CH714330A2

CH714330A2 - Drawbar weighing system for mounting on a towing vehicle.

Info

Publication number: CH714330A2
Application number: CH01380/17A
Authority: CH
Inventors: Jäger Bruno
Original assignee: Larag Ag
Priority date: 2017-11-15
Filing date: 2017-11-15
Publication date: 2019-05-15
Also published as: CH714330B1

Abstract

Deichselwägesystem zur Montage an einem Zugfahrzeug, mit einer Halterung 1, einer Messzelle 2 und einer Kupplung 3, wobei die Messzelle 2 das Verbindungselement zwischen der Halterung 1 und der Kupplung 3 bildet, sodass sämtliche Kräfte auf der Kupplung 3 von der Messzelle 2 in allen Raumrichtungen übernommen werden.Drawbar weighing system for mounting on a towing vehicle, with a holder 1, a measuring cell 2 and a coupling 3, wherein the measuring cell 2 forms the connecting element between the holder 1 and the coupling 3, so that all forces on the coupling 3 of the measuring cell 2 in all directions be taken over.

Description

Beschreibung [0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Deichselwägesystem für Zugfahrzeuge gemäss Oberbegriff des Patentanspruchs 1.Description: The present invention relates to a drawbar weighing system for towing vehicles according to the preamble of patent claim 1.

[0002] Für viele Anhänger, sei es im Bereich des Strassentransports oder der Landwirtschaft, ist die Kugelkopfkupplung bzw. der Anhängezapfen der heutige Kupplungsstandard. Als Anhängevorrichtung dient eine Halterung mit einem Zapfen oder mit einer genormten Kugel von meistens 50 mm Durchmesser. An der Deichsel des Anhängers befindet sich als Gegenstück dazu eine Kugelpfanne mit Verschluss, welcher durch Betätigung eines Hebels geöffnet und geschlossen werden kann. Sind Kugel und Kugelpfanne zusammengekoppelt, so ist die Kugelpfanne auf der Kugel drehbar gelagert und gegen Abheben gesichert. Dadurch kann der Anhänger dem Zugfahrzeug gelenkig folgen. Die Anhänger sind derart aufgebaut, dass insbesondere bei Stardeichselanhängern mit einer oder mehr Achsen die Anhängerkupplung über die Deichsel einen Teil der Stützlast des Anhängers übernimmt. Zu hohe oder zu tiefe Stützlasten auf Anhängerkupplungen führen allerdings zu instabilem Fahrverhalten, erhöhtem Verschleiss an Bauteilen und im schlimmsten Fall zu Verkehrsunfällen. Aus diesem Grund ist die maximal zulässige Stützlast begrenzt und in den meisten Ländern im Fahrzeugausweis des Zugfahrzeugs eingetragen. Bei Nichteinhaltung der maximalen Stützlast drohen Ordnungsbussen oder Verzeigungen bis hin zum Ausweisentzug.For many trailers, be it in the field of road transport or agriculture, the ball coupling or the towing pin is today's coupling standard. A bracket with a pin or with a standardized ball, usually 50 mm in diameter, serves as the hitch. On the drawbar of the trailer there is a ball socket with a lock, which can be opened and closed by operating a lever. If the ball and ball socket are coupled together, the ball socket is rotatably mounted on the ball and secured against lifting off. This allows the trailer to follow the towing vehicle in an articulated manner. The trailers are constructed in such a way that, in particular with rigid drawbar trailers with one or more axles, the trailer coupling takes over part of the drawbar load of the trailer via the drawbar. Too high or too low support loads on towbars, however, lead to unstable driving behavior, increased wear on components and, in the worst case, to traffic accidents. For this reason, the maximum permissible vertical load is limited and entered in the vehicle ID of the towing vehicle in most countries. If the maximum drawbar load is not adhered to, there is a risk of being ordered to pay fines or being vindicated, or even withdrawing your ID.

