DE102022113310A1

DE102022113310A1 - Vorrichtung zum Ankuppeln eines Anhängers und/oder einer Lastenträgereinheit

Info

Publication number: DE102022113310A1
Application number: DE102022113310.9A
Authority: DE
Inventors: Christian Holz; Bertrand Carlier; Armin Klein
Original assignee: ACPS Automotive GmbH
Current assignee: ACPS Automotive GmbH
Priority date: 2022-05-25
Filing date: 2022-05-25
Publication date: 2023-12-14
Also published as: WO2023227367A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben einer heckseitig einer Kraftfahrzeugkarosserie montierbaren Vorrichtung zum Ankuppeln eines Anhängers und/oder einer Lastenträgereinheit, umfassend einen Haltearm, der an einem ersten Ende im Betrieb fest mit der Kraftfahrzeugkarosserie verbunden ist und an einem zweiten Ende ein Ankuppelelement für den Anhänger und/oder die Lastenträgereinheit trägt, wobei im Betrieb an dem Ankuppelelement angreifende und von dem Haltearm auf die Kraftfahrzeugkarosserie übertragene Kräfte durch eine Auswerteeinheit mittels Deformationssensoren erfasst werden, wobei der Haltearm mindestens zwei Deformationsbereiche aufweist, deren Deformationsverhalten bei einer auf den Haltearm einwirkenden Kraft jeweils durch mindestens einen Deformationssensor erfasst wird, welcher mit dem jeweiligen Deformationsbereich des Haltearms starr gekoppelt ist und dadurch dessen Deformationsverhalten erfasst.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer heckseitig an einer Kraftfahrzeugkarosserie montierbaren Vorrichtung zum Ankuppeln eines Anhängers und/oder einer Lastenträgereinheit, umfassend einen Haltearm, der an einem ersten Ende im Betrieb fest mit der Kraftfahrzeugkarosserie verbunden ist und an einem zweiten Ende ein Ankuppelelement für den Anhänger und/oder die Lastenträgereinheit trägt, wobei im Betrieb an dem Ankuppelelement angreifende und von dem Haltearm auf die Kraftfahrzeugkarosserie übertragene Kräfte durch eine Auswerteeinheit mittels Deformationssensoren erfasst werden, wobei der Haltearm mindestens zwei Deformationsbereiche aufweist, deren Deformationsverhalten bei einer auf den Haltearm einwirkenden Kraft jeweils durch mindestens einen Deformationssensor erfasst wird, welcher mit dem jeweiligen Deformationsbereich des Haltearms starr gekoppelt ist und dadurch dessen Deformationsverhalten erfasst,
dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit eine Belastungsanalysestufe aufweist, welche ausgehend von von den Deformationssensoren ermittelten Deformationswerten der mindestens zwei Deformationsbereiche unter Verwendung von Analyseverfahren mindestens einen Belastungstyp des Haltearms ermittelt.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung ist somit darin zu sehen, dass damit die Möglichkeit besteht, Belastungstypen des Haltearms zu analysieren und Belastungstypen zu unterscheiden, um somit beispielsweise Informationen über die Auswirkungen der Belastung des Ankuppelelements auf das Fahrzeug liefern zu können.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Belastungsanalysestufe Deformationswerte ohne eine Transformation derselben in eine Kraft in vertikaler Richtung und/oder eine Kraft in Fahrzeuglängsrichtung und/oder eine Kraft quer zur Fahrzeuglängsmittelebene einsetzt.
Eine vorteilhafte Lösung sieht dabei vor, dass das mindestens eine Analyseverfahren ein Wertevergleichsverfahren ist, das heißt ein Verfahren, das verschiedene ermittelte oder gespeicherte Deformationswerte durch Vergleiche mit anderen Werten analysiert.
Besonders günstig ist es, wenn bei dem Wertevergleichsverfahren die Deformationswerte miteinander und/oder mit Referenzwerten verglichen werden, um dadurch zu erkennen, ob diese verschiedene Analysekriterien zu erfüllen.
Insbesondere ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass die Referenzwerte in der Belastungsanalysestufe vorgegebene, insbesondere abgespeicherte Referenzwerte sind.
Die Referenzwerte können prinzipiell theoretisch oder durch Modellrechnungen festgelegt werden.
Besonders vorteilhaft ist es jedoch, wenn die Referenzwerte durch Versuche ermittelt werden.
Insbesondere ist es dabei günstig, wenn die Referenzwerte durch Belastungstests eines repräsentativen Haltearms ermittelt werden.
Hinsichtlich der Durchführung der Analyseverfahren sind die unterschiedlichsten Vorgehensweisen denkbar.
Eine vorteilhafte Lösung sieht vor, dass bei mindestens einem der Analyseverfahren Absolutwerte der lastbedingten Deformationswerte ausgewertet werden.
Unter lastbedingten Deformationswerten sind Deformationswerte zu verstehen, welche bei einer Belastung des Haltearms von den Deformationssensoren erfasst und - gegebenenfalls wenn als notwendig erachtet- hinsichtlich der durch eine Nulllasterfassung bei Nulllast erfassten Deformationswerte korrigiert sind.
Beispielsweise wird bei einem Analysekriterium auf einen Vergleich der Absolutwerte der lastbedingten Deformationswerte mit Schwellwerten als Referenzwerten abgestellt.
Eine andere vorteilhafte Lösung sieht vor, dass bei mindestens einem weiteren Analysekriterium auf einen Vergleich von jedem der Absolutwerte der lastbedingten Deformationswerte mit einem abgespeicherten Referenzwertebereich abgestellt wird.
Dabei ist aber auch dieser abgespeicherte Referenzwertebereich entweder theoretisch festgelegt oder vorzugsweise durch Versuche, insbesondere auch durch Belastungstests eines repräsentativen Haltearms zu ermitteln.
Eine weitere vorteilhafte Lösung sieht vor, dass bei mindestens einem Analysekriterium mindestens ein Deformationswert eines Deformationsbereichs mit einem Deformationswert des mindestens einen anderen Deformationsbereichs verglichen wird.
Insbesondere erfolgt bei einem derartigen Analyseverfahren ein Vergleich des Verhaltens des Deformationswertes eines stark stützlastsensitiven Deformationsbereichs relativ zu einem schwach stützlastsensitiven Deformationsbereich.
Das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich besonders vorteilhaft dann durchführen, wenn ein Analysekriterium auf einen Vergleich des Verhaltens von mindestens einem der Deformationswerte eines stark stützlastsensitiven Deformationsbereichs relativ zu mindestens einem der Deformationswerte eines schwach stützlastsensitiven Deformationsbereichs abstellt.
Aus diesem Vergleich lassen sich mit unterschiedlichsten weiteren Analyseverfahren Schlüsse ziehen.
Eine einfache Lösung sieht vor, dass bei dem Analyseverfahren die Differenz der zwei Deformationswerte ermittelt wird.
Diese Differenz der zwei Deformationswerte könnte prinzipiell mit vordefinierten Referenzwertebereichen verglichen werden.
Besonders vorteilhaft ist es jedoch, wenn bei dem Analyseverfahren das Verhältnis der Differenz der zwei Deformationswerte relativ zu dem größten der beiden Deformationswerte ermittelt wird.
Auch dieses Verhältnis könnte beispielsweise ebenfalls mit festgelegten Referenzwerten verglichen werden.
Besonders günstig ist es, wenn das Analysekriterium auf das Verhältnis der Differenz der beiden Deformationswerte zu dem größten der Deformationswerte im Vergleich mit abgespeicherten Referenzwertebereichen abstellt.
Jedes der voranstehend erläuterten Analysekriterien erlaubt beispielsweise mit einfachen Mitteln eine Unterscheidung zwischen der Tatsache, dass an dem Ankuppelelement ein Anhänger angreift oder der Tatsache, dass an dem Ankuppelelement ein Lastenträger, insbesondere ein Fahrradträger angreift.
So liegen beispielsweise bei einem Anhänger der lastbedingte Deformationswert oder die lastbedingten Deformationswerte eines stark stützlastsensitiven Deformationsbereichs über einem Schwellwert und der lastbedingte Deformationswert oder die lastbedingten Deformationswerte eines schwach stützlastsensitiven Deformationsbereichs unter dem Schwellwert.
Dagegen liegen bei einem Fahrradträger der lastbedingte Deformationswert oder die lastbedingten Deformationswerte beider Deformationsbereiche über dem Schwellwert.
Ferner liegen bei einem Anhänger der lastbedingte Deformationswert oder die lastbedingten Deformationswerte des schwach stützlastsensitiven Deformationsbereichs innerhalb eines Referenzwertebereichs der den Deformationswert Null umfasst, während der lastbedingte Deformationswert oder die lastbedingten Deformationswerte des stark stützlastsensitiven Deformationsbereichs außerhalb des Referenzwertebereichs liegen.
Außerdem liegt das Verhältnis der Differenz der lastbedingten Deformationswerte des stark stützlastsensitiven Deformationsbereichs und des schwach stützlastsensitiven Deformationsbereichs zu dem größten der Deformationswerte bei einem Anhänger in einem Referenzwertebereich mit höheren Werten als bei einem Fahrradträger, bei welchem der Referenzwertebereich dieses Verhältnisses unterhalb des Referenzwertebereichs für den Anhänger liegt.
Ein weiteres vorteilhaftes Verfahren sieht vor, dass ein Analyseverfahren die Größe der auf mindestens einen Deformationsbereich einwirkenden Kräfte durch Vergleich des jeweiligen lastbedingten Deformationswerts mit mindestens einem zu diesem vorgegebenen Belastungsreferenzwert erfasst.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn bei diesem Verfahren die Zuordnung des mindestens einen lastbedingten Deformationswerts zu mindestens drei Belastungsreferenzwerten dadurch erfolgt, dass der mindestens eine Deformationswert den Bereichen zwischen jeweils zwei aufeinanderfolgenden Belastungsreferenzwerten zugeordnet wird.
Vorzugsweise ist hierbei vorgesehen, dass ein Analysekriterium auf den Absolutwert mindestens eines der lastbedingten Deformationswerte relativ zu der Reihe von mindestens drei diesem Deformationswert zugeordneten Belastungsreferenzwerten abstellt.
Ein weiteres vorteilhaftes Verfahren sieht vor, dass bei einem Analyseverfahren ein Vergleich mindestens eines der lastbedingten Deformationswerte mit einem zugeordneten Maximalbelastungsreferenzwert durchgeführt wird.
In diesem Fall ist vorzugsweise vorgesehen, dass ein Analysekriterium auf den Absolutwert mindestens eines der lastbedingten Deformationswerte relativ zu dem diesem mindestens einen lastbedingten Deformationswert zugeordneten Maximalbelastungsreferenzwert abstellt.
Mit diesen Analysekriterien lassen sich die Belastungen des Haltearms, ohne dass eine Transformation der Deformationswerte und eine nachfolgende Analyse der Kräfte F_x, F_y und F_z notwendig ist, zumindest pauschal erfassen, nämlich dadurch, dass die Zuordnung der lastbedingten Deformationswerte zu einem Bereich zwischen zwei aufeinanderfolgenden der Belastungsreferenzwerte oder zu dem Überschreiten oder Annähern an dem Maximalbelastungsreferenzwert erfasst wird.
Ein weiteres vorteilhaftes Verfahren sieht vor, dass bei dem Analyseverfahren mindestens ein lastbedingter Deformationswert zeitaufgelöst erfasst wird.
Vorzugsweise ist hierbei vorgesehen, dass bei diesem Verfahren ein Analysekriterium auf einen zeitlichen Verlauf von mindestens einem der Deformationswerte abstellt.
Dieser zeitliche Verlauf kann beispielsweise eine kurzzeitige zeitliche Änderung von mindestens einem der Deformationswerte, das heißt ein Ansteigen des mindestens einen der Deformationswerte über der Zeit sein, um eine kurzzeitige, insbesondere schlagartige Einwirkung auf das Ankuppelelement zu erfassen.
Eine derartige kurzzeitige schlagartige Einwirkung auf das Ankuppelelement erfolgt insbesondere dann, wenn eine Bremswirkung des Anhängers nicht in gewünschter Weise stattfindet, beispielsweise ein Bremssystem des Anhängers defekt ist.
Beispielsweise liegt eine derartige kurzzeitige schlagartige Einwirkung in einem Zeitfenster von weniger als 0,5 Sekunden.
In diesem Fall ist insbesondere vorgesehen, dass von mindestens einem lastbedingten Deformationswert ein Steigungsverhalten erfasst wird.
In einem derartigen Fall stellt ein Analysekriterium insbesondere auf eine Flankensteilheit des Steigungsverhaltens ab, die es mit einem Referenzwert vergleicht.
So liegt im Fall einer Flankensteilheit die größer als der Referenzwert ist, ein problematisches Verhalten des Anhängers vor.
Eine weitere Möglichkeit zur Erfassung des zeitaufgelösten Verhaltens der lastbedingten Deformationswerte sieht alternativ oder ergänzend vor, dass bei dem Analyseverfahren eine Zeitdauer eines Anstiegs von mindestens einem lastbedingten Deformationswert bis zu einem Maximalwert ermittelt wird.
In diesem Fall stellt das Analysekriterium darauf ab, ob die Zeitdauer eine Referenzzeit überschreitet oder unterschreitet, wobei die Referenzzeit vorzugsweise kleiner 0,5 Sekunden ist.
So liegt in dem Fall, dass die Zeitdauer kleiner als die Referenzzeit ist, ein problematisches Verhalten des Anhängers vor.
Die vorstehenden Analysekriterien zur zeitaufgelösten Erfassung mindestens eines der lastbedingten Deformationswerte ermöglichen das Erkennen von impulsähnlichen Einwirkungen eines Anhängers auf den Haltearm, insbesondere auf dessen Ankuppelelement und somit ein mögliches problematisches Verhalten des Anhängers, beispielsweise einer nicht ordnungsgemäß arbeitenden Auflaufbremse desselben.
Eine andere vorteilhafte Ausführungsform des Analyseverfahrens sieht vor, dass bei dem Analyseverfahren ein zeitlicher Verlauf einer Oszillation von mindestens einem der Deformationswerte um einen Mittelwert dieses oszillierenden Deformationswerts erfasst wird, und insbesondere eine Amplitude und/oder Periodendauer erfasst wird.
Eine vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass ein Analysekriterium eine Amplitude von Oszillationen des einen der lastbedingten Deformationswerte um einen Mittelwert auswertet und mit einem Referenzwert vergleicht.
Ergänzend oder alternativ sieht eine weitere Lösung vor, dass ein Analysekriterium auf einen Vergleich einer Periodendauer des einen der lastbedingten Deformationswerte mit einer Referenzperiodendauer abstellt.
Die Analyse des zeitlichen Verlaufs von Oszillationen mindestens eines der Deformationswerte ermöglicht es, insbesondere durch Analyse der Größe der Amplitude und/oder der Periodendauer zu entscheiden, ob ein am Ankuppelelement angehängter Anhänger irrelevante Bewegungen oder gravierende und somit für das Zugfahrzeug gefährliche Schlingerbewegungen, zum Beispiel bei einer Amplitude über dem Referenzwert oder einer Periodendauer über der Referenzperiodendauer, ausführt.
Zur Verbesserung der Funktion der Belastungsanalysestufe ist vorzugsweise vorgesehen, dass jeder von der Belastungsanalysestufe herangezogene Deformationswert durch eine Nulllastkorrekturstufe korrigiert ist.
Eine derartige Nulllastkorrekturstufe sieht beispielsweise vor, dass ein Deformationswert bei Nulllast ermittelt und von einem ermittelten Deformationswert bei Belastung subtrahiert wird, so dass jeder Deformationswert bei Belastung hinsichtlich des Anteils des Deformationswerts bei Nulllast korrigiert ist.
Vorzugsweise ist bei der erfindungsgemäßen Lösung vorgesehen, dass die Nulllastkorrekturstufe vor einer Belastung des Haltearms aktiviert wird.
Eine andere vorteilhafte Lösung sieht vor, dass die Nulllastkorrekturstufe nach einer Bewegung des Haltearms in eine Arbeitsstellung aktiviert wird.
Des Weiteren ist vorzugsweise vorgesehen, dass jeder von der Belastungsanalysestufe herangezogene Deformationswert durch eine Neigungskorrekturstufe korrigiert ist, welche die tatsächliche Ausrichtung des Haltearms aufgrund einer Neigung des Fahrzeugs in Relation zu einem Deformationswert bei einer Ausrichtung des Haltearms bei einem auf einer horizontalen Referenzfläche stehenden Fahrzeug korrigiert.
Vorzugsweise sieht dabei die Neigungskorrekturstufe vor, dass die Deformationswerte der Deformationsbereiche derart verändert werden, dass bei diesen der Einfluss der veränderten Ausrichtung des Haltearms relativ zu einer Ausrichtung des Haltearms bei einem auf einer horizontalen Referenzfläche stehenden Fahrzeug berücksichtigt.
Beispielsweise ist dabei vorgesehen, dass die Neigungskorrekturstufe mit abgespeicherten Neigungskorrekturwerten arbeitet.
Zweckmäßigerweise sind die Neigungskorrekturwerte experimentell bestimmt. Insbesondere sind die Neigungskorrekturwerte experimentell bestimmt durch deren Erfassung bei einem belasteten und unbelasteten Haltearm bei verschiedenen Neigungen.
Alternativ oder ergänzend zu den voranstehenden Lösungen wird die eingangs genannte Aufgabe erfindungsgemäß durch ein Verfahren zum Erfassen der Kraft auf eine heckseitig an einer Kraftfahrzeugkarosserie montierbare Vorrichtung zum Ankuppeln eines Anhängers oder einer Lastenträgereinheit, umfassend einen Haltearm, der an einem ersten Ende im Betrieb fest mit der Kraftfahrzeugkarosserie verbunden ist und an einem zweiten Ende zum Tragen eines Ankuppelelements ausgebildet ist, wobei der Haltearm mit einer Sensoranordnung versehen ist, wobei bei diesem Verfahren erfindungsgemäß der Haltearm mit mindestens zwei Deformationssensoren versehen ist, die insbesondere in unterschiedlicher Weise auf drei in quer zueinander verlaufenden Raumrichtungen auf das Ankuppelelement wirkende Kräfte reagieren, und dass die mindestens zwei Deformationssensoren Deformationswerte liefern, aus welchen mindestens eine auf das Ankuppelelement wirkende Kraftkomponente ermittelt wird.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung ist darin zu sehen, dass dadurch in einfacher Weise die Möglichkeit besteht, zuverlässige Werte für die wirksame Kraft zu ermitteln.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn mindestens einer der Werte der in diesen Raumrichtungen verlaufenden Kraftkomponenten ermittelt wird.
Besonders günstig ist es, wenn mindestens der Wert der in Schwerkraftrichtung verlaufenden Kraftkomponente ermittelt wird.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn mindestens der Wert der in Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs verlaufenden Kraftkomponente ermittelt wird.
Ferner ist es von Vorteil, wenn mindestens der Wert der quer, insbesondere senkrecht zu einer vertikalen Längsmittelebene verlaufenden Kraftkomponente ermittelt wird.
Um fehlerhafte Ermittlungen der Deformationswerte und/oder der Werte der Kraftkomponenten auf das Ankuppelelement zu vermeiden ist vorzugsweise vorgesehen, dass vor einer Ermittlung der Deformationswerte und/oder der Werte der Kraftkomponenten geprüft wird, ob ein geeigneter Zustand zur Ermittlung der Kraftkomponenten auf das Ankuppelelement vorliegt.
Hierzu können die unterschiedlichsten Kriterien herangezogen werden.
Eine günstige Lösung sieht vor, dass durch Erfassen von mindestens einem der Parameter wie Spannungsversorgung, insbesondere der Deformationssensoren, Fahrzeugausrichtung im Raum, das heißt eine Fahrzeugausrichtung dergestalt, dass dieses im Wesentlichen auf einer horizontalen Ebene steht, sowie Vorliegen der Arbeitsstellung des Haltearms geprüft wird, ob ein geeigneter Zustand zur Ermittlung der Deformationswerte und/oder der Kraftkomponente auf das Ankuppelelement vorliegt.
Um eine Verfälschung der Deformationswerte und/oder der Werte der Kraftkomponenten zu vermeiden erfolgt vorteilhafterweise vor einer Ermittlung der jeweiligen Werte eine Erfassung von mindestens einem der jeweiligen Werte im Fall einer Nulllast.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn ein Erfassen der jeweiligen Werte bei Nulllast nach einer Bewegung des Haltearms in eine Arbeitsstellung erfolgt, so dass damit vermieden werden kann, dass außerhalb der Arbeitsstellung eine Ermittlung der jeweiligen Werte erfolgt, die zu fehlerhaften Ergebnissen führen würde.
Darüber hinaus sieht alternativ oder ergänzend dazu eine vorteilhafte Lösung vor, dass ein Erfassen der jeweiligen Werte bei Nulllast nach einer Montage des Ankuppelelements an dem Haltearm erfolgt, sofern das Ankuppelelement nicht fest mit dem Haltearm verbunden ist, um ebenfalls Fehlmessungen zu vermeiden.
Darüber hinaus ist vorgesehen, dass eine Abspeicherung der jeweiligen Werte bei Nulllast nur dann erfolgt, wenn die Werte, vorgegebene, eine externe Kraft auf das Ankuppelelement ausschließende Werte unterschreiten, so dass dadurch eine Plausibilitätsprüfung möglich ist, um eine fehlerhafte Erfassung der Nulllast auszuschließen.
Eine weitere vorteilhafte Lösung sieht vor, dass eine Erfassung der jeweiligen Werte bei Nulllast nach einem Erkennen einer Annäherung an ein Objekt, insbesondere an einen Anhänger oder einen Lastenträger erfolgt.
Schließlich ist vorzugsweise vorgesehen, dass nach einer Erfassung der jeweiligen Werte bei Nulllast ein erneutes Erfassen der Werte bei Nulllast nach einem vorgegebenen Zeitraum erfolgt, um sicherzustellen, dass die einmal erfassten Werte bei Nulllast nicht dauerhaft erhalten bleiben und somit fehlerhafte Messungen auftreten können.
Um möglichst genaue lastbedingte Werte der Kraftkomponenten zu erhalten ist vorzugsweise vorgesehen, dass zur Ermittlung von mindestens einem der lastbedingten Deformationswerte und/oder Werte der Kraftkomponenten die entsprechenden von den bei Nulllast gelieferten Werten von den bei einer Kraft auf das Ankuppelelement gelieferten Werten subtrahiert werden.
Die Ermittlung der Kraft auf das Ankuppelelement kann, um ebenfalls Fehlbestimmungen der Kraft auf das Ankuppelelement zu vermeiden, insbesondere dann ausgeführt werden, wenn möglichst sichergestellt ist, dass der Zustand des Kraftfahrzeugs und der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine möglichst fehlerfreie Ermittlung der Kraft auf das Ankuppelelement erlaubt.
So ist beispielsweise vorgesehen, dass eine Ermittlung von mindestens einem der Deformationswerte und/oder der Werte der Kraftkomponenten auf das Ankuppelelement erfolgt, sofern eine Bordfunktion des Kraftfahrzeugs ausgeführt wird, das heißt, das Kraftfahrzeug in einem betriebsbereiten Zustand ist, nicht jedoch in einem Standby-Zustand oder beispielsweise in einem abgeschalteten Zustand.
Eine weitere vorteilhafte Lösung sieht vor, dass eine Ermittlung von mindestens einem der Deformationswerte und/oder der Werte der Kraftkomponenten auf das Ankuppelelement ausgeführt wird, sofern ein Einstecken eines Steckers in eine dem Haltearm zugeordnete Steckdose erfolgt ist.
