groß. Zudem sind sowohl an der Vorderseite und der Rückseite als auch an den Plattenkanten zahlreiche Dehnungsmessstreifenrosetten angeordnet. Die Herstellung der Flanschplatte, die Verkabelung der Dehnungsmessstreifenrosetten sowie die Montage sind entsprechend aufwendig und die Herstellkosten relativ hoch. Die bekannte Messeinrichtung ist daher eher für Untersuchungen zur Radaufhängung und Lenkung auf Prüfständen oder für diese Zwecke an dafür speziell ausgerüsteten Kraftfahrzeugen geeignet, weniger jedoch für den Einsatz an Serienfahrzeugen.
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Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Messeinrichtung der genannten Art vorzuschlagen, welche ein empfindliches Ansprechverhalten sowie eine hohe Messgenauigkeit aufweist, und die dennoch einfach und kostengünstig herstellbar ist.
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Die Lösung dieser Aufgabe wird mit einer Messeinrichtung erreicht, welche die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen dieser Messeinrichtung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
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Die erfindungsgemäße Messeinrichtung zum Messen von Kräften und/oder Momenten zwischen einem Zugfahrzeug und einem Anhängefahrzeug einer Fahrzeugkombination weist demnach folgendes auf:
- Einen als ein Messkreuz ausgebildeten Träger mit mehreren Messarmen, welcher an einer Anhängevorrichtung zum Koppeln des Zugfahrzeugs mit dem Anhängefahrzeug anordbar und mit dieser verbindbar ist. An jedem Messarm des Trägers ist eine Dehnungsmessstreifenrosette angeordnet, welche jeweils aus mindestens drei im Winkel zueinander angeordneten, als Kraftsensoren wirksamen Dehnungsmessstreifen bestehen. Außerdem ist eine elektronische Messdatenerfassungs- und Auswerteeinheit vorhanden, welche mit den Dehnungsmessstreifenrosetten elektrisch verbunden oder verbindbar ist. Diese Messdatenerfassungs- und Auswerteeinheit ist zur Erfassung sowie Auswertung von durch kraft- und/oder momentbedingten Verformungen der Anhängevorrichtung hervorgerufenen, mit Dehnungsänderungen der Dehnungsmessstreifenrosetten korrelierten elektrischen Sensorsignalen in allen drei Raumrichtungen ausgebildet. Hierzu weist die Messdatenerfassungs- und Auswerteeinheit eine elektronische Schaltung und/oder ein Computerprogramm mit einem Algorithmus auf, mittels der oder mittels dem die auf die Anhängevorrichtung wirkenden Koppelkräfte, Koppelmomente und/oder deren Komponenten nach Größe und Richtung sowie zeitaufgelöst bestimmbar sowie anderen Fahrzeugsystemen zur Verfügung stellbar sind.
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Durch diese Anordnung ist eine Messeinrichtung realisiert, welche die Ermittlung von Koppelkräften und Koppelmomenten an einer Anhängevorrichtung in allen drei Raumrichtungen ermöglicht und dabei eine hohe Präzession sowie eine hohe zeitliche Auflösung mit einem empfindlichen Ansprechverhalten erreicht. Dem lag die Erkenntnis zugrunde, dass die Verwendung von Dehnmessstreifenrosetten in Kombination mit einer mechanischen Konstruktion in Form eines Messkreuzes mit mehreren Messarmen eine sehr genaue Messung von Koppelkräften in allen drei Raumdimensionen ermöglicht.
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Die mittels der Messeinrichtung präzise und zeitlich hoch aufgelösten Messwerte der Koppelkräfte und Koppelmomente können in einer Vielzahl von Anwendungsfällen in der Fahrdynamikregelung einer Fahrzeugkombination sowie zur Regelung von Fahrerassistenzsystemen vorteilhaft genutzt werden, wie beispielsweise bei der Einstellung der Bremskraft eines elektronischen Bremssystems, zur Verhinderung von Anhängerschwingungen, zum rechtzeitigen Geradeziehen eines Fahrzeuggespanns und/oder zur Vermeidung von Kupplungsüberlastungen.