[0003] Im Stand der Technik sind mehrere Vorrichtungen zur Erfassung der Stützlast eines Anhängers an der Kupplung mit dem Zugfahrzeug zu finden. So werden beispielsweise in der FR 2 687 622 A1 und in der DE 10 2004 029 295 A1 Deichsel mit integriertem Wägesystem beschrieben. Diesen Lösungen gemeinsam ist, dass das Wägesystem sich auf dem Anhänger befindet, und nicht auf dem Zugfahrzeug. Zur Übermittlung des Werts der Stützlast zur Fahrzeugkabine, z.B. zum Leuchten einer Kontrollleuchte «Stützlast» falls die maximal zulässige Stützlast überschritten wird, ist also zusätzlich eine Kabel- oder Drahtlosverbindung zwischen dem Anhänger und dem Zugfahrzeug nötig. Ausserdem muss das Wägesystem auf jedem Anhänger vorhanden sein, was erheblichen Aufwand und Kosten verursacht. Sinnvoller und günstiger ist, das Wägesystem auf dem Zugfahrzeug einzurichten. Dies hat zudem den Vorteil, dass unabhängig von der Art des Anhängers, sowie der Art und Form der Deichsel des Anhängers, dieselbe Vorrichtung benutzt werden kann.In the prior art, several devices for detecting the vertical load of a trailer on the coupling with the towing vehicle can be found. For example, FR 2 687 622 A1 and DE 10 2004 029 295 A1 describe a drawbar with an integrated weighing system. Common to these solutions is that the weighing system is on the trailer and not on the towing vehicle. To transmit the value of the vertical load to the vehicle cabin, e.g. To light up a «vertical load» indicator light if the maximum permissible vertical load is exceeded, a cable or wireless connection between the trailer and the towing vehicle is also required. In addition, the weighing system must be available on every trailer, which causes considerable effort and costs. It makes more sense and is cheaper to set up the weighing system on the towing vehicle. This also has the advantage that regardless of the type of trailer and the type and shape of the drawbar of the trailer, the same device can be used.

[0004] In der WO 2015 134 817 A1 und in der WO 2016 046 205 A1 werden Vorrichtungen zur Erfassung der Stützlast auf die Anhängerkugelkupplung vorgestellt, wobei das Wägesystem in der Anhängerkugelkupplung selbst integriert ist, und nicht auf dem Anhänger. In der WO 2016 046 205 A1 wird eine herkömmliche Kugelkopfkupplung mit verschiedenen Sensoren versehen, die die Verformung der Kugelkopfkupplung durch eine Stützlast (eine in vertikaler Richtung wirkende Last), eine Zuglast (eine in Längsrichtung wirkende Last) oder eine seitlich angreifende Last in mehreren Richtungen messen, und daraus den Wert der entsprechenden Kräfte ableiten. Die Ableitung der einwirkenden Kräfte erfolgt also indirekt, basierend auf der Kenntnis des mechanischen Verhaltens des Kupplungsteils unter Druck und Spannung. Das mechanische Verhalten der (meistens metallischen) Kupplungsteile verändert sich jedoch im Laufe der Jahre durch Materialermüdung und -Verformung aufgrund der wiederholten Ladezyklen, der Vibrationen und der Korrosion. Ein Mangel derartiger Vorrichtungen ist demnach, dass die ermittelten Kraftwerte nach einigen Jahren nicht mehr ganz stimmen könnten. In der Vorrichtung gemäss WO 2015 134 817 A1 wird die Stützlast direkt durch Einwirkung der Stützkraft auf eine Messzelle ermittelt. Dabei ist die Messzelle direkt unter der Kupplungskugel angeordnet, welche in vertikaler Richtung bewegbar ist und die Stützkraft der Messzelle überträgt. Ein wesentlicher Mangel dieser Vorrichtung ist jedoch, dass die Kräfte nur in einer einzigen Richtung gemessen werden können. Die Messung von Längs- und Querkräfte ist also nicht möglich.In WO 2015 134 817 A1 and in WO 2016 046 205 A1 devices for detecting the vertical load on the trailer ball coupling are presented, the weighing system being integrated in the trailer ball coupling itself and not on the trailer. In WO 2016 046 205 A1, a conventional ball coupling is provided with various sensors that detect the deformation of the ball coupling by means of a vertical load (a load acting in the vertical direction), a tensile load (a load acting in the longitudinal direction) or a laterally acting load in several directions measure and derive the value of the corresponding forces. The forces are therefore derived indirectly, based on knowledge of the mechanical behavior of the coupling part under pressure and tension. However, the mechanical behavior of the (mostly metallic) coupling parts changes over the years due to material fatigue and deformation due to the repeated charging cycles, vibrations and corrosion. A lack of such devices is therefore that after a few years the force values determined could no longer be entirely correct. In the device according to WO 2015 134 817 A1, the vertical load is determined directly by the action of the supporting force on a measuring cell. The measuring cell is arranged directly under the coupling ball, which can be moved in the vertical direction and transmits the supporting force of the measuring cell. A major deficiency of this device is, however, that the forces can only be measured in one direction. The measurement of longitudinal and transverse forces is therefore not possible.