Dabei kann das Einstecken des Steckers in die dem Haltearm zugeordnete Steckdose als Signal dafür gewertet werden, dass ein Objekt an dem Haltearm, insbesondere dem Ankuppelelement desselben, angreift und somit eine Kraft auf diesen ausübt.
Eine weitere zweckmäßige Lösung sieht vor, dass eine Ermittlung von mindestens einem der Deformationswerte und/oder der Werte der Kraftkomponenten auf das Ankuppelelement nach dem Erkennen eines an dem Ankuppelelement angreifenden Objekts, insbesondere eines Anhängers oder eines Lastenträgers, erfolgt.
Dieses Erkennen eines an dem Ankuppelelement angreifenden Objekts kann beispielsweise mittels eines Kamerasystems oder einer Sensoranordnung, vorzugsweise einer Ultraschallsensoranordnung, erfolgen, die üblicherweise ohnehin zur Erleichterung der Rückwärtsfahrt mit dem Kraftfahrzeug vorgesehen sind.
Eine weitere zweckmäßige Lösung sieht vor, dass eine Ermittlung von mindestens einem der Deformationswerte und/oder der Werte der Kraftkomponenten auf das Ankuppelelement dann erfolgt, wenn die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs kleiner als 5 km pro Stunde ist, insbesondere wenn das Kraftfahrzeug steht, so dass damit das Auftreten dynamischer Kräfte ausgeschlossen werden kann und sichergestellt werden kann, dass lediglich statische auf das Ankuppelelement wirkende Kräfte erfasst werden.
Nach der Ermittlung von mindestens einem der Deformationswerte und/oder der Werte der Kraftkomponenten wird dieser auf die verschiedenste Art und Weise übermittelt.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass mindestens einer der Werte bei in vertikaler Richtung auf das Ankuppelelement wirkenden Kraftkomponente übermittelt wird.
Ferner ist es von Vorteil, wenn mindestens einer der Werte bei auf das Ankuppelelement in Fahrtrichtung und insbesondere parallel zu einer vertikalen Längsmittelebene wirkenden Kraftkomponente übermittelt wird.
Schließlich sieht eine weitere zweckmäßige Lösung vor, dass mindestens einer der Werte bei einer quer zu einer vertikalen Längsmittelebene des Haltearms, insbesondere in ungefähr horizontaler Richtung, wirkenden Kraftkomponente übermittelt wird.
Darüber hinaus kann die Übermittlung der Deformationswerte und/oder der Werte der jeweiligen Kraftkomponente in unterschiedlichster Art und Weise erfolgen.
Eine Möglichkeit sieht vor, dass mindestens einer der Deformationswerte und/oder der Werte der jeweiligen Kraftkomponente und insbesondere die mit diesem verbundene Messgenauigkeit angezeigt wird, das heißt auf einer Präsentationseinheit, beispielsweise einem Display, angezeigt wird.
Damit wird einem Nutzer des Kraftfahrzeugs erleichtert, sehr schnell die Qualität der Bestimmung der Deformationswerte und/oder des Wertes der jeweiligen Kraftkomponente zu erkennen und daraus die für das Bewegen des Fahrzeugs erforderlichen Schlüsse zu ziehen.
Um eine schnelle Bewertung der Deformationswerte und/oder der Werte der Kraftkomponente zu ermöglichen sieht insbesondere eine Lösung vor, dass mindestens einer der Werte der jeweiligen Kraftkomponente qualitativ angezeigt wird, um ohne detailliertes Studium eine schnelle Beurteilung der auf die erfindungsgemäße Vorrichtung wirkenden Kräfte zu ermöglichen.
Eine weitere vorteilhafte Lösung sieht vor, dass der Wert bei einer auf das Ankuppelelement in vertikaler Richtung wirkenden Kraftkomponente in Relation zu einer vorgegebenen Stützlast für das jeweilige Kraftfahrzeug angezeigt wird.
Ferner sieht eine vorteilhafte Lösung vor, dass der Wert bei einer in Fahrtrichtung wirkenden Kraftkomponente in Relation zu einer maximalen Zugkraft angezeigt wird, um ebenfalls einem Nutzer des Fahrzeugs die Auswirkung der auf dieses wirkenden Kräfte zu vereinfachen.
Eine weitere vorteilhafte Lösung sieht vor, dass mindestens einer der Werte bei den auf das Ankuppelelement wirkenden Kraftkomponenten einem elektronischen Stabilisierungssystem des Kraftfahrzeugs übermittelt wird, so dass dadurch die Möglichkeit besteht, in einfacher Weise bereits bei der elektronischen Stabilisierung des Fahrzeugs die von dem Anhänger oder dem Lastenträger einwirkenden Kräfte mit zu berücksichtigen.
Darüber hinaus sieht eine vorteilhafte Lösung vor, dass der Wert bei auf das Ankuppelelement wirkenden Kraftkomponenten einer Fahrwerksteuerung des Kraftfahrzeugs übermittelt wird.
Im Zusammenhang mit der bisherigen Erläuterung der einzelnen Ausführungsvarianten des erfindungsgemäßen Verfahrens wurde nicht näher darauf eingegangen, in welcher Art und Weise die Werte bei auf das Ankuppelelement wirkenden Kraftkomponenten mit den Deformationswerten verknüpft werden.
So sieht eine vorteilhafte Lösung vor, dass die Werte bei auf das Ankuppelelement wirkenden Kraftkomponenten mit den Deformationswerten mittels Transformationskoeffizienten verknüpft werden.
Eine derartige Verknüpfung stellt eine einfache mathematische Lösung dar, die die verschiedenen Verhältnisse berücksichtigt.
Insbesondere ist vorgesehen, dass die von den Deformationssensoren gelieferten Deformationswerte mittels der Transformationskoeffizienten einer Transformationsmatrix mit den Werten der Kraftkomponenten in den drei quer zueinander verlaufenden Raumrichtungen verknüpft werden.
Hinsichtlich der Bestimmung der Transformationskoeffizienten der Transformationsmatrix wurden bislang keine näheren Angaben gemacht.
So sieht eine vorteilhafte Lösung vor, dass die Bestimmung der Transformationskoeffizienten der Transformationsmatrix im Rahmen eines Kalibriervorgangs erfolgt.
Ein derartiger Kalibriervorgang sieht beispielsweise vor, dass bei Einwirkung einer definierten Kraftkomponente auf das Ankuppelelement die von den Deformationssensoren gelieferten Deformationswerte erfasst werden, wobei bei dem Kalibriervorgang nacheinander unterschiedliche Kraftkomponenten auf das Ankuppelelement zur Erzeugung unterschiedlicher Deformationswerte herangezogen werden.
Insbesondere ist dabei vorgesehen, dass bei dem Kalibriervorgang jeweils mit einer definierten Kraftkomponente in einer der drei quer zueinander verlaufenden Raumrichtungen auf das Ankuppelelement eingewirkt wird und die von den Deformationssensoren gelieferten Deformationswerte erfasst werden.
Insbesondere lässt sich die Kalibrierung dann vorteilhaft durchführen, wenn bei dem Kalibriervorgang jede in einer der drei Raumrichtungen wirkende Kraftkomponente denselben Betrag aufweist, wobei insbesondere die einzelnen Kraftkomponenten nacheinander auf das Ankuppelelement einwirken, um für jede der einzelnen Kraftkomponenten die jeweiligen Deformationswerte zu erhalten.
Ein besonders einfaches mathematisches Modell sieht vor, dass die Bestimmung der Transformationskoeffizienten unter der Annahme einer linearen Verknüpfung zwischen den Werten der Kraftkomponenten in den drei quer zueinander verlaufenden Raumrichtungen und den von den Deformationssensoren gelieferten Deformationswerten erfolgen.
Alternativ oder ergänzend dazu ist es aber auch denkbar, die Bestimmung der Transformationskoeffizienten mit anderen Methoden, beispielsweise mittels der Methode der kleinsten Fehlerquadrate durchzuführen.
Eine besonders einfache Vorgehensweise sieht vor, dass die quer zueinander verlaufenden Raumrichtungen senkrecht zueinander verlaufen.
Eine verbesserte Vorgehensweise zur Bestimmung der Werte der Kraftkomponenten sieht vor, dass ausgehend von dem Ankuppelelement als Mittelpunkt der Raum um das Ankuppelelement in durch die drei quer zueinander verlaufenden Raumrichtungen definierte acht Oktanten aufgeteilt wird, dass zur Ermittlung des Transformationskoeffizientensatzes in jedem der Oktanten mit Kraftkomponenten auf das Ankuppelelement eingewirkt wird, welche innerhalb des jeweiligen Oktanten liegen, dass die Deformationswerte erfasst werden und dass für diese Kraftkomponenten in dem jeweiligen der Oktanten oktantenbasierende Transformationskoeffizienten ermittelt werden.
Um allerdings die oktantenbasierten Transformationskoeffizienten einsetzen zu können, ist vorzugsweise vorgesehen, dass zur Ermittlung der Werte der Kraftkomponenten auf das Ankuppelelement eine der Transformationsmatrizen, dies kann eine nicht oktantenbasierte Transformationsmatrix oder eine der oktantenbasierten Transformationsmatrizen sein, herangezogen wird und nachfolgend überprüft wird, welchem der Oktanten die Kraftkomponenten zuzuordnen sind und anschließend mit der diesem Oktanten zugeordneten Transformationsmatrix eine erneute Ermittlung der Werte der Kraftkomponenten vorgenommen wird.
Alternativ oder ergänzend zu den voranstehend beschriebenen Lösungen wird die Aufgabe bei einer Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß auch dadurch gelöst, dass im Betrieb an dem Ankuppelelement angreifende und von dem Haltearm auf die Kraftfahrzeugkarosserie übertragenen Kräfte durch eine Auswerteeinheit mit einer Sensoranordnung erfasst werden, die mindestens drei Deformationssensoren aufweist und dass insbesondere die mindestens drei Deformationssensoren der Sensoranordnung auf derselben Seite einer bei einer Biegedeformation des Haltearms nicht deformierten neutralen Faser des Haltearms angeordnet sind.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung liegt darin, dass damit die Möglichkeit besteht, in einfacher Weise die Deformationen des Haltearms mit der Sensoranordnung zu erfassen.
Darüber hinaus wird die eingangs genannte Aufgabe auch durch eine Vorrichtung gemäß den Ansprüchen 40 bis 79 gelöst.
Alternativ oder ergänzend zu den voranstehend beschriebenen Lösungen wird die Aufgabe bei einer Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß auch dadurch gelöst, dass im Betrieb an dem Ankuppelelement angreifende und von dem Haltearm auf die Kraftfahrzeugkarosserie übertragenen Kräfte durch eine Auswerteeinheit mit einer Sensoranordnung erfasst werden, die mindestens zwei Deformationssensoren aufweist und dass insbesondere die mindestens zwei Deformationssensoren der Sensoranordnung auf derselben Seite einer bei einer Biegedeformation des Haltearms nicht deformierten neutralen Faser des Haltearms angeordnet sind.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung liegt darin, dass damit die Möglichkeit besteht, in einfacher Weise die Deformationen des Haltearms mit der Sensoranordnung zu erfassen.
Insbesondere ist hierbei vorteilhaft, wenn alle Sensoren der Sensoranordnung auf derselben Seite der bei einer Deformation des Haltearms nicht deformierten neutralen Faser des Haltearms angeordnet sind.
Die eingangs genannte Aufgabe wird ferner bei einer Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass auf einer Seite des Haltearms ein Krafterfassungsmodul angeordnet ist, das eine Sensoranordnung umfasst, welche im Betrieb an dem Ankuppelelement angreifende Kräfte und von dem Haltearm auf die Kraftfahrzeugkarosserie übertragene Kräfte erfasst.
Ein derartiges Krafterfassungsmodul stellt eine vorteilhafte einfache Lösung zur Erfassung der auf den Haltearm wirkenden Kräfte dar.
Insbesondere ist dabei vorgesehen, dass die Sensoranordnung des Krafterfassungsmoduls mindestens drei, insbesondere vier, Deformationssensoren aufweist.
Hinsichtlich der Anordnung des Kraftfahrzeugmoduls wurden dabei bislang keine näheren Angaben gemacht.
So sieht eine vorteilhafte Lösung vor, dass das Krafterfassungsmodul im Betriebszustand auf keiner einer Fahrbahn zugewandten Seite des Haltearms angeordnet ist, das heißt, dass das Krafterfassungsmodul lediglich auf den Seiten des Haltearms angeordnet ist, die nicht der Fahrbahn zugewandt sind, da damit verhindert wird, dass durch Kontakt des Haltearms mit auf einer Fahrbahn oder auf einem Untergrund angeordneten Objekten das Krafterfassungsmodul beschädigt wird.
Besonders günstig ist es dabei, wenn das Krafterfassungsmodul im Betriebszustand auf einer einer Fahrbahn abgewandten Seite des Haltearms angeordnet ist.
Eine derartige Anordnung des Krafterfassungsmoduls hat den Vorteil, dass dies die am wenigsten beschädigungsträchtige Seite für das Krafterfassungsmodul darstellt.
Um einerseits die Deformationssensoren vorteilhaft anordnen zu können und andererseits die Deformationen des Haltearms vorteilhaft auf die Deformationssensoren übertragen zu können, ist bei einer weiteren Lösung der eingangs genannten Aufgabe vorzugsweise vorgesehen, dass im Betrieb an dem Ankuppelelement angreifende und von dem Haltearm auf die Kraftfahrzeugkarosserie übertragene Kräfte durch eine Auswerteeinheit mit einer Sensoranordnung erfasst werden, die mindestens zwei Deformationssensoren aufweist, dass die Deformationssensoren auf mindestens einem Deformationsübertragungselement angeordnet sind, das mit dem Haltearm verbunden ist.
Dabei können die Deformationen auf unterschiedlichen Deformationsübertragungselementen angeordnet sein.
Besonders günstig ist es bei einer weiteren Lösung der eingangs genannten Aufgabe, wenn im Betrieb an dem Ankuppelelement angreifende und von dem Haltearm auf die Kraftfahrzeugkarosserie übertragene Kräfte durch eine Auswerteeinheit mit einer Sensoranordnung erfasst werden, die mindestens zwei Deformationssensoren aufweist, und wenn alle Deformationssensoren der Sensoranordnung auf einem gemeinsamen Deformationsübertragungselement angeordnet sind.
Eine besonders vorteilhafte Erfassung der auf den Haltearm einwirkenden Kräfte ist insbesondere dann möglich, wenn jeder der mindestens zwei Deformationssensoren bei Einwirkung von ein und derselben Kraft auf das Ankuppelelement unterschiedlich große Deformationen des Haltearms erfasst, da damit in einfacher Weise sich unterschiedlich ausgerichtete Kräfte, die auf das Ankuppelelement wirken können, separieren lassen.
Hinsichtlich der Verbindung des Deformationsübertragungselements mit dem Haltearm ist vorzugsweise vorgesehen, dass das Deformationsübertragungselement relativbewegungsfrei und damit starr an mindestens zwei Befestigungsbereichen mit dem Haltearm verbunden ist und dass mindestens einer der Deformationssensoren zwischen den Befestigungsbereichen des Deformationselements angeordnet sind.
Noch vorteilhafter ist es, wenn das Deformationsübertragungselement mit mindestens drei Befestigungsbereichen mit dem Haltearm verbunden ist und wenn jeweils zwischen zwei der Befestigungsbereiche mindestens einer der Deformationssensoren angeordnet ist.
Hinsichtlich der Verbindung der Befestigungsbereiche des Deformationsübertragungselements mit dem Haltearm wurden bislang keine näheren Angaben gemacht.
Prinzipiell ist es denkbar, die Befestigungsbereiche unmittelbar mit dem Haltearm, beispielsweise durch Verschweißen mit diesem, zu verbinden.
Eine besonders vorteilhafte Lösung sieht jedoch vor, dass das Deformationsübertragungselement in den Befestigungsbereichen mit dem Haltearm mittels Verbindungselementen verbunden ist.
Eine derartige Verbindung mit dem Haltearm mittels der Verbindungselemente lässt sich besonders günstig dann realisieren, wenn die Verbindungselemente einerseits starr mit dem Haltearm und andererseits starr mit den Befestigungsbereichen des Deformationsübertragungselements verbunden sind.
Eine besonders vorteilhafte Lösung sieht vor, dass die Verbindungselemente, insbesondere einstückig, an den Haltearm angeformt sind.
Bei dem Vorsehen einer derartigen Verbindung zwischen dem Haltearm und dem Deformationsübertragungselement ist vorzugweise vorgesehen, dass die Verbindungselemente Deformationen des Haltearms in jeweils zwischen den Verbindungselementen liegenden Deformationsbereichen des Haltearms auf die Befestigungsbereiche des Deformationsübertragungselements übertragen.
Insbesondere ist es günstig, wenn jeweils zwischen zwei Verbindungselementen ein Deformationsbereich des Haltearms liegt.
Eine konstruktiv besonders vorteilhafte Lösung sieht vor, dass der Haltearm mindestens zwei Deformationsbereiche aufweist, deren Deformationen über beiderseits des jeweiligen Deformationsbereichs angeordnete Verbindungselemente auf Befestigungsbereiche des Deformationsübertragungselements übertragen wird, zwischen denen ein deformationsbehafteter Bereich des Deformationsübertragungselements liegt.
Hinsichtlich der Anordnung der zwei Deformationsbereiche im Haltearm ist es besonders vorteilhaft, wenn die mindestens zwei Deformationsbereiche in einer Erstreckungsrichtung des Haltearms aufeinanderfolgend angeordnet sind.
Ferner ist es zur Erfassung der Deformationen in den deformationsbehafteten Bereichen günstig, wenn mindestens ein Deformationssensor in einem der deformationsbehafteten Bereiche des Deformationsübertragungselements angeordnet ist.
Insbesondere ist dabei mindestens ein Deformationssensor in jedem der deformationsbehafteten Bereiche des Deformationsübertragungselements angeordnet.
Darüber hinaus ist zweckmäßigerweise vorgesehen, dass jeder deformationsbehaftete Bereich mit einem deformationssteifen Bereich des Deformationsübertragungselements verbunden ist und dass die Befestigungsbereiche jeweils in einem deformationssteifen Bereich liegen, so dass diese von dem jeweiligen deformationssteifen Bereich umfasst sind.
Unter einem deformationssteifen Bereich ist dabei insbesondere zu verstehen, dass dieser eine signifikant, das heißt mindestens um einen Faktor zwei, noch besser mindestens um einen Faktor fünf, höhere Steifigkeit aufweist als ein deformationsbehafteter Bereich.
Diese Lösung hat den Vorteil, dass ein möglichst großer Teil der von den Deformationsbereichen des Haltearms auf das Deformationsübertragungselement übertragenen Deformationen sich nicht über das ganze Deformationsübertragungselement verteilt, sondern sich im Wesentlichen in den deformationsbehafteten Bereichen auswirken, um somit eine möglichst große Deformation in diesen deformationsbehafteten Bereichen, in denen insbesondere die Deformationssensoren angeordnet sind, zu erreichen und in den deformationssteifen Bereichen des Deformationsübertragungselements möglichst geringe oder keine Deformationen vorliegen zu haben.
Besonders günstig ist es, wenn die deformationsbehafteten Bereiche jeweils zwischen zwei deformationssteifen Bereichen angeordnet sind.
Ferner ist es für eine optimale Verlagerung möglichst der gesamten auf das Deformationsübertragungselement übertragenen Deformationen auf die deformationsbehafteten Bereiche günstig, wenn die deformationssteifen Bereiche und die deformationsbehafteten Bereiche in einer Deformationsrichtung aufeinanderfolgend angeordnet sind, das heißt, wenn die deformationssteifen und die deformationsbehafteten Bereiche in der Richtung, in der die wesentliche Deformation auf das Deformationsübertragungselement übertragen wird, aufeinanderfolgend angeordnet sind.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn die deformationsbehafteten Bereiche als Deformationskonzentrationsbereiche ausgebildet sind.
Unter einem Deformationskonzentrationsbereich ist insbesondere zu verstehen, dass sich in diesem der überwiegende Teil, das heißt mehr als 50 %, noch besser mehr als 70 %, der auf das Deformationsübertragungselement übertragenen oder einwirkenden Deformationen ausbilden.
Eine derartige Ausbildung der deformationsbehafteten Bereiche hat den Vorteil, dass sich in dieser die Deformationen im Wesentlichen konzentrieren lassen und somit möglichst große Deformationen durch die jeweiligen Deformationssensoren erfasst werden können.
Hinsichtlich der Ausbildung des Materials des Deformationsübertragungselements wurden bislang keine näheren Angaben gemacht.
So ist vorzugsweise vorgesehen, dass das Material des Deformationsübertragungselements außerhalb der deformationsbehafteten Bereiche als deformationssteifes oder deformationsinertes Material ausgebildet ist, das heißt, dass sich beispielsweise außerhalb der deformationsbehafteten Bereiche weniger als 30 % noch besser weniger als 20 %, vorzugsweise weniger als 10 %, der auf das Deformationsübertragungselement übertragenen oder einwirkenden Deformationen ausbilden.
Andererseits ist vorzugsweise vorgesehen, dass das Material des Deformationsübertragungselements in den deformationsbehafteten Bereichen durch eine geeignete Formgebung, beispielsweise eine Querschnittsverengung, deformationsgeneigt oder deformationsgeeignet ist.
Um nicht durch die Deformationen des Haltearms veranlasste Deformationen des Deformationsübertragungselements kompensieren zu können, ist vorzugsweise vorgesehen, dass das Deformationsübertragungselement neben dem jeweiligen deformationsbehafteten Bereich einen deformationsfreien Bereich aufweist, auf welchem mindestens ein Referenzdeformationssensor angeordnet ist.
In einem deformationsfreien Bereich treten aufgrund von dessen Ausbildung und Anordnung im Wesentlichen keine, das heißt insbesondere weniger als 20 %, noch besser weniger als 10 % und bevorzugt weniger als 5 %, der von den auf das Deformationsübertragungselement übertragenen oder einwirkenden Deformationen auf.
Mit einem derartigen Referenzdeformationssensor in einem deformationsfreien Bereich besteht die Möglichkeit, durch andere Einflüsse als die auf das Deformationsübertragungselement übertragenen oder einwirkenden Deformationen bedingte Materialdeformationen im Deformationsübertragungselement, welche beispielsweise durch thermische Einflüsse entstehen, über die Referenzdeformationssensoren zu erfassen und dann, da diese auch von dem Deformationssensor erfasst werden, dadurch zu korrigieren.
Aus diesem Grund ist vorzugsweise vorgesehen, dass der jeweilige deformationsfreie Bereich aus demselben Material wie der deformationsbehaftete Bereich ausgebildet ist.
Ferner ist vorzugsweise vorgesehen, dass der jeweilige deformationsfreie Bereich einseitig mit einem deformationssteifen Bereich des Deformationsübertragungselements verbunden ist.
Eine besonders vorteilhafte geometrische Gestaltung sieht vor, dass der deformationsfreie Bereich des Deformationsübertragungselements zungenartig ausgebildet ist.
Darüber hinaus ist vorzugsweise vorgesehen, dass der deformationsfreie Bereich des Deformationsübertragungselements aus demselben Material insbesondere mit derselben Materialdicke hergestellt ist, wie der deformationsbehaftete Bereich.