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Demnach besteht die Messeinrichtung aus einer mechanischen Komponente und einer elektronischen Komponente. Die mechanische Komponente ist ein mehrarmiger kreuzförmiger Träger. Die elektronische Komponente ist eine Anordnung von mehreren Dehnungsmessstreifenrosetten, welche mit einer Messdatenerfassungs- und Auswerteeinheit elektrisch verbunden ist.
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Um die auf die Anhängevorrichtung einwirkenden dreidimensionalen Kräfte und Momente zu ermitteln, wird der im Wesentlichen aus mehreren Messarmen bestehende kreuzförmige Träger fest an der Anhängerkupplung montiert. Wenn das Messkreuz mit der Anhängevorrichtung kraftschlüssig verbunden ist, reagieren die Messarme mit Längen- und/oder Torsionsdehnungen auf die durch mechanische Spannungen im Fahr- oder Rangierbetrieb der Fahrzeugkombination hervorgerufenen reversiblen Verformungen der Anhängerkupplung.
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An jedem Messarm ist wie erwähnt eine Dehnungsmessstreifenrosette angeordnet. Die Längen- und/oder Torsionsdehnungen der Messarme werden auf die Dehnungsmessstreifenrosetten übertragen. Ein einzelner Dehnungsmessstreifen könnte lediglich ein elektrisches Signal entsprechend einer Dehnung des Messarms in einer Hauptdehnungsmessrichtung erfassen. Dadurch könnte nur eine eindimensionale Projektion, also lediglich ein Teil der tatsächlichen Dehnung des betreffenden Messarms gemessen werden.
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Eine Dehnungsmessstreifenrosette mit drei im Winkel zueinander angeordneten Dehnungsmesstreifen erzeugt hingegen mehrere elektrische Signale und ermöglicht eine Rekonstruktion der tatsächlichen dreidimensionalen Dehnung des jeweiligen Messarms und somit die Messung von Kräften und Momenten in allen Richtungen.
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An den Messarmen des Messkreuzes kann die Verformung der Anhängevorrichtung unterschiedlich angreifen, sodass die Messarme messbare Dehnungsunterschiede und die Dehnungsmessstreifenrosetten unterschiedliche Dehnungen erfahren. Aus den elektrischen Signalen der Dehnungen und aus den Dehnungsunterschieden der einzelnen Messarme kann nach einer vorausgehenden Kalibrierung der Messeinrichtung unter Berücksichtigung der Festigkeitskennzahlen des Materials des Messkreuzes, also des Elastizitätsmoduls und der Querdehnungszahl (Poisson-Zahl), auf die tatsächlichen Kräfte und Momente, welche an der Anhängevorrichtung angreifen, nach Größe und Richtung geschlossen werden.
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Für die Auswertung der elektrischen Signale aus den Dehnungsänderungen der Dehnungsmessstreifenrosetten kann die Messeinrichtung auf bekannte mathematische Methoden zurückgreifen. Die Dehnungsmessstreifenrosetten sind zu diesem Zweck in geeigneter Weise elektrisch miteinander verschaltet, um aus den dehnungsbedingten elektrischen Widerstandsänderungen der einzelnen Dehnungsmessstreifen richtungs- und größenabhängige separate elektrische Signale als Eingangsgrößen für die Berechnung der gewünschten Kraftkomponenten zu erhalten.
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Der mechanische Spannungszustand eines Körpers, vorliegend eines Messarms, kann mittels des grafischen Verfahrens der Mohr'schen Spannungskreise vollständig beschrieben und veranschaulicht werden. In „Hering u.a., Physik für Ingenieure, 19. Aufl., Springer 2012, Kap. 2.11, Mechanik deformierbarer fester Körper“, ist am Beispiel einer dreiachsigen Zugbeanspruchung eines Körpers die Herleitung der Hauptspannungen sowie der Winkelabstände der Hauptachsen mittels der Konstruktion der Mohr'schen Spannungskreise veranschaulicht. In „Dubbel, Taschenbuch für den Maschinenbau, 19. Aufl., 1997, Kap. C1.1 Spannungen und Verformungen“, ist der mathematische Formalismus der Mohr'schen Spannungskreise für eindimensionale, zweidimensionale und für dreidimensionale Spannungszustände von Körpern beschrieben.