[0005] Die vorliegende Erfindung stellt sich nunmehr die Aufgabe, eine Vorrichtung zur Erfassung der Stützlast auf eine Anhängerkugelkupplung der eingangs genannten Art derart zu verbessern, dass diese an Zugfahrzeugen problemlos nachgerüstet werden kann und unabhängig vom Anhängertyp funktioniert. Die erfindungsgemässe Vorrichtung soll ausserdem die Werte der Längskräfte, Querkräfte und der Stützlast statisch und dynamisch ermitteln, und die Kräfte durch direkte Einwirkung auf eine Messzelle ermitteln.The present invention now has the object to improve a device for detecting the vertical load on a trailer ball coupling of the type mentioned that it can be easily retrofitted to towing vehicles and works regardless of the trailer type. The device according to the invention is also intended to determine the values of the longitudinal forces, transverse forces and the vertical load statically and dynamically, and to determine the forces by acting directly on a measuring cell.

[0006] Diese Aufgabe löst ein Deichselwägesystem mit den Merkmalen des Patentanspruches 1. Weitere Merkmale und Ausführungsbeispiele gehen aus den abhängigen Ansprüchen hervor und deren Vorteile sind in der nachfolgenden Beschreibung erläutert.This object is achieved by a drawbar weighing system with the features of claim 1. Further features and exemplary embodiments emerge from the dependent claims and their advantages are explained in the following description.

[0007] In den Zeichnungen zeigt:[0007] In the drawings:

Fig. 1 Gesamtansicht des DeichselwägesystemsFig. 1 General view of the drawbar weighing system

Fig. 2 Seitenansicht des Deichselwägesystems, im SchnittFig. 2 side view of the drawbar weighing system, in section

Die Figuren stellen mögliche Ausführungsbeispiele dar, welche in der nachfolgenden Beschreibung erläutert werden.The figures represent possible exemplary embodiments, which are explained in the following description.

[0008] Das erfindungsgemässe Deichselwägesystem besteht aus einer Halterung 1, einer Messzelle 2 und einer Kupplung 3 (Fig. 1 und 2). Die Kupplung 3 ist mit der Messzelle 2 verbunden und die Messzelle 2 auf der Halterung 1 montiert, sodass die Messzelle 2 das einzige Verbindungselement zwischen der Kupplung 3 und der Halterung 1 bildet.The drawbar weighing system according to the invention consists of a holder 1, a measuring cell 2 and a coupling 3 (FIGS. 1 and 2). The coupling 3 is connected to the measuring cell 2 and the measuring cell 2 is mounted on the holder 1, so that the measuring cell 2 forms the only connecting element between the coupling 3 and the holder 1.