Um eine optimale Kopplung zwischen den von den Referenzdeformationssensoren erfassten Effekten und den von den Deformationssensoren erfassten Effekten zu erreichen, ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Referenzdeformationssensoren thermisch mit dem Deformationsübertragungselement gekoppelt sind.
Insbesondere ist es hierdurch möglich, dass die Referenzdeformationssensoren mittels des Deformationsübertragungselements thermisch mit den Deformationssensoren gekoppelt sind.
Insbesondere in dem Fall, dass jedem Deformationssensor ein Referenzdeformationssensor zugeordnet ist, ist eine optimale thermische Kopplung dann erreicht, wenn zwischen dem jeweiligen Deformationssensor und dem diesem zugeordneten Referenzdeformationssensor jeder mit einem Deformationssensor versehene deformationsbehaftete Bereich thermisch mit dem diesem zugeordneten und den zugeordneten Referenzdeformationssensor tragenden deformationsfreien Bereich gekoppelt ist.
Insgesamt ist es vorteilhaft, wenn der den jeweiligen Referenzdeformationssensor tragende deformationsfreie Bereich dasselbe thermische Verhalten aufweist, wie der den entsprechenden Deformationssensor tragende deformationsbehaftete Bereich.
Um möglichst dieselben Deformationen im Bereich des Referenzdeformationssensors vorliegen zu haben, wie im Bereich des Deformationssensors, ist zweckmäßigerweise vorgesehen, dass der jeweilige den Referenzdeformationssensor tragende deformationsfreie Bereich eine geometrische Form aufweist, die mit dem den Deformationssensor tragenden deformationsbehafteten Bereich vergleichbar, vorzugsweise identisch, ist.
Insbesondere ist es hierbei ebenfalls vorteilhaft, wenn der deformationsfreie Bereich des Deformationsübertragungselements aus demselben Material hergestellt ist, wie der deformationsbehaftete Bereich des Deformationsübertragungselements.
Um die Funktionsfähigkeit der Referenzdeformationssensoren zu überwachen, ist vorzugsweise vorgesehen, dass den Referenzdeformationssensoren mindestens ein Temperatursensor zur Funktionsüberwachung zugeordnet ist.
Noch besser ist es, wenn jedem der Referenzdeformationssensoren ein Temperatursensor zur Funktionsüberwachung zugeordnet ist.
Hinsichtlich der Ausbildung des Deformationsübertragungselements wurden bislang keine näheren Angaben gemacht.
So sieht eine vorteilhafte Lösung vor, dass das Deformationsübertragungselement plattenähnlich ausgebildet ist und jeder einen Deformationssensor tragende deformationsbehaftete Bereich durch eine Querschnittseinschnürung des Deformationsübertragungselements gebildet ist.
Insbesondere ist hierbei vorgesehen, wenn die Querschnittseinschnürung des Deformationsübertragungselements durch eine Einschnürung einer Flächenausdehnung des Deformationsübertragungselements gebildet ist.
Die Deformationssensoren und die Referenzdeformationssensoren können unterschiedlichst ausgebildete Sensoren sein, die Dehnungsvorgänge und/oder Stauchungsvorgänge in den deformationsbehafteten Bereichen erfassen können.
Eine Möglichkeit sieht vor, dass die Deformationssensoren und die Referenzdeformationssensoren als Dehnungssensoren, insbesondere Dehnungsmessstreifen ausgebildet sind.
Eine andere Möglichkeit sieht vor, die Deformationssensoren und die Referenzdeformationssensoren als magnetostriktive oder auch als optische, Dehnungen und Stauchungen erfassende, Sensoren ausgebildet sind.
Insbesondere ist es zur optimalen Kompensation eines Dehnungssensors von Vorteil, wenn der diesen zugeordnete Referenzdehnungssensor mit dem zugeordneten Dehnungssensor identisch ist.
Die eingangs genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß insbesondere auch dadurch gelöst, dass der Haltearm zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende einen ersten Deformationsbereich und einen zweiten Deformationsbereich aufweist, die bei einer in parallel zur Fahrtrichtung in der Längsmittelebene des Haltearms wirkenden Kraft jeweils Deformationen erfahren, die sich von den Deformationen bei einer in der Längsmittelebene und quer zur Fahrtrichtung wirkenden Kraft unterscheiden.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung ist darin zu sehen, dass dadurch, dass der erste und der zweite Deformationsbereich sich bei einer in der Längsmittelebene des Haltearms und parallel zur Fahrtrichtung wirkenden Kraft und einer in der Längsmittelebene und quer, insbesondere senkrecht, zur Fahrtrichtung wirkenden, insbesondere vom Betrag derselben gleich großen Kraft, unterschiedlich verhalten, das heißt sich unterschiedlich stark deformieren, die Möglichkeit besteht, durch diese unterschiedlichen Deformationen des ersten Deformationsbereichs und des zweiten Deformationsbereichs zwischen einer in der Längsmittelebene des Haltearms und parallel zur Fahrtrichtung und einer in der Längsmittelebene des Haltearms und quer zur Fahrtrichtung wirkenden Kraft bei der Auswertung der Signale der Deformationssensoren zu differenzieren.
Noch günstiger ist es, wenn sich der erste und der zweite Deformationsbereich bei einer quer, insbesondere senkrecht, zur Längsmittelebene wirkenden, insbesondere vom Betrag derselben ebenfalls gleich großen Kraft wie die in der Längsmittelebene und parallel zur Fahrtrichtung oder quer zu dieser wirkenden Kräfte, ebenfalls unterschiedlich verhalten, das heißt sich unterschiedlich stark deformieren.
Das unterschiedliche Verhalten des ersten und des zweiten Deformationsbereichs lässt sich durch eine unterschiedliche Formgebung, insbesondere unterschiedliche Querschnitte und/oder einen unterschiedlichen Verlauf und/oder eine unterschiedliche Länge der ersten und zweiten Deformationsbereiche im Haltearm erreichen.
Insbesondere ist dabei vorgesehen, dass der erste und zweite Deformationsbereich in einer Erstreckungsrichtung des Haltearms aufeinanderfolgend angeordnet sind.
Hinsichtlich der Verarbeitung der Signale der Deformationssensoren und der Referenzdeformationssensoren wurden im Zusammenhang mit der bisherigen Erläuterung der erfindungsgemäßen Lösung keine näheren Angaben gemacht.
So sieht eine vorteilhafte Lösung vor, dass jeder Deformationssensor mit dem zugeordneten Referenzdeformationssensor in einer Wheatstone-Brücke verschaltet ist.
Damit lassen sich in einfacher Weise unter unmittelbarer Verwendung der Signale des Deformationssensors und des Referenzdeformationssensors nicht durch die Deformation eines der Deformationsbereiche des Haltearms bedingte Effekte, insbesondere thermische Effekte, kompensieren.
Ferner sieht eine vorteilhafte Lösung vor, dass die Auswerteeinheit einen Prozessor aufweist, welcher die den Deformationen in den deformationsbehafteten Bereichen entsprechenden Werte mit durch eine Kalibrierung ermittelten und in einem Speicher gespeicherten Transformationswerten in die entsprechenden Werte von drei quer, insbesondere senkrecht, zueinander verlaufenden Raumrichtungen wirkenden Kräften auf das Ankuppelelement umrechnet.
Somit besteht die Möglichkeit aus den den Deformationen entsprechenden Werten die in drei quer, insbesondere senkrecht, zueinander verlaufenden Raumrichtungen wirkenden Kräfte auf das Ankuppelelement zu ermitteln.
Besonders günstig ist es dabei, wenn zwei der Kräfte parallel zu, insbesondere in der Längsmittelebene des Haltearms, jedoch quer, insbesondere senkrecht, zueinander verlaufen und wenn die dritte Kraft quer, insbesondere senkrecht, zur Längsmittelebene des Haltearms verläuft.
Eine Verbesserung der Umrechnung der den Deformationen entsprechenden Werte ist dann möglich, wenn in dem Speicher Transformationswerte für in unterschiedlichen Oktanten auf das Ankuppelelement wirkende Kräftekombinationen gespeichert sind, da diese unterschiedlichen Transformationswerte eine optimierte Anpassung an die tatsächlichen Gegebenheiten erlauben.
Insbesondere ist eine Auswerteeinheit entsprechend der erfindungsgemäßen Lösung so ausgebildet, dass die Werte von Deformationssensoren und insbesondere gegebenenfalls auch Referenzdeformationssensoren zur Ermittlung der Deformationen erfasst.
Um außerdem noch die Möglichkeit zu haben, eine Funktionsprüfung der Referenzdeformationssensoren vorzunehmen, ist vorgesehen, dass die Auswerteeinheit Werte von mindestens einem Temperatursensor zur Funktionsprüfung der Referenzdeformationssensoren umfasst.
Noch besser ist es, wenn die Auswerteeinheit zur Funktionsprüfung der Referenzdeformationssensoren Werte von jeweils einem dem jeweiligen Referenzdeformationssensor zugeordneten Temperatursensor erfasst.
Dabei kann der mindestens eine Temperatursensor oder die Temperatursensoren entweder auf einer die Auswerteeinheit tragenden Schaltungsplatine angeordnet sein oder auf dem Deformationsübertragungselement.
Bei den voranstehenden Ausführungsbeispielen wurde nicht näher ausgeführt, wie der Haltearm und das Ankuppelelement miteinander verbunden werden können.
Eine vorteilhafte Lösung sieht vor, dass der Haltearm an seinem zweiten Ende das Ankuppelelement trägt.
In diesem Fall ist es insbesondere günstig, wenn der Haltearm und das Ankuppelelement ein zusammenhängendes Teil bilden, so dass eine Trennung zwischen Haltearm und Ankuppelelement nicht möglich ist.
Insbesondere ist in einem derartigen Fall vorgesehen, dass der Haltearm als Kugelhals ausgebildet ist und an dem zweiten Ende das eine Kupplungskugel umfassende Ankuppelelement trägt.
Eine weitere vorteilhafte Lösung sieht vor, dass der Haltearm einen Aufnahmekörper umfasst, der zur lösbaren Aufnahme des Ankuppelelements ausgebildet ist.
Das Ankuppelelement ist beispielsweise Teil eines Trägersystems zum Ankuppeln desselben an den Haltearm sein.
Das Ankuppelelement ist beispielsweise als ein Ankuppelelement eines Trägersystems für Güter, insbesondere Gepäck oder Fahrräder ausgebildet.
Insbesondere ist der Aufnahmekörper dabei so ausgebildet, dass er eine Einsteckaufnahme aufweist, welche durch eine Einstecköffnung zugänglich ist.
Bei einem vorstehend beschriebenen Aufnahmekörper des Haltearms ist vorzugsweise vorgesehen, dass das Ankuppelelement einen Trägerarm umfasst.
Dabei ist der Trägerarm zweckmäßigerweise mit einem Einsteckabschnitt versehen, welcher in die Einsteckaufnahme einsteckbar und in dieser fixierbar ist.
Der Trägerarm ist dann beispielsweise Teil des Trägersystems.
Alternativ dazu ist bei einer weiteren Ausführungsform der Trägerarm so ausgebildet, dass er eine Kupplungskugel trägt.
Bei einer weiteren Ausführungsform ist der Trägerarm mit anderen Ankuppelvorrichtungen, beispielsweise mit einem Kupplungsmaul, versehen.
Zur präzisen Fixierung des Trägerarms ist es zweckmäßig, wenn der Einsteckabschnitt quer zu einer Einsteckrichtung formschlüssig in der Einsteckaufnahme aufgenommen ist und im Funktionszustand in Einsteckrichtung durch einen Formschlusskörper fixiert ist.
Die vorstehende Beschreibung erfindungsgemäßer Lösungen umfasst somit insbesondere die durch die nachfolgend durchnummerierten Ausführungsformen definierten verschiedenen Merkmalskombinationen:

1. Verfahren zum Betreiben einer heckseitig einer Kraftfahrzeugkarosserie montierbaren Vorrichtung zum Ankuppeln eines Anhängers und/oder einer Lastenträgereinheit (360), umfassend einen Haltearm (30), der an einem ersten Ende (32) im Betrieb fest mit der Kraftfahrzeugkarosserie (12) verbunden ist und an einem zweiten Ende ein Ankuppelelement (40) für den Anhänger (350) und/oder die Lastenträgereinheit (360) trägt, wobei im Betrieb an dem Ankuppelelement (40) angreifende und von dem Haltearm (30) auf die Kraftfahrzeugkarosserie (12) übertragene Kräfte durch eine Auswerteeinheit (230) mittels Deformationssensoren (172, 174, 176, 178) erfasst werden, wobei der Haltearm (30) mindestens zwei Deformationsbereiche (82, 84) aufweist, deren Deformationsverhalten bei einer auf den Haltearm (30) einwirkenden Kraft jeweils durch mindestens einen Deformationssensor (172, 174, 176, 178) erfasst wird, welcher mit dem jeweiligen Deformationsbereich (82, 84) des Haltearms (30) starr gekoppelt ist und dadurch dessen Deformationsverhalten erfasst, wobei die Auswerteeinheit (230) eine Belastungsanalysestufe (233) aufweist, welche ausgehend von von den Deformationssensoren (172, 174, 176, 178) ermittelten Deformationswerten (D152, D154, D156, D2158) der mindestens zwei Deformationsbereiche (82, 84) unter Verwendung von Analyseverfahren mindestens eine Belastungstype des Haltearms (30) ermittelt.
2. Verfahren nach Ausführungsform 1, wobei die Belastungsanalysestufe (233) die Deformationswerte (D152, D154, D156, D158) ohne eine Transformation derselben in Kräfte in vertikaler Richtung (F_z) und/oder in Fahrzeuglängsrichtung (24) und/oder quer zur Fahrzeuglängsmittelebene (F_y) einsetzt.
3. Verfahren nach einer der voranstehenden Ausführungsformen, wobei das mindestens eine Analyseverfahren ein Wertevergleichsverfahren ist.
4. Verfahren nach einer der voranstehenden Ausführungsformen, wobei bei dem Wertevergleichsverfahren die Deformationswerte (D) miteinander und/oder mit Referenzwerten (RBO, S, RAWB, RFWB, B1...B6, RFS, ZR, RAS, RPS) verglichen werden.
5. Verfahren nach Ausführungsform 4, wobei die Referenzwerte vorgegebene, insbesondere abgespeicherte Referenzwerte (RBO, S, RAWB, RFWB, B1...B6, RFS, ZR, RAS, RPS) sind.
6. Verfahren nach Ausführungsform 4 oder 5, wobei die Referenzwerte (RBO, S, RAWB, RFWB, B1...B6, RFS, ZR, RAS, RPS) durch Versuche ermittelt werden.
7. Verfahren nach Ausführungsform 6, wobei die Referenzwerte durch Belastungstests eines repräsentativen Haltearms (30) ermittelt werden.
8. Verfahren nach einer der voranstehenden Ausführungsformen, wobei bei mindestens einem Analyseverfahren Absolutwerte der lastbedingten Deformationswerte (D) ausgewertet werden.
9. Verfahren nach Ausführungsform 8, wobei bei einem Analysekriterium auf einen Vergleich der Absolutwerte der lastbedingten Deformationswerte (D) mit Schwellwerten (S) als Referenzwerten abgestellt wird.
10. Verfahren nach Ausführungsform 8 oder 9, wobei bei mindestens einem Analysekriterium auf einen Vergleich von jedem der Absolutwerte der lastbedingten Deformationswerte (D) mit einem abgespeicherten Referenzwertebereich (RB0) abgestellt wird.
11. Verfahren nach einer der voranstehenden Ausführungsformen, wobei bei mindestens einem Analyseverfahren mindestens ein Deformationswert (D) eines Deformationsbereichs (82) mit mindestens einem Deformationswert (D) des mindestens einen anderen Deformationsbereichs (84) verglichen wird.
12. Verfahren nach einer der voranstehenden Ausführungsformen, wobei das Analyseverfahrens auf einem Vergleich des Verhaltens der Deformationswerte (D152, D154) eines stark stützlastsensitiven Deformationsbereichs relativ zu einem schwach stützlastsensitiven Deformationsbereich basiert.
13. Verfahren nach Ausführungsform 11 oder 12, wobei bei dem Analyseverfahren die Differenz der zwei Deformationswerte (D) ermittelt wird.
14. Verfahren nach Ausführungsform 13, wobei bei dem Analyseverfahren das Verhältnis der Differenz der zwei Deformationswerte (D) relativ zu dem größten der beiden Deformationswerte (D) ermittelt wird.
15. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 11 bis 14, wobei ein Analysekriterium auf einen Vergleich des Verhaltens von mindestens einem Deformationswert (D152, D154) eines stark stützlastsensitiven Deformationsbereichs (82) relativ zu mindestens einem Deformationswert (D154, D156) eines schwach stützlastsensitiven Deformationsbereichs (84) abstellt.
16. Verfahren nach Ausführungsform 15, wobei das Analysekriterium auf das Verhältnis der Differenz der Deformationswerte (D) zu dem größten der beiden Deformationswerte (D) im Vergleich mit abgespeicherten Referenzwertebereichen (RAWB, RFWB) abstellt.
17. Verfahren nach einer der voranstehenden Ausführungsformen, wobei mit einem Analyseverfahren die Größe des bei mindestens einem Deformationsbereich (82, 84) ermittelten lastbedingten Deformationswerts (D152, D154, D156, D158) durch einen Vergleich dieses lastbedingten Deformationswerts (D152, D154, D156, D158) mit mindestens einem zu diesem Deformationswert vorgegebenen Belastungsreferenzwert (B1...B6) erfolgt.
18. Verfahren nach Ausführungsform 17, wobei bei dem Analyseverfahren die Zuordnung des mindestens einen lastbedingten Deformationswerts (D152, D154, D156, D158) zu mehreren vorgegebenen Belastungsreferenzwerten (B1...B6) dadurch erfolgt, dass der mindestens eine Istbedingte Deformationswert (D152, D154, D156, D158) den Bereichen (BS1, BS2, BS3, BS4, BS5) zwischen jeweils zwei aufeinanderfolgenden Belastungsreferenzwerten (B1...B6) zugeordnet werden.
19. Verfahren nach Ausführungsform 17 oder 18, wobei ein Analysekriterium auf die Zuordnung des mindestens einen der Deformationswerte relativ zu der Reihe von mindestens drei zu diesem Deformationswert vorgesehenen Belastungsreferenzwerten (B1 bis B6) abstellt.
20. Verfahren nach einer der voranstehenden Ausführungsformen, wobei bei einem Analyseverfahren ein Vergleich mindestens eines der Deformationswerte (D152, D154, D156, D158) mit einem zugeordneten Maximalbelastungsreferenzwert (B6) durchgeführt wird.
21. Verfahren nach Ausführungsform 20, wobei ein Analysekriterium auf die Zuordnung des lastbedingten Deformationswerts mindestens einen der lastbedingten Deformationswerte (D152, D154, D156, D158) relativ zu einem dem Deformationswert zugeordneten Maximalbelastungsreferenzwert (B6) abstellt.
22. Verfahren nach einer der voranstehenden Ausführungsformen, wobei ein Analyseverfahren mindestens einen der lastbedingten Deformationswerte (D152, D154, D156, D158) zeitaufgelöst erfasst.
23. Verfahren nach Ausführungsform 22, wobei ein Analysekriterium auf eine kurzzeitige zeitliche Änderung von mindestens einem der Deformationswerte (D152, D154, D156, D158) abstellt.
24. Verfahren nach Ausführungsform 23, wobei bei dem Analyseverfahren von mindestens einem der Istbedingten Deformationswerte (D152, D154, D156, D158) ein Steigungsverhalten erfasst wird.
25. Verfahren nach Ausführungsform 24, wobei ein Analysekriterium eine Flankensteilheit (FS) des Steigungsverhaltens mit einem abgespeicherten Referenzwert (RFS) vergleicht.
26. Verfahren nach Ausführungsform 22 bis 25, wobei bei dem Analyseverfahren eine Zeitdauer (Z) eines Anstiegs von mindestens einem der lastbedingten Deformationswerte (D) bis zu einem Maximalwert ermittelt wird.
27. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 22 bis 26, wobei ein Analysekriterium darauf abstellt, dass die Zeitdauer (Z) mit einer Referenzzeit (RZ) vergleicht.
28. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 22 bis 27, wobei ein Analysekriterium auf einen zeitlichen Verlauf von mindestens einem der Deformationswerte abstellt.
29. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 22 bis 28, wobei bei dem Analyseverfahren ein zeitlicher Verlauf einer Oszillation mindestens eines der Deformationswerte (D152, D154, D156, D158) um einen Mittelwert dieses oszillierenden Deformationswertes (D152, D154, D156, D158) erfasst wird.
30. Verfahren nach Ausführungsform 29, wobei ein Analysekriterium auf einen Vergleich einer Amplitude (AS) von Oszillationen des einen der lastbedingten Deformationswerte (D152, D154, D156, D158) um den Mittelwert mit einem Referenzwert (RAS) abstellt.
31. Verfahren nach Ausführungsform 28 bis 30, wobei ein Analysekriterium auf einen Vergleich einer Periodendauer (PS) des einen der lastbedingten Deformationswerte mit einer Referenzperiodendauer (RPS) abstellt.
32. Verfahren nach dem Oberbegriff der Ausführungsform 1 oder nach einer der voranstehenden Ausführungsformen, wobei jeder von der Belastungsanalysestufe (233) herangezogenen Deformationswerte (D) durch eine Nulllastkorrekturstufe (285) korrigiert ist.
33. Verfahren nach Ausführungsform 32, wobei von der Nulllastkorrekturstufe (285) ein Deformationswert (Dl) bei Nulllast von der Nulllastkorrekturstufe (285) ermittelt und von einem ermittelten Deformationswert (D) bei Belastung subtrahiert wird.
34. Verfahren nach Ausführungsform 32 oder 33, wobei die Nulllastkorrekturstufe (285) vor einer Belastung des Haltearms (30) aktiviert wird.
35. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 32 bis 34, wobei die Nulllastkorrekturstufe (285) nach einer Bewegung des Haltearms (30) in eine Arbeitsstellung aktiviert wird.
36. Verfahren nach einer der voranstehenden Ausführungsformen, wobei jeder von der Belastungsanalysestufe (233) herangezogene Deformationswert (D) durch eine Neigungskorrekturstufe (283) korrigiert ist, welche die tatsächliche Ausrichtung des Haltearms (30) aufgrund einer Neigung des Fahrzeugs in Relation zu einem Deformationswert (D) bei einer Ausrichtung des Haltearms (30) bei einem auf einer horizontalen Referenzfläche stehendem Fahrzeug korrigiert.
37. Verfahren nach Ausführungsform 36, wobei die Neigungskorrekturstufe (283) die Deformationswerte (D) der Deformationsbereiche (152, 154, 156, 158) derart verändert, dass bei diesen der Einfluss der veränderten Ausrichtung des Haltearms (30) relativ zu einer Ausrichtung des Haltearms (30) bei einem auf einer horizontalen Referenzfläche stehenden Fahrzeug berücksichtigt.
38. Verfahren nach Ausführungsform 36 oder 37, dadurch gekennzeichnet, dass die Neigungskorrekturstufe (283) mit abgespeicherten Neigungskorrekturwerten arbeitet.
39. Verfahren nach Ausführungsform 38, wobei die Neigungskorrekturstufe (283) mit experimentell bestimmten Neigungskorrekturwerten arbeitet.