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Eine präzise Rekonstruktion der Amplitude und der Richtung von an der Anhängevorrichtung angreifenden Kräften und Momenten kann demnach nach dem Prinzip der vektoriellen Addition der Dehnungsmesssignale der einzelnen Sub-Dehnungsmessstreifen der Dehnungsmessstreifenrosetten erfolgen. Algorithmen und elektronische Schaltungen zur Auswertung von Dehnungen von Dehnungsmessstreifenrosetten sind bereits bekannt. Beispielweise sei dazu auf die
DE 16 48 385 A verwiesen, in der ein Dehnungsmessstreifenrosetten-Rechner für eine Dehnungsmessstreifenrosette aus drei im Winkel zueinander angeordneten Dehnungsmesstreifen beschrieben ist. Ein Messkreuz mit mehreren Dehnungsmessstreifenrosetten an mehreren Messarmen gemäß der Erfindung ist mit diesen Mitteln auswertbar, um die gewünschten vektoriellen Informationen der Koppelkräfte und Koppelmomente an der Anhängevorrichtung zu erhalten.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Träger vier sich von einem zentralen Trägerteil radial erstreckende Messarme aufweist, wobei jeder der Messarme um 60° zu einem unmittelbar benachbarten ersten Messarm sowie um 120° zu einem unmittelbar benachbarten zweiten Messarm versetzt angeordnet ist, wobei an jedem Messarm im Bereich seines von dem zentralen Trägerteil entfernten freien Endes jeweils eine aus drei Dehnungsmessstreifen bestehende Dehnungsmessstreifenrosette angeordnet ist, und wobei jeweils ein mittlerer Dehnungsmessstreifen einer jeden Dehnungsmessstreifenrosette in Richtung einer gedachten geometrischen Längsachse des Messarms ausgerichtet ist, sowie die beiden zu dem mittleren Dehnungsmesstreife benachbarten Dehnungsmessstreifen um jeweils 45° nach links und rechts angewinkelt angeordnet sind.
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Diese Kombination eines Messkreuzes mit Dehnungsmessstreifenrosetten hat sich überraschenderweise als ein besonders empfindliches Messwerkzeug erwiesen, mit dem selbst kleinste Koppelkräfte in allen drei Raumdimensionen messbar sind. Dabei stellen jeweils drei auf einer ebenen Oberfläche eines Messarms angeordnete Dehnungsmessstreifen einen Winkel von 90° Grad auf. Mittels dieser Dehnungsmessstreifenrosette können Dehnungen und Torsionen des Messarms mit unbekannter Hauptrichtung gemessen werden. Aus den Messsignalen lässt sich ein resultierender Dehnungswinkel des Messarms bestimmen. Aus dem tatsächlichen Dehnungswinkel jedes der vier Messarme und den Dehnungswinkelunterschieden an den einzelnen Messarmen können die an der Anhängevorrichtung angreifenden Kräfte und Momente in allen drei Raumrichtungen rekonstruiert werden.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Träger als ein dreidimensional wirksamer Kupplungskraftmessadapter einer Maulkupplung zwischen einem Zugfahrzeug und einem Deichsel- oder Zentralachsanhänger eines Lastzugs ausgebildet ist, wobei dieser Träger an dem Zugfahrzeug zwischen der Maulkupplung und einem Anhängebock eingespannt ist, und wobei dieser Träger quer zu einer gedachten geometrischen Längsachse der Fahrzeugkombination ausgerichtet angeordnet ist.