[0009] Die Halterung 1 dient zur Befestigung des Deichselwägesystems am Zugfahrzeug. In der bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung ist die Halterung im Wesentlichen L-förmig und besteht im Wesentlichen aus zwei Teilen: einerThe bracket 1 is used to attach the drawbar weighing system to the towing vehicle. In the preferred embodiment variant of the invention, the holder is essentially L-shaped and essentially consists of two parts: one

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Adapterplatte 11 und einer Grundplatte 12 (Fig. 2). Die Adapterplatte 11 weist Mittel zur Befestigung zum Zugfahrzeug auf, beispielsweise durch Verschraubung. Damit das Deichselwägesystem auf bestehende Zugfahrzeuge einfach und schnell nachrüstbar ist, ist es besonders vorteilhaft, wenn die Adapterplatte 11 parallel zur Anhängertraverse des Zugfahrzeugs orientiert ist und das handelsübliche Lochbild mit 4 Schrauben zur Verschraubung mit der Anhängertraverse aufweist. Die Grundplatte 12 ist mit der Adapterplatte 11 fest verbunden und dient zur Befestigung der Messzelle 2. Zur besseren Stabilität der Halterung 1 können in möglichen Ausführungsvarianten der Erfindung Adapterplatte 11 und Grundplatte 12 mit zusätzlichen Verstärkungsplatten 13 verbunden sein (Fig. 1).Adapter plate 11 and a base plate 12 (Fig. 2). The adapter plate 11 has means for attachment to the towing vehicle, for example by screwing. So that the drawbar weighing system can be easily and quickly retrofitted to existing towing vehicles, it is particularly advantageous if the adapter plate 11 is oriented parallel to the towing bracket of the towing vehicle and has the standard hole pattern with 4 screws for screwing to the towing bracket. The base plate 12 is firmly connected to the adapter plate 11 and is used to fasten the measuring cell 2. For better stability of the holder 1, the adapter plate 11 and base plate 12 can be connected to additional reinforcing plates 13 in possible embodiment variants of the invention (FIG. 1).

[0010] Die Messzelle 2 ist auf der Grundplatte 12 der Halterung 1 befestigt, beispielsweise durch Verschraubung, Verschweissen oder jede andere übliche Befestigungsmethode. Die Verschraubung der Messzelle ist bevorzugt, weil dies spätere Wartungen oder den Ersatz der Messzelle 2 erleichtert. Die Messzelle 2 ist eine handelsübliche Messzelle 2 zur Messung mindestens einer Kraft, die mehrere Tonnen betragen kann. Die Messzelle 2 ist bevorzugt für die statische und dynamische Messung von Druck- und Spannungskräften in alle drei Raumrichtungen geeignet, auch während der Fahrt, damit Längskräfte (beispielsweise Zug- und Druckkräfte, die beim Beschleunigen und beim Bremsen entstehen), seitlich einwirkende Querkräfte und die vertikalen Kräfte der Stützlast gemessen werden können.The measuring cell 2 is fastened on the base plate 12 of the holder 1, for example by screwing, welding or any other conventional fastening method. The screwing of the measuring cell is preferred because this facilitates later maintenance or the replacement of the measuring cell 2. The measuring cell 2 is a commercially available measuring cell 2 for measuring at least one force, which can be several tons. The measuring cell 2 is preferably suitable for the static and dynamic measurement of compressive and tension forces in all three spatial directions, even while driving, so that longitudinal forces (e.g. tensile and compressive forces that arise during acceleration and braking), lateral forces and lateral forces vertical forces of the vertical load can be measured.