40. Heckseitig einer Kraftfahrzeugkarosserie montierbare Vorrichtung zum Ankuppeln eines Anhängers und/oder einer Lastenträgereinheit (360), umfassend einen Haltearm (30), der an einem ersten Ende (32) im Betrieb fest mit der Kraftfahrzeugkarosserie (12) verbunden ist und an einem zweiten Ende ein Ankuppelelement (40) für den Anhänger (350) und/oder die Lastenträgereinheit (360) trägt, wobei im Betrieb an dem Ankuppelelement (40) angreifende und von dem Haltearm (30) auf die Kraftfahrzeugkarosserie (12) übertragene Kräfte durch eine Auswerteeinheit (230) mittels Deformationssensoren (172, 174, 176, 178) erfasst werden, wobei der Haltearm (30) mindestens zwei Deformationsbereiche (82, 84) aufweist, deren Deformationsverhalten bei einer auf den Haltearm (30) einwirkenden Kraft jeweils durch mindestens einen Deformationssensor (172, 174, 176, 178) erfasst wird, welcher mit dem jeweiligen Deformationsbereich (82, 84) des Haltearms (30) starr gekoppelt ist und dadurch dessen Deformationsverhalten erfasst, wobei die Auswerteeinheit (230) eine Belastungsanalysestufe (233) aufweist, welche ausgehend von von den Deformationssensoren (172, 174, 176, 178) ermittelten Deformationswerten (D152, D154, D156, D2158) der mindestens zwei Deformationsbereiche (82, 84) unter Verwendung von Analyseverfahren mindestens eine Belastungstype des Haltearms (30) ermittelt.
41. Vorrichtung nach Ausführungsform 40, wobei die Belastungsanalysestufe (233) die Deformationswerte (D152, D154, D156, D158) ohne eine Transformation derselben in Kräfte in vertikaler Richtung (F_z) und/oder in Fahrzeuglängsrichtung (24) und/oder quer zur Fahrzeuglängsmittelebene (F_y) einsetzt.
42. Vorrichtung nach einer der Ausführungsformen 40 bis 41, wobei das mindestens eine Analyseverfahren ein Wertevergleichsverfahren ist.
43. Vorrichtung nach einer der Ausführungsformen 40 bis 42, wobei bei dem Wertevergleichsverfahren die Deformationswerte (D) miteinander und/oder mit Referenzwerten (RBO, S, RAWB, RFWB, B1...B6, RFS, ZR, RAS, RPS) verglichen werden.
44. Vorrichtung nach Ausführungsform 43, wobei die Referenzwerte vorgegebene, insbesondere abgespeicherte Referenzwerte (RBO, S, RAWB, RFWB, B1...B6, RFS, ZR, RAS, RPS) sind.
45. Vorrichtung nach Ausführungsform 43 oder 44, wobei die Referenzwerte (RBO, S, RAWB, RFWB, B1...B6, RFS, ZR, RAS, RPS) durch Versuche ermittelt werden.
46. Vorrichtung nach Ausführungsform 45, wobei die Referenzwerte durch Belastungstests eines repräsentativen Haltearms (30) ermittelt werden.
47. Vorrichtung nach einer der Ausführungsformen 40 bis 46, wobei bei mindestens einem Analyseverfahren Absolutwerte der lastbedingten Deformationswerte (D) ausgewertet werden.
48. Vorrichtung nach Ausführungsform 47, wobei bei einem Analysekriterium auf einen Vergleich der Absolutwerte der lastbedingten Deformationswerte (D) mit Schwellwerten (S) als Referenzwerten abgestellt wird.
49. Vorrichtung nach Ausführungsform 47 oder 48, wobei bei mindestens einem Analysekriterium auf einen Vergleich von jedem der Absolutwerte der lastbedingten Deformationswerte (D) mit einem abgespeicherten Referenzwertebereich (RB0) abgestellt wird.
50. Vorrichtung nach einer der Ausführungsformen 40 bis 49, wobei bei mindestens einem Analyseverfahren mindestens ein Deformationswert (D) eines Deformationsbereichs (82) mit mindestens einem Deformationswert (D) des mindestens einen anderen Deformationsbereichs (84) verglichen wird.
51. Vorrichtung nach einer der Ausführungsform 40 bis 50, wobei das Analyseverfahrens auf einem Vergleich des Verhaltens der Deformationswerte (D152, D154) eines stark stützlastsensitiven Deformationsbereichs relativ zu einem schwach stützlastsensitiven Deformationsbereich basiert.
52. Vorrichtung nach Ausführungsform 50 oder 51, wobei bei dem Analyseverfahren die Differenz der zwei Deformationswerte (D) ermittelt wird.
53. Vorrichtung nach Ausführungsform 52, wobei bei dem Analyseverfahren das Verhältnis der Differenz der zwei Deformationswerte (D) relativ zu dem größten der beiden Deformationswerte (D) ermittelt wird.
54. Vorrichtung nach einer der Ausführungsformen 50 bis 53, wobei ein Analysekriterium auf einen Vergleich des Verhaltens von mindestens einem Deformationswert (D152, D154) eines stark stützlastsensitiven Deformationsbereichs (82) relativ zu mindestens einem Deformationswert (D154, D156) eines schwach stützlastsensitiven Deformationsbereichs (84) abstellt.
55. Vorrichtung nach Ausführungsform 54, wobei das Analysekriterium auf das Verhältnis der Differenz der Deformationswerte (D) zu dem größten der beiden Deformationswerte (D) im Vergleich mit abgespeicherten Referenzwertebereichen (RAWB, RFWB) abstellt.
56. Vorrichtung nach einer der Ausführungsformen 40 bis 55, wobei mit einem Analyseverfahren die Größe des bei mindestens einem Deformationsbereich (82, 84) ermittelten lastbedingten Deformationswerts (D152, D154, D156, D158) durch einen Vergleich dieses lastbedingten Deformationswerts (D152, D154, D156, D158) mit mindestens einem zu diesem Deformationswert vorgegebenen Belastungsreferenzwert (B1...B6) erfolgt.
57. Vorrichtung nach Ausführungsform 56, wobei bei dem Analyseverfahren die Zuordnung des mindestens einen lastbedingten Deformationswerts (D152, D154, D156, D158) zu mehreren vorgegebenen Belastungsreferenzwerten (B1...B6) dadurch erfolgt, dass der mindestens eine Istbedingte Deformationswert (D152, D154, D156, D158) den Bereichen (BS1, BS2, BS3, BS4, BS5) zwischen jeweils zwei aufeinanderfolgenden Belastungsreferenzwerten (B1...B6) zugeordnet werden.
58. Vorrichtung nach Ausführungsform 56 oder 57, wobei ein Analysekriterium auf die Zuordnung des mindestens einen der Deformationswerte relativ zu der Reihe von mindestens drei zu diesem Deformationswert vorgesehenen Belastungsreferenzwerten (B1 bis B6) abstellt.
59. Vorrichtung nach einer der Ausführungsformen 40 bis 58, wobei bei einem Analyseverfahren ein Vergleich mindestens eines der Deformationswerte (D152, D154, D156, D158) mit einem zugeordneten Maximalbelastungsreferenzwert (B6) durchgeführt wird.
60. Vorrichtung nach Ausführungsform 59, wobei ein Analysekriterium auf die Zuordnung des lastbedingten Deformationswerts mindestens einen der lastbedingten Deformationswerte (D152, D154, D156, D158) relativ zu einem dem Deformationswert zugeordneten Maximalbelastungsreferenzwert (B6) abstellt.
61. Vorrichtung nach einer der Ausführungsformen 40 bis 60, wobei ein Analyseverfahren mindestens einen der lastbedingten Deformationswerte (D152, D154, D156, D158) zeitaufgelöst erfasst.
62. Vorrichtung nach Ausführungsform 61, wobei ein Analysekriterium auf eine kurzzeitige zeitliche Änderung von mindestens einem der Deformationswerte (D152, D154, D156, D158) abstellt.
63. Vorrichtung nach Ausführungsform 62, wobei bei dem Analyseverfahren von mindestens einem der Istbedingten Deformationswerte (D152, D154, D156, D158) ein Steigungsverhalten erfasst wird.
64. Vorrichtung nach Ausführungsform 63, wobei ein Analysekriterium eine Flankensteilheit (FS) des Steigungsverhaltens mit einem abgespeicherten Referenzwert (RFS) vergleicht.
65. Vorrichtung nach Ausführungsform 61 bis 64, wobei bei dem Analyseverfahren eine Zeitdauer (Z) eines Anstiegs von mindestens einem der lastbedingten Deformationswerte (D) bis zu einem Maximalwert ermittelt wird.
66. Vorrichtung nach einer der Ausführungsformen 61 bis 65, wobei ein Analysekriterium darauf abstellt, dass die Zeitdauer (Z) mit einer Referenzzeit (RZ) vergleicht.
67. Vorrichtung nach einer der Ausführungsformen 61 bis 66, wobei ein Analysekriterium auf einen zeitlichen Verlauf von mindestens einem der Deformationswerte abstellt.
68. Vorrichtung nach einer der Ausführungsformen 61 bis 67, wobei bei dem Analyseverfahren ein zeitlicher Verlauf einer Oszillation mindestens eines der Deformationswerte (D152, D154, D156, D158) um einen Mittelwert dieses oszillierenden Deformationswertes (D152, D154, D156, D158) erfasst wird.
69. Vorrichtung nach Ausführungsform 68, wobei ein Analysekriterium auf einen Vergleich einer Amplitude (AS) von Oszillationen des einen der lastbedingten Deformationswerte (D152, D154, D156, D158) um den Mittelwert mit einem Referenzwert (RAS) abstellt.
70. Vorrichtung nach Ausführungsform 67 bis 69, wobei ein Analysekriterium auf einen Vergleich einer Periodendauer (PS) des einen der lastbedingten Deformationswerte mit einer Referenzperiodendauer (RPS) abstellt.
71. Vorrichtung nach dem Oberbegriff der Ausführungsform 40 oder nach einer der Ausführungsformen 40 bis 68, wobei jeder von der Belastungsanalysestufe (233) herangezogenen Deformationswerte (D) durch eine Nulllastkorrekturstufe (285) korrigiert ist.
72. Vorrichtung nach Ausführungsform 71, wobei von der Nulllastkorrekturstufe (285) ein Deformationswert (Dl) bei Nulllast von der Nulllastkorrekturstufe (285) ermittelt und von einem ermittelten Deformationswert (D) bei Belastung subtrahiert wird.
73. Vorrichtung nach Ausführungsform 71 oder 72, wobei die Nulllastkorrekturstufe (285) vor einer Belastung des Haltearms (30) aktiviert wird.
74. Vorrichtung nach einer der Ausführungsformen 71 bis 73, wobei die Nulllastkorrekturstufe (285) nach einer Bewegung des Haltearms (30) in eine Arbeitsstellung aktiviert wird.
75. Vorrichtung nach einer der Ausführungsformen 40 bis 74, wobei jeder von der Belastungsanalysestufe (233) herangezogene Deformationswert (D) durch eine Neigungskorrekturstufe (283) korrigiert ist, welche die tatsächliche Ausrichtung des Haltearms (30) aufgrund einer Neigung des Fahrzeugs in Relation zu einem Deformationswert (D) bei einer Ausrichtung des Haltearms (30) bei einem auf einer horizontalen Referenzfläche stehendem Fahrzeug korrigiert.
76. Vorrichtung nach Ausführungsform 75, wobei die Neigungskorrekturstufe (283) die Deformationswerte (D) der Deformationsbereiche (152, 154, 156, 158) derart verändert, dass bei diesen der Einfluss der veränderten Ausrichtung des Haltearms (30) relativ zu einer Ausrichtung des Haltearms (30) bei einem auf einer horizontalen Referenzfläche stehenden Fahrzeug berücksichtigt.
77. Vorrichtung nach Ausführungsform 75 oder 76, wobei die Neigungskorrekturstufe (283) mit abgespeicherten Neigungskorrekturwerten arbeitet.
78. Vorrichtung nach Ausführungsform 77, wobei die Neigungskorrekturstufe (283) mit experimentell bestimmten Neigungskorrekturwerten arbeitet.
79. Vorrichtung nach dem Oberbegriff der Ausführungsform 40 oder nach einer der Ausführungsformen 40 bis 78, wobei die mindestens zwei Deformationssensoren (172, 174, 176, 178) der Sensoranordnung (170) auf derselben Seite einer bei einer Biegedeformation des Haltearms (30) nicht längenvariablen neutralen Faser des Haltearms angeordnet sind.
80. Vorrichtung nach Ausführungsform 79, wobei auf einer Seite des Haltearms (30, 30') ein Krafterfassungsmodul (100) angeordnet ist, das eine Sensoranordnung (170) umfasst, welche im Betrieb an dem Ankuppelelement (40) angreifende und vom Haltearm (30) auf die Kraftfahrzeugkarosserie (12) übertragene Kräfte erfasst.
81. Vorrichtung nach Ausführungsform 80, wobei die Sensoranordnung mindestens drei, insbesondere vier Deformationssensoren (172, 174, 176) aufweist.
82. Vorrichtung nach Ausführungsform 80 oder 81, wobei das Krafterfassungsmodul (100) im Betriebszustand auf keiner einer Fahrbahn (44) zugewandten Seite des Haltearms (30, 30') angeordnet ist.
83. Vorrichtung nach einer der Ausführungsformen 80 bis 82, wobei das Krafterfassungsmodul (100) im Betriebszustand auf einer einer Fahrbahn (44) abgewandten Seite des Haltearms (30, 30') angeordnet ist.
84. Vorrichtung nach dem Oberbegriff der Ausführungsform 40 oder nach einer der Ausführungsformen 40 bis 83, wobei im Betrieb an dem Ankuppelelement (40) angreifende und von dem Haltearm (30) auf die Kraftfahrzeugkarosserie (12) übertragene Kräfte durch eine Auswerteeinheit (230) mit einer Sensoranordnung (170) erfasst werden, die mindestens zwei Deformationssensoren (172, 174, 176) aufweist, dass die Deformationssensoren (172, 174, 176, 178) auf mindestens einem Deformationsübertragungselement (102) angeordnet sind, das mit dem Haltearm (30) verbunden ist.
85. Vorrichtung nach dem Oberbegriff der Ausführungsform 40 oder nach einer der Ausführungsformen 40 bis 84, wobei im Betrieb an dem Ankuppelelement (40) angreifende und von dem Haltearm (30) auf die Kraftfahrzeugkarosserie (12) übertragene Kräfte durch eine Auswerteeinheit (230) mit einer Sensoranordnung (170) erfasst werden, die mindestens zwei Deformationssensoren (172, 174, 176) aufweist, dass alle Deformationssensoren (172, 174, 176, 178) der Sensoranordnung (170) auf einem gemeinsamen Deformationsübertragungselement (102) angeordnet sind.
86. Vorrichtung nach einer der Ausführungsformen 79 bis 85, wobei jeder der mindestens zwei Deformationssensoren (172, 174, 176) bei Einwirkung von ein und derselben Kraft auf das Ankuppelelement (40) unterschiedliche große Deformationen des Haltearms (30, 30') erfasst.
87. Vorrichtung nach einer der Ausführungsformen 79 bis 86, wobei das Deformationsübertragungselement (102) relativbewegungsfrei und damit starr an mindestens zwei Befestigungsbereichen (104, 106, 108) mit dem Haltearm (30) verbunden ist und dass mindestens einer der Deformationssensoren (172, 174, 176, 178) zwischen den Befestigungsbereichen (104, 106, 108) des Deformationsübertragungselements (102) angeordnet sind.
88. Vorrichtung nach einer der Ausführungsformen 79 bis 87, wobei das Deformationsübertragungselement (102) mit mindestens drei Befestigungsbereichen (104, 106, 108) mit dem Haltearm (30) verbunden ist und dass jeweils zwischen zwei der Befestigungsbereiche (104, 106, 108) mindestens einer der Deformationssensoren (172, 174, 176, 178) angeordnet ist.
89. Vorrichtung nach einer der Ausführungsformen 79 bis 88, wobei das Deformationsübertragungselement (102) in den Befestigungsbereichen (104, 106, 108) mit dem Haltearm (30) mittels Verbindungselementen (114, 116, 118) verbunden ist.
90. Vorrichtung nach Ausführungsform 89, wobei die Verbindungselemente (114, 116, 118) einerseits starr mit dem Haltearm (30) und andererseits starr mit den Befestigungsbereichen (104, 106, 108) des Deformationsübertragungselements (102) verbunden sind.
91. Vorrichtung nach Ausführungsform 90, wobei die Verbindungselemente (114, 116, 118) an den Haltearm (30) angeformt sind.
92. Vorrichtung nach einer der Ausführungsformen 79 bis 81, wobei die Verbindungselemente (114, 116, 118) Deformationen des Haltearms (30) in jeweils zwischen den Verbindungselementen (114, 116, 118) liegenden Deformationsbereichen (82, 84) des Haltearms (30) auf die Befestigungsbereiche (104, 106, 108) des Deformationsübertragungselements (102) übertragen.
93. Vorrichtung nach einer der Ausführungsformen 89 bis 92, wobei jeweils zwischen zwei Verbindungselementen (114, 116, 118) ein Deformationsbereich (82, 84) des Haltearms (30) liegt.
94. Vorrichtung nach einer der Ausführungsformen 79 bis 93, wobei der Haltearm (30) mindestens zwei Deformationsbereiche (82, 84) aufweist, deren Deformationen über beiderseits des jeweiligen Deformationsbereichs (82, 84) angeordnete Verbindungselemente (114, 116, 118) auf Befestigungsbereiche (104, 106, 108) des Deformationsübertragungselements (102) übertragen wird, zwischen denen ein deformationsbehafteter Bereich (152, 154, 156) des Deformationsübertragungselements (102) liegt.
95. Vorrichtung nach Ausführungsform 94, wobei die mindestens zwei Deformationsbereiche (82, 84) in einer Erstreckungsrichtung des Haltearms (30) aufeinanderfolgend angeordnet sind.
96. Vorrichtung nach einer der Ausführungsformen 79 bis 95, wobei mindestens ein Deformationssensor (172, 174, 176, 178) in einem der deformationsbehafteten Bereiche (152, 154, 156, 158) des Deformationsübertragungselements (102) angeordnet ist.
97. Vorrichtung nach einer der Ausführungsformen 94 bis 96, wobei jeder deformationsbehaftete Bereich (152, 154, 156, 158) mit einem deformationssteifen Bereich (144, 146, 148) des Deformationsübertragungselements (102) verbunden ist und dass die Befestigungsbereiche (104, 106, 108) jeweils in einem deformationssteifen Bereich (144, 146, 148) liegen.
98. Vorrichtung nach Ausführungsform 97, wobei die deformationsbehafteten Bereiche (152, 154, 156, 158) jeweils zwischen zwei deformationssteifen Bereichen (144, 146, 148) angeordnet sind.
99. Vorrichtung nach Ausführungsform 97 oder 98, wobei die deformationssteifen Bereiche (144, 146, 148) und die deformationsbehafteten Bereiche (152, 154, 156, 158) in einer Deformationsrichtung aufeinanderfolgend angeordnet sind.
100. Vorrichtung nach einer der Ausführungsformen 94 bis 99, wobei die deformationsbehafteten Bereiche (152, 154, 156, 158) als Deformationskonzentrationsbereiche ausgebildet sind.
101. Vorrichtung nach einer der Ausführungsformen bis 100, wobei das Material des Deformationsübertragungselements (102) außerhalb der deformationsbehafteten Bereiche (152, 154, 156, 158) als deformationssteifes oder deformationsinertes Material ausgebildet ist.
102. Vorrichtung nach einer der Ausführungsformen 79 bis 101, wobei das Material des Deformationsübertragungselements (102) in den deformationsbehafteten Bereichen (152, 154, 156, 158) durch eine Formgebung, beispielsweise eine Querschnittsverengung, deformationsgeneigt ist.
103. Vorrichtung nach einer der Ausführungsformen 79 bis 102, wobei das Deformationsübertragungselement (102) neben dem jeweiligen deformationsbehafteten Bereich (152, 154, 156, 158) einen deformationsfreien Bereich (192, 194, 196, 198) aufweist, auf welchem mindestens ein Referenzdeformationssensor (182, 184, 186, 188) angeordnet ist.
104. Vorrichtung nach Ausführungsform 103, wobei der jeweilige deformationsfreie Bereich (192, 194, 196, 198) aus demselben Material wie der deformationsbehaftete Bereich (152, 154, 156, 158) ausgebildet ist.
105. Vorrichtung nach Ausführungsform 103 oder 104, wobei der jeweilige deformationsfreie Bereich (192, 194, 196, 198) einseitig mit einem deformationssteifen Bereich (144, 146, 148) des Deformationsübertragungselements (102) verbunden ist.
106. Vorrichtung nach einer der Ausführungsformen 103 bis 105, wobei der deformationsfreie Bereich (192, 194, 196, 198) des Deformationsübertragungselements (102) zungenartig ausgebildet ist.
107. Vorrichtung nach einer der Ausführungsformen 103 bis 106, wobei der deformationsfreie Bereich (192, 194, 196, 198) des Deformationsübertragungselements (102) aus demselben Material, insbesondere mit derselben Materialdicke, hergestellt ist, wie der deformationsbehaftete Bereich (152, 154, 156, 158).
108. Vorrichtung nach einer der Ausführungsformen 103 bis 107, wobei die Referenzdeformationssensoren (182, 184, 186, 188) thermisch mit dem Deformationsübertragungselement (102) gekoppelt sind.
109. Vorrichtung nach Ausführungsform 108, wobei die Referenzdeformationssensoren (182, 184, 186, 188) mittels des Deformationsübertragungselements (102) thermisch mit den Deformationssensoren (172, 174, 176, 178) gekoppelt sind.
110. Vorrichtung nach Ausführungsform 109, wobei zur optimalen thermischen Kopplung zwischen dem jeweiligen Deformationssensor (172, 174, 176, 178) und dem diesem zugeordneten Referenzdeformationssensor (182, 184, 186, 188) jeder mit einem Deformationssensor (172, 174, 176, 178) versehene deformationsbehaftete Bereich (152, 154, 156, 158) thermisch mit dem diesem zugeordneten und den zugeordneten Referenzdeformationssensor (182, 184, 186, 188) tragenden deformationsfreien Bereich (192, 194, 196, 198) gekoppelt ist.
111. Vorrichtung nach einer der Ausführungsformen 103 bis 110, wobei der den jeweiligen Referenzdeformationssensor (182, 184, 186, 188) tragende deformationsfreie Bereich (192, 194, 196, 198) dasselbe thermische Verhalten wie der den entsprechenden Deformationssensor (172, 174, 176, 178) tragende deformationsbehaftete Bereich (152, 154, 156, 158) aufweist.
112. Vorrichtung nach einer der Ausführungsformen 103 bis 111, wobei der jeweilige den Referenzdeformationssensor (182, 184, 186, 188) tragende deformationsfreie Bereich (192, 194, 196, 198) eine geometrische Form aufweist, die mit dem den Deformationssensor (172, 174, 176, 178) tragenden deformationsbehafteten Bereich (152, 154, 156, 158) vergleichbar ist.
113. Vorrichtung nach einer der Ausführungsformen 103 bis 112, wobei der deformationsfreie Bereich (192, 194, 196, 198) des Deformationsübertragungselements (102) aus demselben Material hergestellt ist wie der deformationsbehaftete Bereich (152, 154, 156, 158) des Deformationsübertragungselements (102).
114. Vorrichtung nach einer der Ausführungsformen 103 bis 113, wobei den Referenzdeformationssensoren (182, 184, 186, 188) mindestens ein Temperatursensor (252, 254, 256, 258) zur Funktionsüberwachung zugeordnet ist.