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Eine ähnliche Anordnung einer Messeinrichtung ist bereits aus der eingangs erwähnten
DE 10 2018 106 855 A1 bekannt und dort ausführlich beschrieben. Im Unterschied zu der bekannten Anordnung weisen die Messarme des kreuzförmigen Trägers gemäß der Erfindung mehrere Dehnungsmessstreifenrosetten anstelle einzelner Sensorelemente auf, wodurch eine vollständige dreidimensionale Erfassung von Kräften und Momenten an der Anhängevorrichtung erfolgen kann. Dadurch werden eine höhere Genauigkeit sowie eine größere Messempfindlichkeit erreicht.
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Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Träger als ein dreidimensional wirkender Kupplungskraftmessadapter einer Sattelkupplung zwischen einer Sattelzugmaschine und einem Sattelauflieger eines Sattelzuges ausgebildet ist, wobei der Träger an der Sattelzugmaschine zwischen der Sattelkupplung und einem Fahrgestell eingespannt ist, und wobei der Träger in Richtung einer gedachten geometrischen Längsachse des Sattelzuges ausgerichtet angeordnet ist.
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Durch diese Anordnung kann die Koppelkraft an einem Koppelpunkt zwischen der Sattelzugmaschine und dem Sattelauflieger präzise gemessen werden. Demnach kann der kreuzförmige Träger unterhalb einer Sattelkupplung montiert werden und ersetzt dort eine üblicherweise verwendete Montageplatte.
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Außerdem kann vorgesehen sein, dass die Messeinrichtung eine Schnittstelle für eine Datenübertragung an ein Anzeigegerät und/oder für einen Datenabgriff eines Fahrdynamikregelsystems und/oder eines Fahrerassistenzsystems aufweist. Die ermittelten Koppelkräfte und Koppelmomente können beispielsweise auf einem Anzeigeinstrument im Führerhaus numerisch und/oder grafisch dargestellt werden.
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Mittels dieser Schnittstelle können die mit der Messeinrichtung ermittelten Koppelkraftinformationen von vorhandenen Fahrdynamiksystemen und Fahrerassistenzsystemen der Fahrzeugkombination jederzeit als Eingangsgrößen abgegriffen und vorteilhaft in die Regelsysteme eingespeist werden. Beispielsweise können die Daten auf einem mit der Schnittstelle verbundenen datentechnischen Bussystem (etwa CAN-Bus) zur Verfügung stehen. Mögliche Anwendungen, bei denen die gemessenen Koppelkraftinformationen genutzt werden können sind:
- - Beeinflussung, insbesondere Reduzierung der Koppelkraft bei Bremsvorgängen,
- - Steuerinformationen für elektrisch angetriebene motorisierte Anhänger (eTrailer),
- - Erkennung einer Kippgefahr,
- - Erkennung von Anhängerschwingungen,
- - Bestimmung des Schwerpunktes der Fahrzeugkombination,
- - Kollisionsvorwarnung,
- - Geradeziehen einer sich stauchenden Zugfahrzeug-Anhänger-Kombination,
- - Erkennung von Achsschenkelbolzenverschleiß, sowie
- - Erkennung von einer nur teilweise geschlossenen Anhängevorrichtung.
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Schließlich betrifft die Erfindung auch eine Fahrzeugkombination, etwa einen Sattelzug, Lastzug oder Personenkraftwagen-Caravan-Kombination, mit einer Messeinrichtung zum Messen von Kräften und/oder Momenten zwischen einem Zugfahrzeug und einem Anhängefahrzeug, welche gemäß den gerade beschriebenen erfindungsgemäßen Merkmalen aufgebaut ist.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand von in der beigefügten Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In dieser Zeichnung zeigt
- 1 eine perspektivische Vorderansicht eines Trägers einer Messeinrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung,
- 2 eine Rückseitenansicht des Trägers gemäß 1 mit einer Anordnung von Dehnungsmessstreifenrosetten,
- 3 eine vergrößerte Detailansicht des Trägers gemäß 2,
- 3a eine vergrößerte Detailansicht einer Dehnungsmessstreifenrosette,
- 4 eine schematisch stark vereinfachte Schnittdarstellung des Trägers im eingebauten Zustand an einer Anhängevorrichtung mit einer Maulkupplung,
- 5 eine perspektivische Ansicht eines Trägers einer Messeinrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, und
- 6 eine schematisch stark vereinfachte Schnittdarstellung des Trägers ähnlich demjenigen der 5 im eingebauten Zustand an einer Anhängevorrichtung mit einer Sattelkupplung.