[0011] Die Kupplung 3 dient zur Kupplung eines Anhängers mit dem Deichselwägesystem. In der bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung besteht die Kupplung 3 aus einem Bolzen 31 und einer Kupplungskugel 32. Für Kupplungen 3 insbesondere im Bereich der Landwirtschaft wird oft nur ein Bolzen 31 ohne Kupplungskugel 32 verwendet. Der Bolzen 31 ist mit der Messzelle 2 fest verbunden. Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Bolzen 31 direkt in der Messzelle 2 verschraubt ist. Wichtig ist, dass die Messzelle 2 sämtliche Kräfte, die der Anhänger auf die Kupplung 3 ausübt, übernimmt. Es müssen also nicht nur die Stützkräfte übernommen und allenfalls gemessen werden, sondern auch Längskräfte und seitlich einwirkende Querkräfte. Die direkte Verschraubung der Kupplung 3 in der Messzelle 2 erlaubt eine vollständige Übertragung sämtlicher Kräfte an die Messzelle 2.The coupling 3 is used for coupling a trailer with the drawbar weighing system. In the preferred embodiment variant of the invention, the coupling 3 consists of a bolt 31 and a coupling ball 32. Often only one bolt 31 without a coupling ball 32 is used for couplings 3, particularly in the field of agriculture. The bolt 31 is firmly connected to the measuring cell 2. It is particularly advantageous if the bolt 31 is screwed directly into the measuring cell 2. It is important that the measuring cell 2 takes over all the forces that the trailer exerts on the coupling 3. So not only the supporting forces have to be taken over and possibly measured, but also longitudinal forces and lateral forces acting laterally. The direct screw connection of the coupling 3 in the measuring cell 2 allows a complete transmission of all forces to the measuring cell 2.

[0012] In einer besonderen Ausführungsvariante der Erfindung ist das Deichselwägesystem zusätzlich mit einem Schutzgehäuse 4 versehen, welches die Messzelle 2 umgibt (Fig. 1 und 2). Das Schutzgehäuse 4 isoliert die Messzelle 2 von der Umgebung und schützt sie somit vor dem Regen, Schmutz und vor Einschlägen. Das Schutzgehäuse 4 dient ausserdem als Sicherheit gegen den Verlust des Anhängers bei einem Bruch der Messzelle 2. In diesem extremen Fall würde die Kupplung 3 im Schutzgehäuse 4 unverändert geführt und mit dem Zugfahrzeug immer noch fest verbunden sein. Wichtig ist jedoch, dass äusser dieser Ausnahmesituation das Schutzgehäuse 4 keine Kräfte zwischen der Kupplung 3 und der Halterung 1 überträgt. Das Schutzgehäuse 4 soll des Weiteren die Bewegung der Kupplung 3 und von allfälligen beweglichen Teilen der Messzelle 2 nicht beeinträchtigen. Dafür ist das Schutzgehäuse 4 um die Messzelle 2 mit genügendem Abstand angeordnet, sodass der Messzelle 2 die erforderliche vertikale, längliche und seitliche Freigängigkeit zur Messung der Längs-, Quer- und Stützkräfte erlaubt wird.In a special embodiment variant of the invention, the drawbar weighing system is additionally provided with a protective housing 4 which surrounds the measuring cell 2 (FIGS. 1 and 2). The protective housing 4 isolates the measuring cell 2 from the environment and thus protects it from rain, dirt and impacts. The protective housing 4 also serves as security against the loss of the trailer if the measuring cell 2 breaks. In this extreme case, the coupling 3 would be guided unchanged in the protective housing 4 and would still be firmly connected to the towing vehicle. It is important, however, that, in this exceptional situation, the protective housing 4 does not transmit any forces between the coupling 3 and the holder 1. The protective housing 4 should furthermore not impair the movement of the coupling 3 and any moving parts of the measuring cell 2. For this purpose, the protective housing 4 is arranged around the measuring cell 2 at a sufficient distance so that the measuring cell 2 is allowed the necessary vertical, elongated and lateral freedom of movement for measuring the longitudinal, transverse and supporting forces.