115. Vorrichtung nach einer der Ausführungsformen 79 bis 114, wobei das Deformationsübertragungselement (102) plattenähnlich ausgebildet ist und jeder einen Deformationssensor (172, 174, 176, 178) tragende deformationsbehaftete Bereich (152, 154, 156, 158) durch eine Querschnittseinschnürung des Deformationsübertragungselements (102) gebildet ist.
116. Vorrichtung nach Ausführungsform 115, wobei die Querschnittseinschnürung des Deformationsübertragungselements (102) durch eine Einschnürung einer Flächenausdehnung des Deformationsübertragungselements (102) gebildet ist.
117. Vorrichtung nach einer der Ausführungsformen 79 bis 116, wobei die Deformationssensoren und die Referenzdeformationssensoren als Dehnungssensoren, insbesondere Dehnungsmessstreifen, ausgebildet sind.
118. Vorrichtung nach einer der Ausführungsformen 79 bis 117, wobei die Deformationssensoren und die Referenzdeformationssensoren als magnetostriktive oder optische Sensoren ausgebildet sind.
119. Vorrichtung nach dem Oberbegriff der Ausführungsform 40 oder nach einer der Ausführungsformen 40 bis 118, wobei der Haltearm (30) zwischen dem ersten Ende (32) und dem zweiten Ende (34) einen ersten Deformationsbereich (82) und einen zweiten Deformationsbereich (84) aufweist, die bei einer parallel zur Fahrtrichtung (24) in der Längsmittelebene (18) des Haltearms (30) wirkenden Kraft (Fx) jeweils Deformationen erfahren, die sich von den Deformationen bei einer in der Längsmittelebene (18) quer zur Fahrtrichtung (24) wirkenden Kraft (F_z) unterscheiden.
120. Vorrichtung nach Ausführungsform 119, wobei der erste und der zweite Deformationsbereich (82, 84) bei einer quer insbesondere senkrecht zur Längsmittelebene (18) wirkenden Kraft (F_y) jeweils Deformationen erfahren, die sich von den Deformationen bei einer in der Längsmittelebene (18) parallel und/oder quer zur Fahrtrichtung (24) wirkenden Kraft F_x, F2) unterscheiden.
121. Vorrichtung nach Ausführungsform 119 oder 120, wobei der erste und der zweite Deformationsbereich (82, 84) in Erstreckungsrichtung des Haltearms (30) aufeinanderfolgend angeordnet sind.
122. Vorrichtung nach einer der Ausführungsformen 40 bis 121, wobei jeder Deformationssensor (172, 174, 176, 178) mit dem zugeordneten Referenzdeformationssensor (182, 184, 186, 188) in einer Wheatstone-Brücke (212, 214, 216, 218) verschaltet ist.
123. Vorrichtung nach einer der Ausführungsformen 40 bis 122, wobei die Auswerteeinheit (230) einen Prozessor (234) aufweist, welcher die den Deformationen in dem deformationsbehafteten Bereichen (152, 154, 156, 158) entsprechenden Werte mit durch eine Kalibrierung in einem Speicher (236) ermittelten und gespeicherten Transformationswerten in die entsprechenden Werten (WFx, WFy, WFz) von drei quer, insbesondere senkrecht, zueinander verlaufenden Raumrichtungen wirkenden Kräften (F_x, F_y, F₂) auf das Ankuppelelement (40) umrechnet.
124. Vorrichtung nach einer der Ausführungsform 40 bis 122, wobei zwei der Kräfte (Fx, Fz) parallel zu insbesondere in, der Längsmittelebene (18) des Haltearms (30) jedoch quer, insbesondere senkrecht, zueinander verlaufen und dass die dritte Kraft (F_y) quer, insbesondere senkrecht, zur Längsmittelebene (18) des Haltearms (30) verläuft.
125. Vorrichtung nach Ausführungsform 123 oder 124, wobei in dem Speicher (236) Transformationswerte für in unterschiedlichen Oktanten auf das Ankuppelelement (40) wirkende Kräftekombinationen gespeichert sind.
126. Vorrichtung nach einer der Ausführungsformen 40 bis 125, wobei die Auswerteeinheit (230) Werte von Deformationssensoren (172, 174, 176, 178) und insbesondere Referenzdeformationssensoren (182, 184, 186, 188) zur Ermittlung der Deformationen erfasst.
127. Vorrichtung nach Ausführungsform 126, wobei die Auswerteeinheit (230) Werte von mindestens einem Temperatursensor (252, 254, 256, 258) zur Funktionsprüfung der Referenzdeformationssensoren (182, 184, 186, 188) erfasst.
128. Vorrichtung nach Ausführungsform 127, wobei die Auswerteeinheit (230) Werte von jeweils einem dem jeweiligen Referenzdeformationssensor zugeordneten Temperatursensor erfasst.
129. Vorrichtung nach einer der Ausführungsformen 40 bis 128, wobei der Haltearm (30) an seinem zweiten Ende (34) das Ankuppelelement (40) trägt.
130. Vorrichtung nach Ausführungsform 129, wobei der Haltearm (30) und das Ankuppelelement (40) ein zusammenhängendes Teil bilden.
131. Vorrichtung nach Ausführungsform 129 oder 130, wobei der Haltearm (30) als Kugelhals ausgebildet ist und an dem zweiten Ende (34) das eine Kupplungskugel (43) umfassende Ankuppelelement (40) trägt.
132. Vorrichtung nach einer der Ausführungsformen 40 bis 131, wobei der Haltearm (30') einen Aufnahmekörper (31') umfasst, der zur lösbaren Aufnahme des Ankuppelelements (40') ausgebildet ist.
133. Vorrichtung nach Ausführungsform 132, wobei der Aufnahmekörper (31') eine Einsteckaufnahme (33') aufweist, welche durch eine Einstecköffnung (35') zugänglich ist.
134. Vorrichtung nach Ausführungsform 132 oder 133, wobei das Ankuppelelement (40') einen Trägerarm (42') umfasst.
135 Vorrichtung nach einer der Ausführungsformen 132 bis 134, wobei der Trägerarm (42') mit einem Einsteckabschnitt (45') in die Einsteckaufnahme (33') einsteckbar und in dieser fixierbar ist.
136. Vorrichtung nach einer der Ausführungsformen 132 bis 135, wobei der Trägerarm (42') eine Kupplungskugel (43) trägt.
137. Vorrichtung nach Ausführungsform 135 oder 136, wobei der Einsteckabschnitt (45') quer in einer Einsteckrichtung (E) formschlüssig in der Einsteckaufnahme (33') aufgenommen ist und im Funktionszustand in Einsteckrichtung durch einen Formschlusskörper (41) fixiert ist.
138. Vorrichtung nach dem Oberbegriff der Ausführungsform 40 oder nach einer der Ausführungsformen 40 bis 137, wobei der Haltearm (30) mit mindestens drei Deformationssensoren (172, 174, 176, 178) versehen ist, die insbesondere in unterschiedlicher Weise auf drei in quer zueinander verlaufenden Raumrichtungen auf das Ankuppelelement (40) wirkende Kräfte reagieren, und dass die mindestens drei Deformationssensoren (172, 174, 176, 178) Sensorwerte (M) liefern, aus welchen mittels einer Auswerteeinheit (270) mindestens eine auf das Ankuppelelement (40) wirkende Kraftkomponente ermittelt wird.
139. Vorrichtung nach einer der Ausführungsformen 40 bis 138, wobei die (230) mindestens einen der Werte (WF_x, WF_y, WF_z) von deren in den Auswerteeinheit Raumrichtungen (x, y, z) verlaufende Kraftkomponente ermittelt.
140. Vorrichtung nach einer der Ausführungsformen 40 bis 139, wobei die Auswerteeinheit (270) den Wert (WF_z) von deren in Schwerkraftrichtung (Z) verlaufender Kraftkomponente ermittelt.
141. Vorrichtung nach einer der Ausführungsformen 40 bis 140, wobei die Auswerteeinheit (230) den Wert (F_x) von deren in Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs (10) verlaufender Kraftkomponente ermittelt.
142. Vorrichtung nach einer der Ausführungsformen 40 bis 141, wobei die Auswerteeinheit (230) den Wert (F_y) von deren quer, insbesondere senkrecht, zu einer vertikalen Längsmittelebene (18) verlaufenden Kraftkomponente ermittelt.

Weitere Merkmale und Vorteile der erfindungsgemäßen Lösung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung sowie der zeichnerischen Darstellung einiger Ausführungsbeispiele.
In der Zeichnung zeigen.

1 eine teilweise heckseitig aufgebrochene Seitenansicht einer Kraftfahrzeugkarosserie gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Ankuppeln eines Anhängers;
2 eine Heckansicht der Kraftfahrzeugkarosserie mit Blick in Richtung des Pfeils X in 1;
3 eine Darstellung des ersten Ausführungsbeispiels der Vorrichtung zum Ankuppeln eines Anhängers oder einer Lastenträgereinheit in ihrer Arbeitsstellung entsprechend 2;
4 eine Darstellung des ersten Ausführungsbeispiels der Vorrichtung zum Ankuppeln eines Anhängers oder einer Lastenträgereinheit in einer Ruhestellung R;
5 eine Seitenansicht des Haltearms des ersten Ausführungsbeispiels mit Darstellung der Belastung des Ankuppelelements mit einer Kraft F_x;
6 eine Draufsicht auf den Haltearm mit Blick in Richtung des Pfeils D in 5;
7 eine Seitenansicht des Haltearms bei Einwirkung einer Kraft F_z;
8 eine Draufsicht auf den Haltearm entsprechend 6 bei Einwirkung der Kraft F_z;
9 eine Seitenansicht eines Haltearms bei Einwirkung einer Kraft F_y;
10 eine Draufsicht ähnlich 6 bei Einwirkung der Kraft F_y;
11 einen Schnitt längs Linie 11-11 in 5;
12 eine vergrößerte Draufsicht auf den Haltearm mit dem Deformationsübertragungselement bei Einwirkung der Kraft F_x gemäß 5 und 6;
13 eine Draufsicht entsprechend 12 bei Einwirkung der Kraft F_z gemäß 7 und 8;
14 eine Draufsicht ähnlich 12 bei Einwirkung einer Kraft F_y entsprechend 9 und 10;
15 eine vergrößerte Draufsicht auf das Deformationsübertragungselement gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel mit den auf diesem angeordneten Deformationssensoren und Referenzdeformationssensoren;
16 eine Darstellung einer Wheatstone-Brücke zur Verschaltung eines ersten Deformationssensors und eines ersten Referenzdeformationssensors;
17 eine Darstellung der Wheatstone-Brücke entsprechend 16 zur Verschaltung eines zweiten Deformationssensors und eines zweiten Referenzdeformationssensors;
18 eine Darstellung einer Wheatstone-Brücke entsprechend 16 zur Verschaltung eines dritten Deformationssensors und eines dritten Referenzdeformationssensors;
19 eine Darstellung einer Wheatstone-Brücke entsprechend 16 zur Verschaltung eines vierten Deformationssensors und eines vierten Referenzdeformationssensors;
20 eine Darstellung einer Auswerteschaltung zur Verarbeitung der in den Wheatstone-Brücken gemäß 16 bis 19 gemessenen Spannungen;
21 eine Darstellung eines Ankuppelelements 40 und der durch die Auswerteschaltung ermittelten, auf das Ankuppelelement 40 wirkenden Kräfte;
22 eine Darstellung einer Seitenansicht des ersten Ausführungsbeispiels mit der Darstellung einer die Auswerteschaltung tragenden Schaltungsplatine;
23 eine Darstellung einer Einheit aus die Auswerteschaltung tragender Schaltungsplatine und das Deformationsübertragungselement mit Deformationssensoren und Referenzdeformationssensoren in Seitenansicht;
24 eine Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit umgekehrter Anordnung der Einheit umfassend das Deformationsübertragungselement, die Dehnungssensoren, die Referenzdehnungssensoren und die Auswerteeinheit;
25 eine Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ähnlich 23 mit Darstellung der zusätzlichen auf der Platine angeordneten Temperatursensoren;
26 eine Darstellung eines vierten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit Darstellung des Deformationsübertragungselements und zusätzlichen auf diesem angeordneten Temperatursensoren;
27 eine Darstellung der Auswerteeinheit gemäß dem dritten oder vierten Ausführungsbeispiel ähnlich 20;
28 eine Seitenansicht ähnlich 1 eines fünften Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
29 eine perspektivische Darstellung des fünften Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung in Arbeitsstellung;
30 eine Ansicht des fünften Ausführungsbeispiels mit Blick in Richtung des Pfeils X' in 28 in Arbeitsstellung;
31 einen Schnitt längs Linie 31-31 in 30;
32 einen Schnitt längs Linie 32-32 in 30;
33 einen Schnitt ähnlich 31 des Ausführungsbeispiels in der Ruhestellung;
34 eine perspektivische Darstellung des fünften Ausführungsbeispiels in der Ruhestellung mit Blick in Richtung des Pfeils Y' in 33;
35 eine Seitenansicht des Haltearms des fünften Ausführungsbeispiels mit Darstellung der Belastung des Ankuppelelements mit einer Kraft F_x;
36 eine Draufsicht auf den Haltearm mit Blick in Richtung des Pfeils D' in 35;
37 eine Seitenansicht des Haltearms des fünften Ausführungsbeispiels bei Einwirkung einer Kraft F_z;
38 eine Draufsicht auf den Haltearm entsprechend 36 bei Einwirkung der Kraft F_z;
39 eine Seitenansicht eines Haltearms des fünften Ausführungsbeispiels bei Einwirkung einer Kraft F_y;
40 eine Draufsicht ähnlich 36 bei Einwirkung der Kraft F_y;
41 eine Darstellung einer ersten Möglichkeit einer mathematischen Verknüpfung der Werte der Kraftkomponenten mit den Sensorwerten;
42 eine schematische Darstellung der Vorgehensweise bei einer Kalibrierung eines Haltearms;
43 eine Darstellung einer zweiten Möglichkeit einer mathematischen Verknüpfung der Werte der Kraftkomponenten mit den Sensorwerten;
44 einer Darstellung einer Kalibrierung auf der Basis von Kraftkomponenten in Oktanten mit dem Ankuppelelement als Mittelpunkt;
45 eine schematische Darstellung einer Auswerteeinheit und deren Zusammenwirken mit weiteren Komponenten;
46 eine beispielhafte Darstellung eines Kraftfahrzeugs mit einem Anhänger;
47 eine Darstellung eines Kraftfahrzeugs mit einem Fahrradträger;
48 eine Darstellung von bei einem Hänger gemessenen Deformationswerten bei jeweils zwei Deformationssensoren, angeordnet auf gegenüberliegenden Seiten einer Längsmittelebene, pro Deformationsbereich;
49 eine Darstellung von bei einem Fahrradträger gemessenen Deformationswerten bei jeweils zwei Deformationssensoren, angeordnet auf gegenüberliegenden Seiten einer Längsmittelebene, pro Deformationsbereich;
50 eine Darstellung von bei einem Anhänger gemessenen gemittelten Deformationswerten pro Deformationsbereich;
51 eine Darstellung von bei einem Fahrradträger gemessenen gemittelten Deformationswerten pro Deformationsbereich;
52 eine Darstellung von zeitaufgelöst erfassten Deformationswerten bei jeweils zwei Deformationssensoren, angeordnet auf gegenüberliegenden Seiten einer Längsmittelebene, pro Deformationsbereich bei einer impulsähnlichen Einwirkung des Anhängers und
53 eine Darstellung von zeitaufgelöst erfassten Deformationswerten bei jeweils zwei Deformationssensoren, angeordnet auf gegenüberliegenden Seiten einer Längsmittelebene, pro Deformationsbereich bei einer Schlingerbewegung des Anhängers.

Ein als Ganzes mit 10 bezeichnetes Kraftfahrzeug umfasst eine Kraftfahrzeugkarosserie 12, welche an einem Heckbereich 14, und zwar nahe eines Fahrzeugbodens 16, mit einer Trägereinheit 20 versehen ist, die beispielsweise einen Querträger 22 aufweist, der mit dem Heckbereich 14 nahe des Fahrzeugbodens 16 verbunden ist.
Die Verbindung zwischen dem Querträger 22 und dem Heckbereich 14 kann beispielsweise über an dem Heckbereich 14 anliegende Montageflansche erfolgen oder beispielsweise durch sich in einer Fahrzeuglängsrichtung 24 erstreckende Seitenträger 26, die an sich ebenfalls in der Fahrzeuglängsrichtung 24 erstreckenden Fahrzeugkarosserieabschnitten 28 anliegen.
Mit der Trägereinheit 20 ist ein als Ganzes mit 30 bezeichneter Haltearm, insbesondere ein Kugelhals, dadurch verbunden, dass ein erstes Ende 32 des Haltearms 30 entweder unmittelbar oder über eine Lagereinheit 36 an der Trägereinheit 20, vorzugsweise an dem Querträger 22, gehalten ist.
Der Haltearm 30 trägt an einem dem ersten Ende 32 gegenüberliegenden zweiten Ende 34 ein Ankuppelelement 40, welches beispielsweise zum Anhängen eines Anhängers oder zum Fixieren einer Lastenträgereinheit vorgesehen ist.
Beispielsweise ist ein derartiges Ankuppelelement 40 als Kupplungskugel 43 ausgebildet, welche eine vielfach übliche Verbindung mit einer Zugkugelkupplung eines Anhängers erlaubt.
Die Kupplungskugel 43 erlaubt aber auch eine einfache Montage einer Lastenträgereinheit, da vielfach gebräuchliche Lastenträgereinheiten ebenfalls so ausgebildet sind, dass sie an einer Kupplungskugel montierbar und gegebenenfalls noch zusätzlich an dem Haltearm 30 abstützbar sind.
Das Ankuppelelement 40 sitzt beispielsweise auf einem Träger 42 der mit dem zweiten Endbereich 34 des Haltearms 30 verbunden ist und erstreckt sich ausgehend von einer einer Fahrbahn 44 abgewandten Seite des Trägers 42 in Richtung einer bei horizontaler Fahrbahn 44 ungefähr vertikal verlaufenden Mittelachse 46, die im Fall der Kupplungskugel 43 durch einen Kugelmittelpunkt 48 hindurch verläuft.
Zur Verbesserung der ästhetischen Wirkung ist vorzugsweise der Querträger 22 unter einer heckseitigen Stoßfängereinheit 50 der Kraftfahrzeugkarosserie 12 angeordnet, wobei die Stoßfängereinheit 50 beispielsweise den Querträger 22 und das erste Ende 32 des Haltearms 30 verdeckt.
Der Haltearm 30 trägt insbesondere bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel das als Kupplungskugel ausgebildete Ankuppelelement 40, wobei sich der Haltearm 30, wie insbesondere in den 1 bis 3 dargestellt, ausgehend von der Schwenklagereinheit 36 erstreckt, mit welcher der Haltearm 30 an seinem ersten Endbereich 32 verbunden ist, wobei beispielsweise an dem ersten Endbereich 32 ein Schwenklagerkörper 52 der Schwenklagereinheit 36 angeformt ist.
Der Schwenklagerkörper 52 der Schwenklagereinheit 36 ist um eine insbesondere Schräg zu einer vertikalen Fahrzeuglängsmittelebene 18 verlaufende Schwenkachse 54 verschwenkbar an einer Schwenklageraufnahme 56 gelagert, die einerseits den Schwenklagerkörper 52 um die Schwenkachse 54 drehbar führt und andererseits eine zeichnerisch nicht dargestellte Verriegelungseinheit umfasst, die in der Arbeitsstellung und der Ruhestellung eine drehfeste Festlegung des Haltearms 30 gegenüber Schwenkbewegungen um die Schwenkachse 54 ermöglicht.
Die Schwenklageraufnahme 56 ist dann ihrerseits wiederum über eine Schwenklagerbasis 58 mit dem Querträger 22 fest verbunden.
Wie in 1 bis 4 dargestellt, ist der Haltearm 30 bei diesem Ausführungsbeispiel von einer Arbeitsstellung A, dargestellt in 1 bis 3, in welcher das als Kupplungskugel 40 ausgebildete Ankuppelelement so steht, dass dieses hinter der Stoßfängereinheit 50 auf einem einer Fahrbahn 44 abgewandten Seite steht, in eine Ruhestellung R, dargestellt in 4, verschwenkbar ist, in welcher das Ankuppelelement 40 der Fahrbahn 44 zugewandt angeordnet ist.
Dabei ist das Ankuppelelement 40 unter einer Unterkante 51 der Stoßfängereinheit 50 hindurch bewegbar.
Insbesondere erstreckt sich dabei der Haltearm 30 in der Arbeitsstellung A im Wesentlichen in der vertikalen Fahrzeuglängsmittelebene 18, wobei diese das Ankuppelelement 40 im Fall einer Ausbildung desselben als Kupplungskugel mittig schneidet, so dass in der Arbeitsstellung A eine vertikale Kugelmittelachse 48 in der Längsmittelebene 18 liegt.
Ausgehend von dem ersten Endbereich 32 erstreckt sich der Haltearm 30 bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel mit einem ersten Bogenstück 62 bis zu einem Zwischenstück 64, welches sich bis zu einem Ringkörper 66 erstreckt, an welchen sich auf einer dem Zwischenstück 64 und dem Bogenstück 62 gegenüberliegende Seite ein zweites Bogenstück 68 anschließt, das seinerseits das als Kupplungskugel ausgebildeten Ankuppelelement 40 trägt, wobei zwischen dem als Kupplungskugel ausgebildete Ankuppelelement 40 und dem zweiten Bogenstück 148 noch der Kugelansatz 42 vorgesehen ist.
Das zweite Bogenstück 68 bildet dann den Endbereich 34 des Haltearms 30 der dann beispielsweise den Kugelansatz 42 trägt, an den sich das als Kupplungskugel ausgebildete Ankuppelelement 40 anschließt.
Wie insbesondere in 4 und 5 dargestellt, ist zur einfachen Montage einer Kontakteinheit an dem Haltearm 30 im Anschluss an das Zwischenstück 64 der Ringkörper 66 angeordnet, der einen Durchlass 72 umschließt, in welchem eine Kontakteinheit montierbar ist.
Vorzugsweise ist dabei der Ringkörper 66 derart angeordnet, dass im Anschluss an den Ringkörper 66 ein Übergang in das zweite Bogenstück 68 erfolgt.
Ein derart ausgebildeter Haltearm 30 ist durch das erste Bogenstück 62, das Zwischenstück 64 und das zweite Bogenstück 68 näherungsweise U-förmig ausgebildet, und in der Arbeitsstellung A, in welcher Belastungen des Ankuppelelements 40 auftreten und erfasst werden sollen, so ausgerichtet, dass die Kräfte, welche auf das Ankuppelelement 40, insbesondere den Kugelmittelpunkt 46, wirken über die näherungsweise U-förmige Ausbildung des Haltearms 30 auf den Schwenklagerkörper 52 der Schwenklagereinheit 36 übertragen werden, wobei die Schwenkachse 54 einen Mittelpunkt der Kraftaufnahme durch die Schwenklagereinheit 36 darstellt.
Die auf das Ankuppelelement 40 einwirkenden Kräfte werden, wie in den 1 bis 8 dargestellt, durch den Haltearm 30 auf die Lagereinheit 36 und von dieser auf die Trägereinheit 20 übertragen, die diese die Kräfte dann in den Heckbereich 14 der Kraftfahrzeugkarosserie 12 einleitet, wobei zur Erfassung der auf das Ankuppelelement 40 wirkenden Kräfte unterschiedliche Bereiche des Haltearms 30 herangezogen werden.