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Einige Bauelemente in den Figuren stimmen überein, sodass diese mit denselben Bezugsziffern bezeichnet sind.
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Die 1 zeigt demnach eine einem Zugfahrzeug zugewandte Vorderseite eines Trägers 2 einer erfindungsgemäßen Messeinrichtung 1.1 zum Messen von Koppelkräften und Koppelmomenten an einer Anhängevorrichtung 21 (4), welche zum lösbaren Verbinden eines Zugfahrzeugs 18 mit einem Deichselanhänger 19 eines Lastzugs dient. Der Träger 2 weist die Form eines Messkreuzes mit je zwei um 60° beziehungsweise um 120° im Abstand zueinander versetzt angeordnete Messarme 3a, 3b, 3c, 3d auf. An dem jeweiligen freie Ende dieser Messarme sind Augen 4a, 4b 4c, 4d mit Durchgangsbohrungen 5a, 5b, 5c, 5d ausgebildet, wobei die Augen 4a, 4b 4c, 4d jeweils einen axialen Vorsprung 6a, 6b, 6c, 6d haben. Der Träger 2 ist mit einem als Nabe ausgebildeten axial einseitig vorstehenden zentralen Trägerteil 7 versehen, welches im Wesentlichen zylindrisch ausgebildet ist, jedoch abgeflachte Ränder aufweist. In dem Trägerteil 7 ist eine zentrale Gewindebohrung 8 ausgebildet.
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Die 2 zeigt die dem Deichselanhänger 19 zugewandte Rückseite des Trägers 2. An jedem Messarm 3a, 3b, 3c, 3d ist jeweils eine Dehnungsmessstreifenrosette 9, 10, 11, 12 angeordnet. Die Rückseite des Trägers 2 ist im Bereich des zentralen Trägerteils 7 und darüber hinaus bis zu den Augen 4a, 4b 4c, 4d der freien Enden der Messarme 3a, 3b, 3c, 3d hin mit einer Vertiefung 20 (3) versehen, in denen die jeweilige Dehnungsmessstreifenrosette 9, 10, 11, 12 möglichst nahe an den Augen 4a, 4b 4c, 4d angeordnet sowie mit dem Trägermaterial fest, beispielsweise stoffschlüssig, verbunden ist. Die jeweiligen Dehnungsmessstreifenrosetten 9, 10, 11, 12 sind über jeweils eine sechsadrige elektrische Leitung 13, 14, 15, 16 mit einer elektronischen Messdatenerfassungs- und Auswerteeinheit 17 verbunden. Die Messdatenerfassungs- und Auswerteeinheit 17 weist an sich bekannte elektronische Rechenmittel und Speichermittel auf, mittels denen die elektrische Signale, welche mit Dehnungen beziehungsweise mit Dehnungsänderungen der Dehnungsmessstreifenrosetten 9, 10, 11, 12 korreliert sind, ausgewertet werden können, um Kräfte und Momente, denen die Anhängevorrichtung 21 ausgesetzt wird, zu ermitteln. Außerdem weist die Messdatenerfassungs- und Auswerteeinheit 17 eine elektrische oder optische Schnittstelle 43 für eine Datenübertragung an ein Anzeigegerät und/oder für einen Datenabgriff eines Fahrdynamikregelsystems und/oder eines Fahrerassistenzsystems auf.