[0013] Mit den oben ausgeführten Massnahmen wird ein Deichselwägesystem bereitgestellt, welches auf der Anhängertraverse eines bestehenden Zugfahrzeugs problemlos nachgerüstet werden kann. Das erfindungsgemässe Deichselwägesystem ermöglicht eine Messung der Kräfte auf die Anhängerkupplung in sämtlichen Richtungen, sodass Längskräfte, Querkräfte und die Stützlast statisch und dynamisch ermittelt werden können.With the measures outlined above, a drawbar weighing system is provided which can be easily retrofitted on the trailer crossbeam of an existing towing vehicle. The drawbar weighing system according to the invention enables the forces on the trailer coupling to be measured in all directions, so that longitudinal forces, transverse forces and the vertical load can be determined statically and dynamically.

Claims

Patentansprücheclaims

1. Deichselwägesystem zur Montage an einem Zugfahrzeug umfassend eine Halterung 1, ein Verbindungselement und eine Kupplung 3, welche miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass eine Messzelle 2 das Verbindungselement zwischen der Halterung 1 und der Kupplung 3 bildet, sodass die Messzelle 2 die gesamte Stützlast der Deichsel eines am Zugfahrzeug angehängten Anhängers übernimmt.1. Drawbar weighing system for mounting on a towing vehicle comprising a holder 1, a connecting element and a coupling 3, which are connected to one another, characterized in that a measuring cell 2 forms the connecting element between the holder 1 and the coupling 3, so that the measuring cell 2 covers the entire Drawbar load of a trailer attached to the towing vehicle.

2. Deichselwägesystem gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Messzelle 2 sämtliche Stütz-, Längsund Querkräfte auf der Kupplung 3 in allen Raumrichtungen übernimmt.2. Drawbar weighing system according to claim 1, characterized in that the measuring cell 2 takes over all supporting, longitudinal and transverse forces on the coupling 3 in all spatial directions.

3. Deichselwägesystem gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Messzelle 2 für die statische und dynamische Messung von Druck- und Spannungskräften in alle drei Raumrichtungen geeignet ist.3. Drawbar weighing system according to claim 1, characterized in that the measuring cell 2 is suitable for the static and dynamic measurement of pressure and tension forces in all three spatial directions.

4. Deichselwägesystem gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung 3 in der Messzelle 2 verschraubt ist.4. Drawbar weighing system according to claim 1, characterized in that the coupling 3 is screwed into the measuring cell 2.

5. Deichselwägesystem gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung 3 aus einem Bolzen 31 besteht.5. Drawbar weighing system according to claim 1, characterized in that the coupling 3 consists of a bolt 31.

6. Deichselwägesystem gemäss Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung 3 zusätzlich eine mit dem Bolzen 31 verbundene Kupplungskugel 32 aufweist.6. Drawbar weighing system according to claim 5, characterized in that the coupling 3 additionally has a coupling ball 32 connected to the bolt 31.

7. Deichselwägesystem gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Messzelle 2 von einem Schutzgehäuse 4 umgeben ist7. Drawbar weighing system according to claim 1, characterized in that the measuring cell 2 is surrounded by a protective housing 4

8. Deichselwägesystem, gemäss Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Schutzgehäuse der Messzelle 2 die erforderliche vertikale, längliche und seitliche Freigängigkeit zur Messung der der Längs-, Quer- und Stützkräfte erlaubt.8. drawbar weighing system, according to claim 7, characterized in that the protective housing of the measuring cell 2 allows the required vertical, elongated and lateral freedom of movement for measuring the longitudinal, transverse and supporting forces.

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9. Deichselwägesystem gemäss Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Schutzgehäuse 4 bei einem Bruch oder anderem mechanischem Defekt der Messzelle 2 die Verbindung zwischen der Halterung 1 und der Kupplung 3 gewährleistet.9. Drawbar weighing system according to claim 7, characterized in that the protective housing 4 ensures the connection between the holder 1 and the coupling 3 in the event of a break or other mechanical defect in the measuring cell 2.

10. Deichselwägesystem gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Messzelle 2 mit der Halterung 1 fest verschraubt ist.10. Drawbar weighing system according to claim 1, characterized in that the measuring cell 2 is firmly screwed to the holder 1.