Im vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel wird exemplarisch ein erster Deformationsbereich 82 des Haltearms 30 herangezogen, der einen Abschnitt des Zwischenstücks 64 und des Ringkörpers 66 umfasst und ein zweiter Deformationsbereich des Haltearms 30 herangezogen, der einen Abschnitt des Ringkörpers 66 und des zweiten Bogenstücks 68 umfasst.
Ferner wird bei diesem Ausführungsbeispiel davon ausgegangen, dass der Ringbereich 66 eine hohe Stabilität gegenüber in der Längsmittelebene 18 und auch quer zu dieser verlaufenden Biegekräften aufweist, und insbesondere und auch gegen Zugbelastungen ausreichend steif ist.
So führt beispielsweise die in 5 und 6 dargestellte Kraft F_x, die in der Längsmittelebene 18 insbesondere in Fahrzeuglängsrichtung verläuft und beispielsweise senkrecht zur Mittelachse 46 sowie von dem Schwenklagerkörper 52 weg gerichtet ist, dazu, dass in den Deformationsbereichen 82 und 84 einerseits Zugkräfte ZX1 und ZX2 (6) auftreten und/oder auch noch Biegekräfte BX1 und BX2 (5), die sich auch überlagern können, wobei diese Kräfte in Richtung der Längsmittelebene 18, insbesondere in der Längsmittelebene 18, des Haltearms 30 wirken.
Ferner treten in den Deformationsbereichen 82 und 84, wie in 7 und 8 dargestellt, bei einer Belastung des Ankuppelelements 40 mit einer in vertikaler Richtung, insbesondere in Richtung der Schwerkraft, wirkenden Kraft F_z, die beispielsweise bei auf einer ungefähr horizontalen Ebene stehendem Fahrzeug auch in Richtung der Mittelachse 46 wirkt, in den Deformationsbereichen 82 und 84 im Wesentlichen Biegekräfte BZ1 und BZ2 auf, wobei diese Kräfte in Richtung parallel zu der Längsmittelebene 18, insbesondere in der Längsmittelebene 18, des Haltearms 30 wirken, die somit bezogen auf eine sogenannte längeninvariable neutrale Faser NF auf einander gegenüberliegenden Seiten einander entgegengesetzte Wirkungen haben.
Vorzugsweise werden die Deformationsbereiche 82 und 84 so am Haltearm 30 angeordnet und/oder der Haltearm 30 in den Deformationsbereichen 82, 84 so ausgebildet, dass in diesem unterschiedlich starke Deformationen bei einer in Schwerkraftrichtung oder entgegengesetzt zu dieser wirkenden Kraft F_z auftreten.
Besonders zweckmäßig ist es - wie nachfolgend im Detail erläutert - wenn die in vertikaler Richtung wirkende Kraft F_z signifikant geringere Deformationen im Deformationsbereich 84 erzeugt als im Deformationsbereich 82 und wenn bei einer kombinierten Kraft mit ungefähr gleich großen Kraftkomponenten F_x + F_z die Deformationen in beiden Deformationsbereichen 82 und 84 näherungsweise ähnlich groß sind.
Aus diesem Grund ist der Deformationsbereich 82 stark stützlastsensitiv und der Deformationsbereich 82 schwach stützlastsensitiv
Außerdem führt eine auf das Ankuppelelement 40 einwirkende Kraft F_y, die senkrecht zur Längsmittelebene 18 und senkrecht zur Mittelachse 46 gerichtet ist, wie in 9 und 10 dargestellt, zu auf beiderseits der Längsmittelebene 18 jedoch auf unterschiedlichen Seiten derselben entgegengesetzt zueinander wirkenden Biegekräften BY1 und BY2.
Zur Erfassung dieser Zugkräfte ZX1 und ZX2 sowie der Biegekräfte BX1 und BX2, BZ1 und BZ2 sowie BY1 und BY2 ist an dem Haltearm 30 ein als Ganzes mit 100 bezeichnetes Krafterfassungsmodul angeordnet.
Dieses Krafterfassungsmodul 100 umfasst ein Deformationsübertragungselement 102, welches an drei Befestigungsbereichen 104, 106 und 108 mit dem Haltearm 30 starr verbunden ist, wobei der Befestigungsbereich 104 auf einer dem ersten Ende 32 zugewandten Seite liegt und starr mit einem, beispielsweise an dem Mittelstück 64 sitzenden, Ansatz 114 des Haltearms 30 verbunden ist, der Befestigungsbereich 106 ungefähr mittig zwischen den Befestigungsbereichen 104 und 108 angeordnet ist und beispielsweise mit einem auf dem Ringkörper 66 insbesondere mittig desselben sitzenden Halteansatz 116 verbunden ist und der Befestigungsbereich 108 mit einem an dem Bogenstück 68, beispielsweise in einem mittigen Bereich des Bogenstücks 68 zwischen dem Ringkörper 66 und dem Ende 34 angeordneten, Ansatz 118 des Haltearms 30 verbunden ist.
Die Verbindung zwischen den jeweiligen Verbindungselementen 114, 116 und 118 des Haltearms 30 erfolgt dabei starr und spielfrei, vorzugsweise durch eine Schweißung oder eine Klebung, die keinerlei Bewegungselastizität zwischen dem Deformationsübertragungselement 102 und den Verbindungselementen 114, 116 und 118 zulassen.
Vorzugsweise sind die Verbindungselemente 114, 116 und 118 ebenfalls starr mit dem Haltearm verbunden, insbesondere an diesem angeformt.
Vorzugsweise sind, wie in 11 exemplarisch am Beispiel des Ansatzes 114 dargestellt, die Verbindungselemente 114, 116 und 118 des Haltearms 30 so ausgebildet, dass diese einen Fußbereich 122 aufweisen, der sich ausgehend von dem Haltearm 30 erstreckt und einen Fixierzapfen 124 bildet, welcher einen Durchbruch 126 durchsetzt, der in dem jeweiligen Befestigungsbereich, in diesem Fall dem Befestigungsbereich 104 des Deformationsübertragungselements 102, angeordnet ist.
Vorzugsweise sind der Fixierzapfen 124 und der Durchbruch 126 derart formangepasst, dass diese durch eine Schweißnaht 128 miteinander starr verbindbar sind.
Darüber hinaus ist vorzugsweise der Fußbereich 122 noch so ausgebildet, dass dieser eine um den Fixierzapfen 124 umlaufende Schulter 132 aufweist, auf welcher das Deformationsübertragungselement 102 mit einer den Durchbruch 126 umschließenden Auflagefläche 134 des Befestigungsbereichs 104 aufliegt und dadurch beispielsweise beim Anbringen der Schweißnaht 128 abgestützt ist.
Das Deformationsübertragungselement 102 ist ferner so ausgebildet, dass dieses deformationssteife Bereiche 144, 146 und 148 aufweist, die insbesondere die Befestigungsbereiche 104 mit umfassen, und dass zwischen den deformationssteifen Bereichen 144, 146, 148 jeweils deformationsbehaftete Bereiche 152, 154, 156, 158 angeordnet sind, wobei beispielsweise zwischen den deformationssteifen Bereichen 144 und 146 die deformationsbehafteten Bereiche 152 und 154 liegen, die vorzugsweise im selben Abstand von der Längsmittelebene 18, jedoch auf gegenüberliegenden Seiten derselben, angeordnet sind und zwischen den deformationssteifen Bereichen 146 und 148 die deformationsbehafteten Bereiche 156 und 158 liegen, die ebenfalls auf jeweils gegenüberliegenden Seiten der Längsmittelebene 18 jedoch vorzugsweise im selben Abstand von dieser angeordnet sind.
Vorzugsweise sind dabei die deformationsbehafteten Bereiche 152 bis 158 als Deformationskonzentrationsbereiche ausgebildet, das heißt, dass in diesen Deformationskonzentrationsbereichen 152, 154, 156, 158 sich eine auf das Deformationsübertragungselement 102 einwirkende Deformation wesentlich stärker auswirkt, als in den deformationssteifen Bereichen 144, 146 und 148.
Die Ausbildung eines derartigen Deformationskonzentrationsbereichs lässt sich im einfachsten Fall dadurch realisieren, dass das Material in den Deformationskonzentrationsbereichen 152 bis 158 eine geringere Steifigkeit aufweist als in den deformationssteifen Bereichen 144, 146 und 148.
Eine derartige Variation der Steifigkeit kann beispielsweise durch Veränderung des Materials im Bereich der Deformationskonzentrationsbereiche 152, 154, 156, 158 erreicht werden oder auch durch eine Änderung des wirksamenden Materialquerschnitts.
In den dargestellten Ausführungsbeispielen gemäß den 6, 8 und 10 werden die Deformationskonzentrationsbereiche 152, 154, 156 und 158 als schmale Stege einer das Deformationsübertragungselement 102 bildenden Platte 162 ausgebildet, während die deformationssteifen Bereiche 144, 146 und 148 durch sich breit ausdehnende Bereiche der Platte 162 gebildet werden.
Eine derartige Ausbildung des Deformationsübertragungselements 102 hat zusammenfassend die Konsequenz, dass eine Deformation des Deformationsbereichs 82 des Haltearms 30 zu einer Relativbewegung der starr mit dem Haltearm 30 verbundenen Verbindungselemente 114 und 116 führt, die auf die Befestigungsbereiche 104 und 106 und von diesen auf die deformationssteifen Bereiche 144 und 146 des Deformationsübertragungselements 102 übertragen werden, wobei die deformationssteifen Bereiche 144 und 146 des Deformationsübertragungselements 102 im Wesentlichen keine Deformation erfahren und somit die gesamten, sich in dem Deformationsbereich 82 ausbildenden Deformationen auf die deformationsbehafteten Bereiche 152 und 154 übertragen, die dadurch, dass sie auch als Deformationskonzentrationsbereiche ausgebildet sind, die gesamte, sich zwischen den Verbindungselementen 114 und 116 im Deformationsbereich 82 ausbildende Deformation konzentriert erfahren.
Das heißt, dass die Deformationskonzentrationsbereiche 152 und 154 sowohl Deformationen durch die in der Längsmitteleben 18 wirksamen Biegekräfte BX1 als auch Deformationen durch die Zugkräfte ZX1 als auch die durch die Kräfte BZ1 und BZ2 erfolgenden Deformationen erfahren, wobei dadurch, dass diese Deformationen alle auf im Wesentlichen in der Längsmittelebene 18 wirksamen Kräften beruhen beide Deformationskonzentrationsbereiche 152 und 154 bei zur Längsmittelebene 18 symmetrischer Ausbildung des Haltearms 30 näherungsweise dieselbe Deformation erfahren.
Anders ist dies bei den in 9 und 10 dargestellten Biegekräften BY1, die auf unterschiedlichen Seiten der Längsmittelebene 18 in unterschiedlichen Richtungen wirken, so dass beispielsweise ausgehend von den in 9 und 10 dargestellten Biegekräften BY1 der Deformationskonzentrationsbereich 152 eine Deformation erfährt, die auf einer Druckbelastung basiert, während der Deformationskonzentrationsbereich 154 eine Deformation erfährt, die auf einer Zugbelastung basiert.
In analoger Weise werden Deformationen des Deformationsbereichs 84 des Haltearms durch die Verbindungselemente 116 und 118 auf die Befestigungsbereiche 106 und 108 übertragen, die Teil der deformationssteifen Bereiche 146 und 148 sind und die somit die Deformationen des Deformationsbereichs 84 auf die deformationsbehafteten Bereiche 156 und 158 übertragen, die ebenfalls als Deformationskonzentrationsbereiche ausgebildet sind und somit die gesamte Deformation des Deformationsbereichs 84 erfahren.
Dies führt ebenfalls dazu, dass die durch die Kräfte BX2, ZX2 und BZ2, die alle im Wesentlichen in der Längsmittelebene 18 wirksam sind, sich bei zur Längsmittelebene 18 symmetrischer Ausbildung des Haltearms 30 in gleicher Weise auf die Deformationskonzentrationsbereiche 156 und 158 auswirken, während die Kräfte BY2 zu entgegengesetzten Deformationen in den Deformationsbereichen 156 und 158 führen, so dass beispielsweise die Deformation im Deformationskonzentrationsbereich 156 auf einer Druckbelastung basiert, während die Deformation im Deformationskonzentrationsbereich 158 auf einer Zugbelastung basiert.
Dadurch, dass die Deformationsbereiche 82 und 84 des Haltearms bei Belastung des Ankuppelelements 40 durch die Kraft F_x eine andere Deformation erfahren als bei Belastung des Ankuppelelements 40 durch die Kraft F_z, besteht aufgrund der unterschiedlichen Deformation der Deformationsbereiche 82 und 84 die Möglichkeit, anhand der in den Deformationskonzentrationsbereichen 152 und 154 bzw. 156 und 158 auftretenden unterschiedlichen Deformationen zu erkennen, ob eine Kraft F_x oder eine Kraft F_z auf das Ankuppelelement 40 einwirkt, wie nachfolgend im Einzelnen erläutert wird.
Zur vereinfachten Erläuterung kann hierzu beispielhaft davon ausgegangen werden, dass, wie in 12 dargestellt, die Deformationen D152 im Deformationskonzentrationsbereich 152, die Deformation D154 im Deformationskonzentrationsbereich 154, die Deformation D156 im Deformationskonzentrationsbereich 156 und die Deformation D158 im Deformationskonzentrationsbereich 158 im Wesentlichen gleich groß sind, wenn sich die Deformationsbereiche 82 und 84 bei den auftretenden Biegekräften BX1 und BX2, kombiniert mit den auftretenden Zugkräften ZX1 und ZX2 im Wesentlichen in gleicher Weise verhalten.
Ferner kann sich das Verhalten der Deformationen in den Deformationsbereichen 82 und 84 bei Auftreten der Kraft F_z ändern, so dass, wie in 13 beispielhaft dargestellt, die Deformationen D152 und D154 in den Deformationskonzentrationsbereichen 152 und 154 signifikant kleiner sein können als die Deformationen D156 und D158 in den Deformationskonzentrationsbereichen 156 und 158.
Wiederum anders verhält sich die Situation bei Einwirken der Kraft F_y, wie in 14 dargestellt.
In diesem Fall tritt in den Deformationskonzentrationsbereichen 152 und 156 als Deformation D152 und D156 eine Stauchung auf, während in den Deformationskonzentrationsbereichen 154 und 158 jeweils eine Dehnung als Deformation D154 und D158 auftritt.
Dabei können die auf Stauchungen basierende Deformationen D152 und D156 gleich oder unterschiedlich sein und in gleicher Weise können auch die auf Dehnungen basierenden Deformationen D154 und D158 gleich oder unterschiedlich sein.
Zur Erfassung der Dehnungen oder Stauchungen, die durch Kräfte F_x und/oder F2 und/oder F_y in den Deformationskonzentrationsberiechen 152, 154, 156 und 158 auftreten, ist, wie in 15 dargestellt, in den Deformationskonzentrationsbereichen 152, 154, 156 und 158 jeweils ein Deformationssensor 172, 174, 176 und 178 angeordnet, mit welchen die Möglichkeit besteht, die Dehnungen und Stauchungen in den jeweiligen Deformationskonzentrationsbereichen 152, 154, 156 und 158 als Deformationen zu erfassen.
Da in den Deformationskonzentrationsbereichen 152, 154, 156 und 158 nicht nur Dehnungen und Stauchungen auftreten, die durch die Deformationsbereiche 82 und 84 des Haltearms 30 bedingt sind, sondern auch Dehnungen und Stauchungen auftreten können, die durch eine Temperaturausdehnung des Materials in den Deformationskonzentrationsbereichen 152, 154, 156 und 158 auftreten, sind den Deformationssensoren 172, 174, 176 und 178 Referenzdeformationssensoren 182, 184, 186 und 188 zugeordnet, die auf belastungsfreien Referenzbereichen 192, 194, 196 und 198 des Deformationsübertragungselements 102 angeordnet sind, wobei diese belastungsfreien Referenzbereiche 192, 194, 196 und 198 vorzugsweise als möglichst dicht bei den Deformationskonzentrationsbereichen 152, 154, 156, 158 angeordnete Zungen 202, 204, 206 und 208 gebildet sind, die sich ausgehend von beispielsweise den deformationsfreien Bereichen 144 und 148 im Wesentlichen parallel zu den Deformationskonzentrationsbereichen 152, 154, 156 und 158 jedoch berührungsfrei zu diesen und auch zum deformationsfreien Bereich 146 erstrecken, wobei vorzugsweise die belastungsfreien Referenzbereiche 192, 194, 196 und 198 im Bereich, in dem diese die Referenzdeformationssensoren 182, 184, 186 und 188 tragen, im Wesentlichen denselben Materialquerschnitt mit derselben Materialquerschnittsform aufweisen wie die Deformationskonzentrationsbereiche 152, 154, 156 und 158 und außerdem sind vorzugsweise auch die Referenzdeformationssensoren 182, 184, 186, 188 mit den Deformationssensoren 172, 174, 176 und 178 identisch ausgebildet.
Zur elektronischen Erfassung der Deformationen in Form von Dehnungen und Stauchungen in den Deformationskonzentrationsbereichen 152, 154, 156 und 158 sind die in diesen angeordneten Deformationssensoren 172, 174, 176 und 178 jeweils in Wheatstone-Brücken 212, 214, 216 und 218 angeordnet, wobei die jeweiligen Wheatstone-Brücken 212, 214, 216 und 218 zwischen Versorgungsanschlüssen V+ und V- liegen, wie in den 16 bis 19 dargestellt.
Ferner sind die in den Wheatstone-Brücken 212, 214, 216, 218 die Deformationssensoren 172, 174, 176 und 178 zwischen den Versorgungsanschüssen V+ und V- in Reihe geschaltet mit den diesen jeweils zugeordneten Referenzdeformationssensoren 182, 184, 186 und 188, und dieser Reihenschaltung der Deformationssensoren 172, 174, 176 und 178 mit den Referenzdeformationssensoren 182, 184, 186 und 188 sind zur Bildung der Wheatstone-Brücken 212, 214, 216, 218 Wiederstände 222 und 224 parallelgeschaltet, wobei die Wiederstände 222 und 224 dieseleben festen Werte aufweisen.
Somit kann in den jeweiligen Wheatstone-Brücken 212, 214, 216 und 218 an den Mittelabgriffen zwischen den Deformationssensoren 172, 174, 176 und 178 und den Referenzdeformationssensoren 182, 184, 186 und 188 und den Mittelabgriffen zwischen den Wiederständen 222 und 224 jeweils eine Spannung U abgegriffen werden, die im Wesentlichen den Deformationen, das heißt den Dehnungen und Stauchungen, entspricht, die in den Deformationskonzentrationsbereichen 152, 154, 156 und 158 auftreten, wobei durch das Vorsehen der Referenzdeformationssensoren 182, 184, 186, 188 Temperatureffekte und insbesondere auch Temperaturdehnungen in den Deformationskonzentrationsbereichen 152, 154, 156 und 158 weitgehend kompensiert sind, was insbesondere dann möglich ist, wenn die Referenzdeformationssensoren 182, 184, 186 und 188 identische Sensoren sind, wie die Deformationssensoren 172, 174, 176 und 178.
Die in den Wheatstone-Brücken 212, 214, 216, 218 abgegriffenen und den Deformationen in den Deformationskonzentrationsbereichen 152, 154, 156 und 158 entsprechenden Spannungen UD152, UD154, UD156 und UD158 werden wie in 20 dargestellt einem A/D-Wandler 232 einer diesen umfassenden Auswerteeinheit 230 zugeführt.
Der A/D-Wandler 232 ermittelt aus den Sensorwerten UD152, UD154, UD156 und UD158 digitale Deformationswerte D152, D154, D156, D156, D158, die einer Belastungsanalysestufe 233 übermittelt werden, welche nachfolgend noch im Detail beschrieben wird.
Die Deformationswerte D153, D154, D156 und D158 werden außerdem, insbesondere parallel zur Belastungsanalysestufe 233, einer Kräfteanalysestufe 234 übermittelt, welche mittels Programmcode und einem Prozessor aus den digitalen Deformationswerten D152, D154, D156 und D158 und durch Vergleich derselben mit im Rahmen eines Eichvorgangs ermittelten und in einem Speicher 236 abgespeicherten Transformationswerten für die Deformationswerte D152, D154, D156 und D158, beispielsweise an entsprechenden Ausgängen Werte WF_x, WF_z und WF_y ausgibt, die den Kräften F_x, F_z und F_y zugeordnet sind.
Im einfachsten Fall ist in dem Speicher 236 eine für alle Raumrichtungen gültige Transformationsmatrix T gespeichert, mit welcher sich die digitalen Deformationswerte D152, D154, D156 und D158 in Werte WF_x und WF_z und WF_y für die auf das Ankuppelelement 40 wirkenden Kräfte umrechnen lassen.
Eine Verbesserung der Qualität der Werte WF_x, WF_z und WF_y lässt sich dann erreichen, wenn die Kalibrierung für in jedem der um das Anhängeelement 40 angeordneten Oktanten I bis VIII gemäß 21 liegende Wertepaarungen WF_x, WF_z und WF_y erfolgt, so dass auch die Möglichkeit besteht, nichtlineare Korrelation zwischen den auf das Ankuppelelement 40 wirkenden Kräften F_z, F_z, F_y und den digitalen Deformationswerten D152, D154, D156 und D158 in die Kalibrierung und somit Transformation dieser Deformationswerte D152, D154, D156 und D158 in die Werte WF_x, WF_z und WF_y für die auf das Ankuppelelement 40 wirkenden Kräfte einzubeziehen.
Dadurch wird die Genauigkeit der ermittelten Werte WF_x, WF_z und WF_y signifikant verbessert.
Hinsichtlich der Anordnung der Auswerteeinheit 230 umfassend insbesondere den A/D-Wandler 232, die Belastungsanalysestufe 233, die Kräfteanalysestufe 234 und den Speicher 236 sind die unterschiedlichsten Möglichkeiten denkbar.
Beispielsweise ist es denkbar, die Auswerteeinheit 230 direkt auf dem Deformationsübertragungselement 102 anzuordnen.
Besonders günstig ist es jedoch, wenn die Auswerteeinheit 230 auf einer Schaltungsplatine 240 angeordnet ist, die mit dem Deformationsübertragungselement 102 gekoppelt, jedoch von diesem separat angeordnet ist.
Auf dieser Schaltungsplatine 240 können dann nicht nur die Auswerteeinheit 230, sondern auch die Widerstände 222 und 224 der jeweiligen Wheatstone-Brücken 212, 214, 216 und 218 angeordnet werden.
Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform sieht dabei vor, dass die Deformationssensoren 172, 174, 176 und 178 sowie die Referenzdeformationssensoren 182, 184, 186 und 188 auf einer Seite des Deformationsübertragungselements 102 angeordnet werden und zwar auf einer Seite, die der Schaltungsplatine 240 zugewandt ist, während auf der Schaltungsplatine 240 die Auswerteeinheit 230 insbesondere mit dem A/D-Wandler 232, der Belastungsanalysestufe 233, der Kräfteanalysestufe 234 und dem Speicher 236 auf einer Seite angeordnet sind, die ebenfalls dem Deformationsübertragungselement 102 zugewandt ist.
Vorzugsweise sind das Deformationsübertragungselement 102 und die Schaltungsplatine 240 noch in ein Umhüllungsmaterial 242 eingeschlossen oder eingegossen, so dass das Deformationsübertragungselement 102, die Schaltungsplatine 240 und das Umhüllungsmaterial 242 eine gemeinsame Einheit 244 bilden (23).