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3 und 3a zeigen exemplarisch eine solche Dehnungsmessstreifenrosette 9 angeordnet an einem Messarm 3a sowie einzeln im Detail. Demnach besteht eine Dehnungsmessstreifenrosette 9 aus einem mittleren Dehnungsmesstreifen 9b sowie aus zwei weiteren Dehnungsmesstreifen 9a, 9c, welche rechts und links jeweils im Winkel von 45° in Bezug zu dem mittleren Dehnungsmesstreifen 9b angeordnet sind. Die drei Dehnungsmesstreifen 9a, 9b, 9c sind über jeweils zwei elektrische Adern 13.1, 13.2, 13.3, 13.3, 13.4, 13.5, 13.6 einer elektrischen Leitung 13 mit der Messdatenerfassungs- und Auswerteeinheit 17 verbunden. Die übrigen drei Dehnungsmessstreifenrosetten 10, 11, 12 sind baugleich wie die gerade beschriebene Dehnungsmessstreifenrosette 9 aufgebaut und ebenso mit der Messdatenerfassungs- und Auswerteeinheit 17 verbunden.
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Die
4 zeigt schematisch den gerade beschriebenen Träger 2 im eingebauten Zustand an der Anhängevorrichtung 21. Die Anhängevorrichtung 21 weist einen kastenförmigen Standard-Anhängebock 22, einen Standard-Kupplungsträger 23 mit Verriegelungsmitteln zum Fixieren an dem Anhängebock 22, eine Anschlussplatte 24, sowie eine Maulkupplung 25 mit einer Grundplatte 25a auf. Der Träger 2 ist quer zu einer gedachten geometrischen Längsachse 26 der Fahrzeugkombination ausgerichtet. In der bereits erwähnten
DE 10 2018 106 855 A1 sind ein ähnlicher Standard-Anhängebock 22 sowie ein ähnlicher Standard-Kupplungsträger 23 beschrieben, so dass diese hier nicht weiter erläutert werden müssen. Wichtig ist lediglich, dass der kreuzförmige Träger 2 zwischen dem Anhängebock 22 und der Maulkupplung 25 zur Erfüllung seiner Messaufgaben eingespannt ist.
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Die 5 zeigt eine zweite Ausführungsform einer Messeinrichtung 1.2 zum Messen von Koppelkräften und Koppelmomenten an einer Anhängevorrichtung 30 (6) einer Sattelzugmaschine 31 eines Sattelzugszugs. Demnach weist ein zweiter messkreuzförmiger Träger 32 je zwei um 60° beziehungsweise 120° im Abstand zueinander versetzt angeordnete Messarme 33a, 33b, 33c, 33d auf, an deren freie Ende jeweils ein rechteckförmiger Finger 34a, 34b 34c, 34d ausgebildet ist.
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Dieser zweite Träger 32 ist mit einem als Rahmen ausgebildeten, axial in Richtung zum Fahrgestells 37 (6) vorstehenden und in Richtung zur Sattelkupplung 38 zurückgenommenen zentralen Trägerteil 35 versehen. An jedem Messarm 33a, 33b, 33c, 33d ist eine Dehnungsmessstreifenrosetten 39, 40, 41, 42 angeordnet und dort befestigt. Die Dehnungsmessstreifenrosetten 39, 40, 41, 42 sind wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel mit der elektronischen Messdatenerfassungs- und Auswerteeinheit 17 über elektrische Leitungen 13, 14, 15, 16 verbunden.
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In dem als Rahmen ausgebildeten zentralen Trägerteil 35 dieses zweiten Trägers 32 sowie in den Fingern 34a, 34b 34c, 34d der Messarme 33a, 33b, 33c, 33d sind zahlreiche Durchgangsbohrungen 36 zur Verschraubung an der Sattelkupplung 38 und an dem Fahrgestell 37 ausgebildet. 6 zeigt schematisch stark vereinfacht diesen zweiten Träger 32 im eingebauten Zustand an der Anhängevorrichtung 30 des Sattelzugs.