Diese Einheit 244 kann an den Verbindungselementen 114, 116 und 118 entweder so montiert werden, dass die Schaltungsplatine 240 auf einer dem Haltearm 30 abgewandten Seite des Deformationsübertragungselements 102 liegt, wie beispielsweise in 22 dargestellt.
Es besteht aber auch bei einem zweiten Ausführungsbeispiel die Möglichkeit, die Einheit 244 so anzuordnen, dass die Schaltungsplatine 240 auf einer dem Haltearm 30 zugewandten Seite des Deformationsübertragungselements liegt, wie beispielsweise in 24 dargestellt.
Bei einem dritten Ausführungsbeispiel ist zur Absicherung der Funktionen der Referenzdeformationssensoren 182, 184, 186 und 188 beispielsweise jedem der Referenzdeformationssensoren 182, 184, 186, 188 jeweils ein separater Temperatursensor 252, 254, 256 und 258 zugeordnet.
Die separaten Temperatursensoren 252, 254, 256, 258 können entweder auf der Schaltungsplatine 240 angeordnet sein, wie in 25 dargestellt, oder, wie bei einem vierten Ausführungsbeispiel in 26 dargestellt, auf dem Deformationsübertragungselement 102.
Ein derartiger zusätzlicher Temperatursensor 252, 254, 256, 258 eröffnet die Möglichkeit, eine zusätzliche Temperaturmessung durchzuführen, um zu überprüfen, ob die Referenzdeformationssensoren 182, 184, 186 und 188 voll funktionsfähig sind oder ob durch Funktionseinschränkungen oder Funktionsausfälle dieser Referenzdeformationssensoren 182, 184, 186, 188 Fehlmessungen bezüglich der Spannungen UD152, UD154, UD156 und UD158 vorliegen könnten.
Die beispielsweise an diesen Temperatursensoren 252, 254, 256 und 258 gemessenen Spannungen UD252, UD254, UD256 und UD258 werden sowohl in Fall der Anordnung auf der Platine 240 (25) als auch im Fall der Anordnung auf dem Deformationsübertragungselement 102 (26) ebenfalls, wie in 27 dargestellt, dem A/D-Wandler 232 zugeführt und von diesem in die Werte T252, T254, T256, T258 gewandelt und der Belastungsanalysestufe 233 und/oder der Kräfteanalysestufe 234 zugeführt und dann von der Belastungsanalysestufe 233 und/oder von der Kräfteanalysestufe 234 vor Durchführung der Auswertung der entsprechenden digitalen Deformationswerte D152, D154, D156, D158 überprüft.
Bei einem fünften Ausführungsbeispiel ist mit der Trägereinheit 20 ein als Ganzes mit 30' bezeichneter Haltearm dadurch verbunden, dass das erste Ende 32' des Haltearms 30' entweder unmittelbar oder über eine Lagereinheit 36' an der Trägereinheit 20, vorzugsweise an dem Querträger 22, gehalten ist.
Der Haltearm 30' umfasst einen Aufnahmekörper 31 und dem ersten Ende 32' und dem zweiten Ende 34' angeordnet ist und zur Aufnahme eines Ankuppelelements 40' ausgebildet ist, welches beispielsweise zum Anhängen eines Anhängers oder zum Fixieren einer Lastenträgereinheit vorgesehen ist.
Beispielsweise ist ein derartiges Ankuppelelement 40' als an einem Trägerarm 42' gehaltene Kupplungskugel 43' ausgebildet, welche eine vielfach übliche Verbindung mit einer Zugkugelkupplung eines Anhängers erlaubt, wobei der Trägerarm 42' mit einem Einsteckabschnitt 45 in eine Einsteckaufnahme 33' des Aufnahmekörpers 31' durch eine in der Arbeitsstellung A in Fahrtrichtung gesehen rückwärtige Einstecköffnung 35 in den Aufnahmekörper 31 einsteckbar und in diesem fixierbar ist.
Das Ankuppelelement 40' ist beispielsweise mittels des Trägerarms 42' mit dem Haltearm 30' derart verbunden, dass sich die Kupplungskugel 43 ausgehend von einer einer Fahrbahn 44 abgewandten Seite des Trägerarm 42' in Richtung einer bei horizontaler Fahrbahn 44 mit ungefähr vertikal verlaufenden Mittelachse 46, erstreckt die im Fall der Kupplungskugel 43' durch einen Kugelmittelpunkt 48 hindurch verläuft.
Insbesondere ist die Einsteckaufnahme 33' so ausgebildet, dass diese den Einsteckabschnitt 45 quer zu einer Einsteckrichtung E formschlüssig und lösbar aufnimmt, und eine Sicherung gegen eine Bewegung in Einsteckrichtung ER durch ein Formschlusselement 41 vorsieht.
Insbesondere wird der Einsteckabschnitt 45 des Trägerarms 42' in dem Aufnahmekörper 31 durch einen quer zur Fahrzeuglängsmittelebene 18 verlaufenden und sowohl die Aufnahmekörper 31 als auch den Trägerarm 42' durchsetzenden Fixierbolzen 41 lösbar fixiert.
Ein derart ausgebildetes Ankuppelelement 40' erlaubt aber auch eine einfache Montage einer Lastenträgereinheit, da vielfach gebräuchliche Lastenträgereinheiten ebenfalls so ausgebildet sind, dass sie an der Kupplungskugel 43 montierbar und gegebenenfalls noch zusätzlich an dem Haltearm 30 abstützbar sind.
Alternativ dazu ist aber auch als Ankuppelelement 40' lediglich ein an der Lastenträgereinheit gehaltener Trägerarm 42 mit einem zum Einstecken in die Einsteckaufnahme 33' geeigneten Einsteckabschnitt 45 einsetzbar.
Zur Verbesserung der ästhetischen Wirkung ist vorzugsweise der Querträger 22 unter einer heckseitigen Stoßfängereinheit 50 der Kraftfahrzeugkarosserie 12 angeordnet, wobei die Stoßfängereinheit 50 beispielsweise den Querträger 22 und einen Teil des ersten Endes 32' des Haltearms 30' verdeckt.
Der Haltearm 30' trägt, insbesondere bei dem dargestellten fünften Ausführungsbeispiel, durch den in die Einsteckaufnahme 33' eingesteckten Einsteckabschnitt 45 das die Kupplungskugel 43 umfassende Ankuppelelement 40', wobei sich der Haltearm 30', wie insbesondere in den 28 bis 32 dargestellt, ausgehend von der Schwenklagereinheit 36' erstreckt, mit welcher der Haltearm 30' an seinem ersten Endbereich 32' verbunden ist, wobei beispielsweise an dem ersten Endbereich 32' ein Schwenklagerkörper 52' der Schwenklagereinheit 36' angeformt ist.
Der Schwenklagerkörper 52' der Schwenklagereinheit 36' ist bei dem fünften Ausführungsbeispiel um eine insbesondere quer zu der vertikalen Fahrzeuglängsmittelebene 18 verlaufende Schwenkachse 54' verschwenkbar an einer Schwenklageraufnahme 56' gelagert, die einerseits den Schwenklagerkörper 52' um die Schwenkachse 54' drehbar führt und andererseits eine Verriegelung umfasst, die in der Arbeitsstellung A und der Ruhestellung Reine drehfeste Festlegung des Haltearms 30' gegenüber Schwenkbewegungen um die Schwenkachse 54' ermöglicht.
Hinsichtlich der Ausbildung der Schwenklagereinheit 36' und der jeweiligen Verriegelung des Schwenklagerkörpers 52' relativ zur Schwenklageraufnahme 56' wird vollinhaltlich auf die DE 10 2016 107 302 A1 Bezug genommen.
Insbesondere ist zur Verriegelung des Schwenklagerkörpers 52' in der Arbeitsstellung A ein in 31 dargestelltes Anschlagelement 59' vorgesehen, das einen Durchbruch in dem Haltearm 30' durchgreift und sich auf einem, der Einstecköffnung 35' abgewandt angeordneten Ende des in die Einsteckaufnahme 33' eingesteckten Einsteckabschnitts 45 des Trägerarms 42' abstützt und dadurch eine Schwenkbewegung des Haltearms 30' mit dem Aufnahmekörper 31' um die Schwenkachse 54' bei gleichzeitigem Zusammenwirken mit einer Anschlageinheit 60' (32), umfassend am Schwenklagerkörper 52' und der Schwenklageraufnahme 56' angeordnete Anschlagelemente, blockiert.
Außerdem erfolgt eine Verriegelung des Schwenklagerkörpers 52' in der Ruhestellung R durch eine Rasteinrichtung 61, dargestellt in 33.
Die Schwenklageraufnahme 56' ist dann ihrerseits wiederum über eine Schwenklagerbasis 58' mit dem Querträger 22 fest verbunden.
Wie in 28 bis 34 dargestellt, ist der Haltearm 30' bei diesem fünften Ausführungsbeispiel von einer Arbeitsstellung A, dargestellt in 28 bis 32, in welcher das die Kupplungskugel 43 aufweisende Ankuppelelement 40' so steht, dass dieses hinter der Stoßfängereinheit 50 auf einem einer Fahrbahn 44 abgewandten Seite steht, in eine Ruhestellung R, dargestellt in 33 und 34, verschwenkbar, in welcher bei demontierten Ankuppelelement 40' eine Einstecköffnung 35 der Einsteckaufnahme 33 der Fahrbahn 44 zugewandt angeordnet ist.
Insbesondere erstreckt sich dabei der Haltearm 30' in der Arbeitsstellung A im Wesentlichen in der vertikalen Fahrzeuglängsmittelebene 18, wobei diese das Ankuppelelement 40' im Fall einer Ausbildung desselben als mit dem Trägerarm 42 versehene Kupplungskugel 43 mittig schneidet, so dass in der Arbeitsstellung A eine vertikale Kugelmittelachse 48 in der Längsmittelebene 18 liegt.
Ausgehend von dem ersten Endbereich 32' erstreckt sich der Aufnahmekörper 31' des Haltearms 30' bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel mit einem Ansatzstück 62' bis zu einem Zwischenstück 64', welches sich bis zu einem Zwischenkörper 66 erstreckt, an welchen sich auf einer dem Zwischenstück 64 und dem Ansatzstück 62 gegenüberliegende Seite ein Endstück 68 anschließt, über welches sich das Ankuppelelement 40' mit dem zwischen der Kupplungskugel 43 und dem Endstück 68 angeordneten Trägerarm 42 hinaus erstreckt.
Das Endstück 68 bildet hierbei den Endbereich 34' des Haltearms 30', wobei der Haltearm 30' mit der Einsteckaufnahme 33' die auf diese von dem Einsteckabschnitt 45 des Trägerarms 42' übertragenen Kräfte aufnimmt.
Ein derart ausgebildeter und die vom Einsteckabschnitt 45 übertragenen Kräfte aufnehmender Haltearm 30' ist, wie in 35 bis 40 dargestellt, durch das Ansatzstück 62', das Zwischenstück 64' des Zwischenkörper 66 und das Endstück 68 näherungsweise geradlinig ausgebildet, und in der Arbeitsstellung A, in welcher Belastungen des Ankuppelelements 40' auftreten und erfasst werden sollen, so ausgerichtet, dass die Kräfte, welche auf das Ankuppelelement 40', insbesondere den Kugelmittelpunkt 46, wirken über die den Haltearm 30' auf den Schwenklagerkörper 52' der Schwenklagereinheit 36' übertragen werden, wobei die Schwenkachse 54' einen Mittelpunkt der Kraftaufnahme durch die Schwenklagereinheit 36' darstellt.
Die auf das Ankuppelelement 40 einwirkenden Kräfte, werden wie in den 28 bis 32 dargestellt durch den Haltearm 30' auf die Lagereinheit 36' und von dieser auf die Trägereinheit 20 übertragen, die diese Kräfte dann in den Heckbereich 14 der Kraftfahrzeugkarosserie 12 einleitet, wobei zur Erfassung der auf das Ankuppelelement 40 wirkenden Kräfte unterschiedliche Bereiche des Haltearms 30' herangezogen werden.
Im vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel wird exemplarisch ein erster Deformationsbereich 82 des Haltearms 30' herangezogen, der beispielsweise durch einen Übergangsbereich von dem Zwischenstücks 64' in den Zwischenkörper 66' gebildet ist, und ein zweiter Deformationsbereich des Haltearms 30' herangezogen, der durch einen Übergangsbereich des Zwischenkörpers 66' in das Endstücks 68' gebildet ist.
Ferner wird bei diesem Ausführungsbeispiel davon ausgegangen, dass der Zwischenkörper 66' eine hohe Stabilität gegenüber in der Längsmittelebene 18 und auch quer zu dieser verlaufende Biegekräfte aufweist, und insbesondere primär auf Zugbelastungen reagiert.
Der erste und zweite Deformationsbereich 82, 84 sind beispielsweise durch einen gezielt, beispielsweise durch Materialschwächung oder Materialverstärkung, ausgebildeten Bereich gebildet, wobei im einfachsten Fall die Materialschwächung durch eine eingebrachte Querschnittsvariation entstehen kann.
So führt beispielsweise die in 35 und 36 dargestellte Kraft F_x, die in der Längsmittelebene 18 und senkrecht zur Mittelachse 46 sowie von dem Schwenklagerkörper 52 weg gerichtet ist, dazu, dass in den Deformationsbereichen 82 und 84 einerseits Zugkräfte ZX1 und ZX2 (36) auftreten und andererseits zumindest im Fall der von dem Trägerarm 42' in der Betriebsstellung auf einer der Fahrbahn 44 abgewandten Seite abstehender Kupplungskugel 43' auch noch Biegekräfte BX1 und BX2 (35), die diesen Zugbelastungen ZX1 und ZX2 überlagert sind, wobei diese Kräfte in Richtung der Längsmittelebene 18, insbesondere in der Längsmittelebene 18, des Haltearms 30' wirken.
Ferner treten in den Deformationsbereichen 82 und 84, wie in 37 und 38 dargestellt, bei einer Belastung des Ankuppelelements 40 mit einer Kraft F_z, die in Richtung der Mittelachse 46 wirkt, in den Deformationsbereichen 82 und 84 im Wesentlichen Biegekräfte BZ1 und BZ2 auf, wobei diese Kräfte in Richtung der Längsmittelebene 18, insbesondere in der Längsmittelebene 18, des Haltearms 30 wirken, die somit bezogen auf eine sogenannte längeninvariable neutrale Faser NF auf einander gegenüberliegenden Seiten einander entgegengesetzte Wirkungen haben.
Außerdem führt eine auf das Ankuppelelement 40 einwirkende Kraft F_y, die senkrecht zur Längsmittelebene 18 und senkrecht zur Mittelachse 46 gerichtet ist, wie in 39 und 40 dargestellt, zu auf beiderseits der Längsmittelebene 18 jedoch auf unterschiedlichen Seiten derselben entgegengesetzt zueinander wirkenden Biegekräften BY1 und BY2.
Insbesondere werden die Deformationsbereiche 82 und 84 so ausgebildet, dass diese auf die Zugkräfte Z und die Biegekräfte B mit unterschiedlich großen Deformationen reagieren, beispielsweise der Deformationsbereich 82 stark stützlastsensitiv und der Deformationsbereich 84 schwach stützlastsensitiv.
Zur Erfassung dieser Zugkräfte ZX1 und ZX2 sowie der Biegekräfte BX1 und BX2, BZ1 und BZ2 sowie BY1 und BY2 ist an dem Haltearm 30' ein als Ganzes mit 100 bezeichnetes Krafterfassungsmodul angeordnet.
Dieses Krafterfassungsmodul 100 umfasst ein Deformationsübertragungselement 102, welches an drei Befestigungsbereichen 104, 106 und 108 mit dem Haltearm 30' starr verbunden ist, wobei der Befestigungsbereich 104 auf einer dem ersten Ende 32 zugewandten Seite liegt und starr mit einem, beispielsweise an dem Zwischenstück 64 sitzenden, Ansatz 114 des Haltearms 30' verbunden ist, der Befestigungsbereich 106 ungefähr mittig zwischen den Befestigungsbereichen 104 und 108 angeordnet ist und beispielsweise mit einem auf dem Zwischenkörper 66 insbesondere mittig desselben sitzenden Halteansatz 116 verbunden ist und der Befestigungsbereich 108 mit einem an dem Endstück 68, beispielsweise in einem mittigen Bereich des Endstücks 68 zwischen dem Zwischenkörper 66 und dem Ende 34 angeordneten, Ansatz 118 des Haltearms 30 verbunden ist.
Die Verbindung zwischen den jeweiligen Verbindungselementen 114, 116 und 118 des Haltearms 30' erfolgt dabei starr und spielfrei, vorzugsweise durch eine Schweißung oder eine Klebung, die keinerlei Bewegungselastizität zwischen dem Deformationsübertragungselement 102 und den Verbindungselementen 114, 116 und 118 zulassen.
Vorzugsweise sind die Verbindungselemente 114, 116 und 118 ebenfalls starr mit dem Haltearm 30' verbunden, insbesondere an diesem angeformt.
Das Krafterfassungsmodul 100, das Deformationsübertragungselement 102, die Verbindungselemente 114, 116, 118, die Deformationssensoren 172, 174, 176, 178, die Referenzdeformationssensoren 182, 184, 186, 188, die Wheatstonebrücken 212, 214, 216, 218, die Auswerteeinheit 230 und die Schaltungsplatine 240 mit dem Umhüllungsmaterial 242 sowie die Temperatursensoren 252, 254, 256, 258 sind bei dem fünften Ausführungsbeispiel in derselben Weise ausgebildet wie beim ersten bis vierten Ausführungsbeispiel beschrieben und arbeiten auch in derselben Weise.
Bei allen vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen erfolgt eine Eichung oder eine Kalibrierung zur Ermittlung eines Zusammenhangs zwischen einem die den gemessenen Spannungen UD152, UD154, UD156 und UD158 entsprechenden Deformationswerte D152, D154, D156, D158 repräsentierenden Messwertvektor M für die Sensorwerte und einem die von der Auswerteeinheit 230 oder 230' erzeugten Werte WF_x, WF_y und WF_z für die Kraftkomponenten repräsentierenden Vektor K durch eine Transformationsmatrix T festgelegt werden, wie in 41 dargestellt.
Da der Kraftvektor K die drei Kraftkomponenten mit den Werten WF_x, WF_y und WF_z aufweist, werden beispielsweise nur drei der Deformationswerte aus den Sensorwerten UD152, UD154, DU156 und UD158 zum Beispiel die Deformationswerte D152, D154 und D156 zur Bildung des Messwertvektors M herangezogen.
Ein derartiger Messwertvektor M ist dann mit der Transformationsmatrix T zu multiplizieren, um die einzelnen Werte WF_x, WF_z und WF_y der Kraftkomponenten des Kraftvektors K zu erhalten, wie in 41 dargestellt.
Die Transformationsmatrix T weist in diesem Fall neun Transformationskoeffizienten t_1x, t_2x, t_3x, t_1y, t_2y, t_3y, t_1z, t_2z, t_3z auf.
Zur Bestimmung dieser Transformationskoeffizienten t_1x bis t_3z wird, wie in 42 dargestellt, auf einem Prüfstand der Haltearm 40 beispielsweise mit dem Schwenklagerkörper 52 ortsfest fixiert auf das Ankuppelelement 40 mittels eines kraftbeaufschlagten Arms KA mit verschiedenen Kräften in verschiedenen Raumrichtungen eingewirkt.
Beispielsweise wird mit dem Arm KA mit einer Kraft F_x in X-Richtung, und/oder mit einer Kraft F_z in Z-Richtung und/oder mit einer Kraft F_y in Y-Richtung oder mit einer oder mehreren Kombinationen dieser Kräfte eingewirkt.
Wie bereits erwähnt, ist im einfachsten Fall in dem Speicher 236 eine für alle Raumrichtungen x, y, z gültige Transformationsmatrix T gespeichert, mit welcher sich die Deformationswerte D152, D154, D156 in Werte WF_x und WF_z und WF_y für die auf das Ankuppelelement 40 wirkenden Kraftkomponenten umrechnen lassen.
Bei einer derartigen Kalibrierung (42) werden nacheinander drei Kalibriervorgänge durchgeführt, und beispielsweise beim ersten Kalibriervorgang nur mit der Kraftkomponente F_x, und beim dritten Kalibriervorgang nur mit der Kraftkomponente F_y oder nur mit der Kraftkomponente F_z auf das Ankuppelelement 40 eingewirkt und es werden dann bei jedem Kalibriervorgang die Deformationswerte D152, D154 und D156 erfasst.
Da bei jedem der drei genannten Kalibriervorgänge die anderen Kraftkomponenten F_y und F_z beziehungsweise F_x und F_z beziehungsweise F_x und F_y Null sind, ergibt sich nach allen drei Kalibriervorgängen ein Gleichungssystem mit neun Gleichungen für die Bestimmung der insgesamt neun unbekannten Transformationskoeffizienten t_1x bis t_3z.
Es besteht aber auch die Möglichkeit, mit den Deformationswerten D152, D154, D156, D158 aus allen vier Sensorwerten UD152, DU 154, UD156 und UD158 zu arbeiten, wie in 43 dargestellt, in diesem Fall sind insgesamt vier Kalibriervorgänge zur Bestimmung der insgesamt zwölf Transformationskoeffizienten t_1x bis t_4z vorzunehmen, um insgesamt zwölf Gleichungen für die zwölf unbekannten Transformationskoeffizienten t_1x bis t_4z zu erhalten.
Bei der Eichung oder Kalibrierung wirkt vorzugsweise die Kraft F_z in Schwerkraftrichtung bei einer Ausrichtung des Haltearms 30 wie bei einem auf einer im wesentlichen horizontalen Ebene stehenden Kraftfahrzeug 10.
Die Kraft F_x wirkt ebenfalls bei einer Ausrichtung des Haltearms 30 wie bei einem auf einer im wesentlichen horizontalen Fläche stehenden Kraftfahrzeug 10 in im wesentlichen horizontaler Richtung und zwar insbesondere in einer vertikalen Fahrzeuglängsmittelebene 18 und somit auch in der vertikalen Längsmittelebene 18 des Haltearms 30.
Ferner wirkt die Kraft F_y quer, insbesondere senkrecht zur vertikalen Längsmittelebene 18 und senkrecht zur Kraft F_x und zur Kraft F_z.
Der dabei unterstellte physikalische Zusammenhang zwischen den ausgeübten Kräften F_x, F_y, F_z und den sich einstellenden Deformationen stellt die einfachste mögliche Annahme dar.
Eine Verbesserung der Qualität der Ergebnisse für die Werte WF_x, WF_z und WF_y lässt sich dann erreichen, wenn die Kalibrierung für in jedem der im Raum um das Ankuppelelement 40 angeordneten Oktanten I bis VIII gemäß 21 und 44 liegende Wertepaarungen WF_x, WF_z und WF_y erfolgt, so dass auch die Möglichkeit besteht, nichtlineare räumliche Korrelationen zwischen den auf das Ankuppelelement 40 wirkenden Kräften F_z, F_z, F_y und den digitalen Deformationswerten der Spannungen UD152, UD154, UD156 und UD158 in die Kalibrierung und somit Transformation dieser Deformationswerte D152, D154, D156 und D158 in die Werte WF_x, WF_z und WF_y für die auf das Ankuppelelement 40 wirkenden Kräfte einzubeziehen.
Dadurch wird die Genauigkeit der ermittelten Werte WF_x, WF_z und WF_y signifikant verbessert.