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Bezugszeichenliste
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- 1.1
- Messeinrichtung (1. Ausführungsform)
- 1.2
- Messeinrichtung (2. Ausführungsform)
- 2
- Träger, Messkreuz (1. Ausführungsform)
- 3a
- Erster Messarm des Trägers 2
- 3b
- Zweiter Messarm des Trägers 2
- 3c
- Dritter Messarm des Trägers 2
- 3d
- Vierter Messarm des Trägers 2
- 4a
- Auge am ersten Messarm 3a
- 4b
- Auge am zweiten Messarm 3b
- 4c
- Auge am dritten Messarm 3c
- 4d
- Auge am vierten Messarm 3c
- 5a
- Durchgangsbohrung am Auge des ersten Messarms 3a
- 5b
- Durchgangsbohrung am Auge des zweiten Messarms 3b
- 5c
- Durchgangsbohrung am Auge des dritten Messarms 3c
- 5d
- Durchgangsbohrung am Auge vierter Messarm 3d
- 6a
- Axialer Vorsprung des Auges am ersten Messarm 3a
- 6b
- Axialer Vorsprung des Auges am zweiten Messarm 3b
- 6c
- Axialer Vorsprung des Auges am dritten Messarm 3c
- 6d
- Axialer Vorsprung des Auges am vierten Messarm 3d
- 7
- Zentrales Trägerteil des Trägers 2, Nabe
- 8
- Zentrale Gewindebohrung des Trägerteils 7
- 9
- Erste Dehnungsmessstreifenrosette am Träger 2
- 9a
- Erster Dehnungsmessstreifen der ersten Dehnungsmessstreifenrosette 9
- 9b
- Zweiter Dehnungsmessstreifen der ersten Dehnungsmessstreifenrosette 9
- 9c
- Dritter Dehnungsmessstreifen der ersten Dehnungsmessstreifenrosette 9
- 10
- Zweite Dehnungsmessstreifenrosette am Träger 2
- 11
- Dritte Dehnungsmessstreifenrosette am Träger 2
- 12
- Vierte Dehnungsmessstreifenrosette am Träger 2
- 13
- Erste elektrische Leitung
- 13.1 - 13.6
- Adern der ersten elektrischen Leitung 13
- 14
- Zweite elektrische Leitung
- 15
- Dritte elektrische Leitung
- 16
- Vierte elektrische Leitung
- 17
- Messdatenerfassungs- und Auswerteeinheit
- 18
- Zugfahrzeug (1. Ausführungsform)
- 19
- Anhängefahrzeug, Deichselanhänger (1. Ausführungsform)
- 20
- Vertiefung am Träger (1. Ausführungsform)
- 21
- Anhängevorrichtung (1. Ausführungsform)
- 22
- Anhängebock (1. Ausführungsform)
- 23
- Standardkupplungsträger (1. Ausführungsform)
- 24
- Anschlussplatte (1. Ausführungsform)
- 25
- Maulkupplung (1. Ausführungsform)
- 25a
- Grundplatte (1. Ausführungsform)
- 26
- Geometrische Längsachse der Fahrzeugkombination
- 30
- Anhängevorrichtung (2. Ausführungsform)
- 31
- Zugfahrzeug, Sattelzugmaschine (2. Ausführungsform)
- 32
- Träger, Messkreuz (2. Ausführungsform)
- 33a
- Erster Messarm des Trägers 32
- 33b
- Zweiter Messarm des Trägers 32
- 33c
- Dritter Messarm des Trägers 32
- 33d
- Vierter Messarm des Trägers 32
- 34a
- Finger am ersten Messarm 33a
- 34b
- Finger am zweiten Messarm 33b
- 34c
- Finger am dritten Messarm 33c
- 34d
- Finger am vierten Messarm 33d
- 35
- Zentrales Trägerteil des Trägers 32, Rahmen
- 36
- Durchgangsbohrungen am Träger 32
- 37
- Fahrgestell des Sattelzugs (2. Ausführungsform)
- 38
- Sattelkupplung
- 39
- Erste Dehnungsmessstreifenrosette am Träger 32
- 40
- Zweite Dehnungsmessstreifenrosette am Träger 32
- 41
- Dritte Dehnungsmessstreifenrosette am Träger 32
- 42
- Vierte Dehnungsmessstreifenrosette am Träger 32
- 43
- Schnittstelle für eine Datenübertragung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102018106855 A1 [0005, 0025, 0036]
- DE 2520673 C3 [0007]
- DE 1648385 A [0021]