Zur Kalibrierung in Bezug auf die Oktanten I bis VIII, dargestellt in 44 werden bei der Eichung oder Kalibrierung zur Bestimmung einer oktantenspezifischen Transformationsmatrix T die Kräfte F_x, F_y und F_z jeweils so gewählt, dass diese innerhalb des jeweiligen Oktanten liegen, und insbesondere alle in Richtung auf denselben Punkt am Ankuppelelement 40 einwirken.
Beispielsweise werden zur Ermittlung der Transformationsmatrix TI für den Oktanten I nur Kräfte mit innerhalb desselben liegenden Kraftkomponenten F_XI, F_zI und F_yI eingesetzt.
Dadurch lassen sich für den Raum innerhalb des jeweiligen Oktanten I bis VIII ermittelte Werte WF_x, WF_z und WF_y der Kraftkomponenten noch exakter bestimmen.
Da bei einer Ermittlung einer unbekannten Kraft auf das Ankuppelelement 40 deren Orientierung und somit auch deren Zuordnung zu einem der Oktanten unbekannt ist, erfolgt beispielsweise eine Ermittlung der Komponenten WF_x, WF_y und WF_z derselben entweder mit der für alle Raumrichtungen bestimmten Transformationsmatrix T oder mit einer der Transformationsmatrizen TI bis TVIII und nachfolgend wird von der Auswerteeinheit 230 oder 230' anhand der Werte WF_x, WF_y und WF_z geprüft, welchem der Oktanten, beispielsweise dem Oktanten III, die Kraft zuzuordnen ist und im Anschluss daran erfolgt dann eine erneute Ermittlung der Werte WF_x, WF_y, WF_z mittels der für diesen Oktanten ermittelten Transformationsmatrix, beispielsweise der Transformationsmatrix TIII.
Um basierend auf den Deformationswerten D152, D154, D156, D158 eine Belastungsanalyse mittels der Belastungsanalysestufe 233 durchzuführen und/oder lastbedingte Kräfte F_x, F_y, F_z auf das Ankuppelelement 40 zu ermitteln, ist, wie in 45 dargestellt, eine Zustandsauswerteeinheit 270 vorgesehen, welche mit der Auswerteeinheit 230 zusammenwirkt und insbesondere eine Ablaufsteuerung 280 aufweist.
Die Ablaufsteuerung 280 prüft zunächst in einer Zustandserfassungsstufe 282, ob eine Spannungsversorgung der Auswerteinheit 230 ausreichend ist.
Die Zustandserfassungsstufe 282 überprüft dabei beispielsweise mit einem Spannungssensor 302 die Batteriespannung des Fahrzeugs, insbesondere die an den Deformationssensoren 182, 184, 186, 188 und gegebenenfalls den Temperatursensoren 252, 254,256, 258 sowie der Auswerteinheit 230 anliegende Spannung.
Insbesondere prüft die Zustandserfassungsstufe 282 auch ob sich das Kraftfahrzeug 10 in einem für eine Erfassung der Kräfte auf den Haltearm zulässigen Zustand befindet, das heißt ob das Fahrzeug im Wesentlichen auf einer horizontalen Ebene steht, wobei eine im Wesentlichen horizontale Ebene dann gegeben ist, wenn die Abweichung von einer exakt horizontalen Ebene maximal ± 2°, noch besser ± 1° in jeder Ebenenrichtung beträgt.
Hierzu überprüft die Zustandserfassungsstufe 282 mit einem oder mehreren Neigungssensoren 304 (3 und 45) die Ausrichtung des Fahrzeugs mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung relativ einer Ausrichtung des Fahrzeugs auf einer vorgegebenen horizontalen Ebene, wobei der Neigungssensor 304 beispielsweise in der Ablaufsteuerung 280 vorgesehen sein kann oder im Kraftfahrzeug 10 oder an der Trägereinheit 20 vorgesehen sein kann und von der Zustandserfassungsstufe 282 abgefragt wird.
Im Fall einer wesentlichen Abweichung der Ausrichtung des Fahrzeugs von einer Ausrichtung auf der vorgegebenen horizontalen Ebene erfolgt beispielsweise entweder eine Deaktivierung der Zustandserfassungsstufe 270 bei großen Abweichungen.
Ferner erfolgt in der Zustandserfassungsstufe 282 eine Überprüfung der Position des Haltearms 30 dahingehend, ob dieser sich in der Arbeitsstellung oder außerhalb derselben befindet.
Hierzu überprüft die Zustandserfassungsstufe 282 mit einem Sensorsatz 306 (3 und 45) die Arbeitsstellung und/oder weitere Stellungen des Haltearms 30, wobei zumindest eine Überprüfung der Arbeitsstellung erfolgt und dann, wenn diese nicht vorliegt, diese Überprüfung als negativ bewertet wird.
Wird in der Zustandserfassungsstufe 282 einerseits eine ausreichende Spannungsversorgung, andererseits eine nicht erforderliche oder eine auszuführbare Neigungskorrektur des Kraftfahrzeugs 10 und im Übrigen das Vorliegen der Arbeitsstellung des Haltearms 30 festgestellt, erfolgt in einer dann zum Einsatz kommenden Aktivierungsstufe 284 eine Aktivierung der Auswerteeinheit 230, so dass diese die Deformationswerte D152, D154, D156, D158 für den momentanen Zustand des Kraftfahrzeugs 10 mit dem Haltearm 30, ermittelt.
Im Zuge der Aktivierung der Auswerteeinheit 230 erfolgt auch eine Aktivierung einer Neigungskorrekturstufe 283.
Durch die Aktivierung der Neigungskorrekturstufe 283 der Auswerteeinheit 230, erfolgt bei kompensierbaren Abweichungen, mit abgespeicherten Neigungskorrekturdaten, die beispielsweise durch einen Eichvorgang ermittelt wurden, eine Korrektur der Deformationswerte D152, D154, D156, D158 zur Verwendung in der Belastungsanalysestufe 233 und/oder in der Kräfteanalysestufe 234.
Nachdem seitens der Zustandserfassungsstufe 282 ein für eine Erfassung der Kräfte auf den Haltearm 30, insbesondere auf das Ankuppelelement 40 desselben, zulässiger Zustand erkannt wurde, und die Aktivierungsstufe 284 die Auswerteschaltung 230 gegebenenfalls mit der Neigungskorrekturstufe 283 aktiviert hat, kommt vorzugsweise als nächster Schritt eine Nulllasterfassungssteuerungsstufe 286 zum Einsatz.
In der Nulllasterfassungssteuerungsstufe 286 wird zunächst überprüft, ob überhaupt eine Erfassung der bei Nulllast - also keiner Last - auf den Haltearm 30, insbesondere die Last bei keiner auf das Ankuppelelement 40 des Haltearms 30 wirkenden externen Kraft, erfasst werden kann.
Die Nulllasterfassungssteuerungsstufe 286 aktiviert beispielsweise einen Nulllastwertespeicher 312₁ einer Nulllastkorrekturstufe 285, welcher die zum Zeitpunkt der Aktivierung von dem A/D-Wandler 232 gewandelten und gegebenenfalls von der Neigungskorrekturstufe 283 korrigierten Deformationswerte D152, D154, D156, D158 übernimmt und als Deformationswerte, D₀152, D₀154, D₀156, D₀158 die ohne externe Krafteinwirkung, also bei Nulllast, ermittelt werden, speichert.
Diese im Nulllastwertespeicher 312₁ der Nulllastkorrekturstufe 285 gespeicherten Werte werden gegebenenfalls dann mit in einem Nulllastreferenzspeicher 312₂ vorhandenen abgespeicherten Referenzwerten D_R152, D_R154, D_R156, D_R158 für einen Zustand des Haltearms 30, insbesondere des Ankuppelelements 40, bei Nulllast verglichen, um eine Plausibilitätsprüfung dahingehend durchzuführen, ob eine Belastung des Haltearms 30, insbesondere des Ankuppelelements 40, durch eine externe Kraft ausgeschlossen werden kann.
Diese in dem Nulllastreferenzspeicher 312₂ abgespeicherten Werte werden beispielsweise durch vorangehende oder werksseitige Ermittlungen der entsprechenden Deformationswerte bei Nulllast erfasst.
Darüber hinaus prüft die Nulllasterfassungssteuerungsstufe 286, wie groß die Zeitspanne zwischen dem letzten Bewegen des Haltearms 30 in die Arbeitsstellung und dem momentanen Zeitpunkt vergangen ist.
Wird beispielsweise festgestellt, dass das Bewegen des Haltearms 30 und des Ankuppelelements 40 in die Arbeitsstellung erst vor wenigen Sekunden erfolgt ist, so kann davon ausgegangen werden, dass noch keine externe Kraft auf das Ankuppelelement 40 wirksam ist und somit die Nulllast bestimmt werden kann.
Eine weitere Möglichkeit ist, dass die Nulllasterfassungssteuerungsstufe 286 ein Kamerasystem 314 am Kraftfahrzeug 10 (1, 45) aktiviert, welches beispielsweise in das Rückfahrkamerasystem des Kraftfahrzeugs 10 integriert oder von diesem umfasst ist und in der Lage ist, optisch zu erfassen, ob an dem Ankuppelelement 40 und somit an dem Haltearm 30 ein Objekt, insbesondere eine Zugkugelkupplung oder ein Lastenträger, wirksam angreift oder nicht.
Eine weitere Möglichkeit ist, dass die Nulllasterfassungssteuerungsstufe 286 ein Sensorsystem 316 (2, 45), beispielsweise umfassend einen Satz von Ultraschallsensoren, aktiviert, die insbesondere in der heckseitigen Stoßfängereinheit 50 integriert sind und ebenfalls in der Lage sind, zu erkennen, ob ein Objekt auf den Haltearm 30 und das Ankuppelelement 40 einwirkt oder nicht.
Eine weitere Möglichkeit zur Überprüfung, ob kein Objekt auf das Ankuppelelement 40 und somit den Haltearm 30 einwirkt, sieht vor, dass die Nulllasterfassungssteuerungsstufe 286 prüft, ob eine der Vorrichtung zugeordnete Steckdose 31 zur elektrischen Versorgung eines Anhängers oder einer Lastenträgereinheit aktiv ist, das heißt ein Versorgungsstecker in diese Steckdose 31 eingesteckt ist (2, 45).
Wird ein in die Steckdose 31 eingesteckter Versorgungsstecker durch einen der Steckdose 31 zugeordneten Sensor 318 erkannt, so ist davon auszugehen, dass ein Objekt das Ankuppelelement 40 und/oder den Haltearm 30 beaufschlagt, so dass keine Nulllasterfassung möglich ist.
Basierend hierauf einer oder mehreren der vorstehend erläuterten Informationen wird dann der Nulllastspeicher 312 der Nulllastkorrekturstufe 285 aktiviert, um die von der Auswerteeinheit 230 gelieferten Deformationswerte als Deformationswerte D₀152, D₀154, D₀156, D₀158 bei Nulllast abzuspeichern, die einem Zustand des Haltearms 30 und des Ankuppelelements 40 ohne externe Krafteinwirkung entsprechen.
Wird allerdings seitens der Nulllasterfassungssteuerungsstufe 286 kein Zustand festgestellt, bei welchem die Erfassung eines Nulllastzustandes möglich ist, werden zum Beispiel die bei der letzten Erfassung der Nulllast im Nulllastspeicher 312₂ abgespeicherten Deformationswerte nicht durch die soeben in den Nulllastwertespeicher 312₁ gespeicherten Werte ersetzt, sondern weiterverwendet und die im Nulllastspeicher 312₁ gespeicherten Werte werden gelöscht.
Mit den dann in Nulllastwertespeicher 312₂ der Nulllastkorrekturstufe 283 vorhandenen Deformationswerten D₀152, D₀154, D₀156 und D₀158 wird nachfolgend eine Nulllastkorrektur ausgeführt.
Nach Durchlaufen der Nulllasterfassungssteuerungsstufe 286 wird eine Lasterfassungssteuerungsstufe 288 aktiviert.
Die Lasterfassungssteuerungsstufe 288 dient dazu, die Nulllastkorrekturstufe 285 so zu betreiben, dass diese nur Deformationswerte der lastbedingt auf das Ankuppelelement 40 und den Haltearm 30 wirkenden Kraftkomponenten erfasst.
Die Lasterfassungssteuerungsstufe 288 prüft vorzugsweise hierzu, ob eine Bordfunktion des Kraftfahrzeugs 10 aktiviert ist, also beispielsweise der Betrieb aller elektrischen Komponenten aktiviert ist. Dies erfolgt beispielsweise durch Abfrage einer geeigneten Bordnetzspannung über den Sensor 302.
Ferner überprüft die Lasterfassungssteuerungsstufe 288 unter Zugriff auf den Sensor 318, ob eine der Vorrichtung zugeordnete Steckdose 31 aktiviert ist, deren Aktivierung auf das Vorhandensein einer auf das Ankuppelelement 40 wirkenden externen Kraft, sei es durch einen Anhänger oder eine Lastenträgereinheit, schließen lässt (45).
Ferner überprüft die Lasterfassungssteuerungsstufe 288 mittels eines Sensors 322 oder durch Abfrage einer Fahrzeugsteuerung, ob das Fahrzeug steht oder sich mit einer Geschwindigkeit kleiner 5 km/h bewegt wird oder schneller bewegt, so dass bei weniger als 5 km/h ein für die Lasterfassung im Prinzip stehendes Kraftfahrzeug 10 vorausgesetzt werden kann (45).
Darüber hinaus überprüft die Lasterfassungssteuerungsstufe 288 beispielsweise ebenfalls mit dem Kamerasystem 314 ob an dem Ankuppelelement 40 ein externes Objekt, beispielsweise ein Anhänger oder eine Lastenträgereinheit, angreift ist und/oder die Lasterfassungssteuerungsstufe 288 überprüft mittels des Kamerasystems 314 und/oder des Sensorsystems 316, ob an dem Haltearm 30 und dem Ankuppelelement 40 ein externes Objekt, beispielsweise ein Anhänger oder eine Lastenträgereinheit, angreifen.
Gegebenenfalls wird seitens der Lasterfassungssteuerungsstufe 288 noch zusätzlich mittels des Sensors 306 überprüft, ob der Haltearm 30 mit dem Ankuppelelement 40 in der Arbeitsstellung steht, in welcher überhaupt ein Anhänger angehängt oder eine Lastenträgereinheit montiert sein kann.
Wird seitens der Lasterfassungssteuerungsstufe 288 erkannt, dass ein externes Objekt auf das Ankuppelelement 40 und den Haltearm 30 wirkt, veranlasst die Lasterfassungssteuerungsstufe 288, dass einerseits die Deformationswerte D152, D154, D156, D158 von der Nulllastkorrekturstufe 285 übernommen werden und andererseits die Werte D₀152, D₀154, D₀156, D₀158 von dem Nulllastspeicher 312₂ übernommen werden und diese Werte von den Werten D152, D154, D156, D158 subtrahiert werden (45), so dass die sich dann ergebenden Deformationswerte D1521, D1541, D156I, D158l vorliegen, die die lastbedingten Deformationswerte für die auf das Halteelement 30 und das Ankuppelelement 40 einwirkenden externen Kraftkomponenten F_x, F_z, F_y repräsentieren.
Basierend auf den dann vorliegenden lastbedingten Deformationswerten D1521, D1541, D156I, D158lermittelt nun die Auswerteeinheit 230 mittels der Belastungsanalysestufe 233 mittels Programmcode und eines Prozessors durch Anwendung von einem oder mehreren Analyseverfahren. Verschiedene Belastungszustände des Haltearms 30, ohne dass eine Ermittlung der Kraftkomponenten F_x. F_y, und F_z durch die beschriebenen Transformationen erforderlich ist.
Ein möglicher Belastungszustand betrifft beispielsweise die Erkennung, ob an dem Ankuppelelement 40 des Haltearms 30 ein Fahrradträger 350 angreift, wie in 47 dargestellt, oder ob an dem Ankuppelelement 40 ein Anhänger 360 angreift, wie in 46 dargestellt.
Die hierzu angewandten Analyseverfahren gehen beispielsweise davon aus, dass der Fahrradträger 350 auf den Haltearm 30 und insbesondere die Deformationsbereiche 82 und 84 dergestalt wirkt, dass sowohl der Deformationsbereich 82 als auch der Deformationsbereich 84 signifikante Biegekräfte BX und BZ erfahren, die aufgrund des Fahrradträgers 350 entstehen, während der Anteil reiner Zugkräfte ZX gering ist, so dass beide Deformationsbereiche mit ähnlichen Deformationen reagieren.
Ist jedoch an dem Ankuppelelement 40 ein Anhänger 360 angehängt, so liegt der Anhänger 360 einerseits mit einer Stützlast auf dem Ankuppelelement 40 auf, die zu einer Kraft FZ führt, und andererseits wirkt der Anhänger 360 mit einer Kraft FX auf das Ankuppelelement 40, je nach Masse desselben beim Beschleunigen des Fahrzeugs, jedoch nicht bei stehendem oder vernachlässigbarer Geschwindigkeit fahrendem Fahrzeug.
Wird somit das von der Belastungsanalysestufe 233 durchgeführte Analyseverfahren im Stand oder bei vernachlässigbarer Geschwindigkeit des Fahrzeugs (kleiner 5 km/h) durchgeführt, so sind die Zugkräfte ZX auf die Belastungsbereiche 82 und 84 gering, wenn nicht vernachlässigbar, es sein denn, das Fahrzeug steht auf einer geneigten Fläche, wobei dies dann - zumindest partiell - durch die Neigungskorrekturstufe 283 ausgeglichen werden kann.
In 48 und 49 sind nun beispielhaft gemessene Deformationswerte D152/I, D154/l für den stark stützlastsensitiven Deformationsbereit 82 und D156/l, D158/l für den schwach stützlastsensitiven Deformationsbereich 84 bei einem Anhänger 350 und einem Fahrradträger 360 dargestellt, wobei jeweils eine geringe Belastung des Haltearms 30, bei den Abbildungen gekennzeichnet mit MIN, und eine maximale Belastung bei den Abbildungen gekennzeichnet mit MAX, dargestellt ist.
Beispielsweise liegen bei dem in 46 dargestellten Anhänger 350 die Dehnungswerte D156l und D158ldes schwach stützlastsensitiven Deformationsbereichs 84 nahe bei Null, während bei der minimalen Belastung die Deformationswerte D152l und D154l des stark stützlastsensitiven Deformationsbereichs 82 näherungsweise gleich groß sind und größere Werte als die Deformationswerte als die Deformationswerte D156l und D158laufweisen. (48)
Bei maximaler Belastung mittels des Anhängers 350 liegen die Deformationswerte D156l und D158ldes schwach stützlastsensitiven Deformationsbereichs 84 nach wie vor nahe bei Null, während die Deformationswerte D152l und D154l des stark stützlastsensitiven Deformationsbereichs 82 größer sind als bei minimaler Stützlast.
Dies ist dadurch bedingt, da die durch die Stützlast FZ bedingten Biegemomente BZ im Deformationsbereich 84 sehr geringe, gegebenenfalls vernachlässigbare Deformationen hervorrufen, während in dem weiter von dem Ankuppelelement 40 entfernten Deformationsbereich 82 die durch die Biegemomente BZ hervorgerufenen Deformationen D152l und D 154l stets größer sind und folglich auch bei maximaler Stützlast FZ größer sind als bei einer minimalen Stützlast FZ.
Dagegen zeigen die Deformationswerte bei einem in 47 dargestellten Fahrradträger 360 ein anderes Verhalten. (49)
Beispielsweise sind die Deformationswerte D156l und D158lsignifikant von Null verschieden und liegen bei minimaler Belastung bei Werten, die zwar geringer sind als die Deformationswerte D152l und D1541, jedoch qualitativ in ähnlicher Größenordnung.
Dies liegt daran, dass durch den Fahrradträger 360 signifikante Biegekräfte BX und BZ auftreten, die sich sowohl signifikant auf den Deformationsbereich 82 als auch auf den Deformationsbereich 84 auswirken, wobei - wie 49 zeigt - die Auswirkungen auf den Deformationsbereich 84 geringer sind als auf den Deformationsbereich 82.
Wird jedoch eine maximale Belastung des Ankuppelelements 40 durch den Fahrradträger 360 erreicht, so zeigt 49, dass die Deformationswerte D156l und D158lnoch größer sind und gegebenenfalls sich stärker unterscheiden als bei geringer Belastung und die Größen der Deformationswerte D156l und D158lnahe den maximal zulässigen Deformationswerten liegen.
Die Unterschiede zwischen den auf unterschiedlichen Seiten der Längsmittelebene gemessenen Deformationswerten D156l und D158lsowie D152l und D154l bei maximaler Belastung durch den Fahrradträger 360 ergeben sich teilweise beispielsweise zum Einen aus einer Kraft FY, die durch eine ungleichmäßige Beladung des Fahrradträgers auf jeweils verschiedenen Seiten des Ankuppelelements 40 bedingt ist oder auch durch eine Asymmetrie des Haltearms 30, die beispielsweise bereits dadurch bedingt ist, dass der Haltearm 30 und die schräg zur Längsmittelebene 18 verlaufende Schwenkachse 54 schwenkbar gelagert ist.
Die Belastungsanalysestufe 233 kann nun die Unterscheidung zwischen einem an dem Ankuppelelement 40 angreifenden Anhänger 350 oder einen an dem Ankuppelelement 40 angreifenden Fahrradträger 360 mit unterschiedlichen Analyseverfahren ausführen.
Zunächst prüft jedes der nachfolgend beschriebenen Analyseverfahren, ob die Deformationswerte D1521, D1541, D156l und D158lin einem zulässigen Wertebereich zwischen den Werten D0 und Dmax liegen. Ist dies der Fall, so wird die weitere Analyse gestartet.
Das erste und einfachste Analyseverfahren sieht vor, gemäß einem ersten Analysekriterium zu überprüfen, ob Deformationswerte, nämlich die Deformationswerte D156l und D158ldes schwach stützlastsensitiven Deformationsbereichs 84 nahe bei D0 liegen, im Gegensatz zu den Deformationswerten D152l und D154l des stark stützlastsensitiven Deformationsbereichs 82.
Insbesondere erfolgt gemäß dem ersten Analysekriterium ein Vergleich der Deformationswerte D156l und D158lmit einem den Wert D0 umfassenden vorgegebenen ersten Referenzwertebereich RB0, der zum Beispiel den Wert D0 plus/minus 5% von Dmax umfasst.
Liegen die Deformationswerte D156l und D158lin diesem ersten Referenzwertebereich RB0 so ist ein erstes Kriterium für das Vorhandensein eines Anhängers 350 an dem Ankuppelelement 40 gegeben.
Somit liegt bereits mit dem ersten Analysekriterium zur Differenzierung zwischen einen am Ankuppelelement 40 angreifenden Anhänger 350 oder einen am Ankuppelelement 40 angreifenden Fahrradträger 360 ein Ergebnis vor.
Ferner besteht bei Anwendung eines zweiten Analyseverfahrens ein zweites Analysekriterium darin, dass bei dem Fahrradträger 360 alle Deformationswerte D156I, D158l, D152l und D154l signifikant von D0 verschieden sind. Das zweite Analysekriterium sieht beispielsweise als zweiten Referenzwert einen Schwellwert S für die Deformationswerte D156I, D158l, D152l und D154l vor, der beispielsweise bei 5%, oder beispielsweise auch 10% von Dmax liegt und geht dann, wenn alle Deformationswerte D156I, D158l, D152l und D154l über diesem Schwellwert S liegen, von einem an dem Halteelement 40 angreifenden Fahrradträger 360 aus. (49)
Mit diesem zweiten Analysekriterium, insbesondere in Verbindung mit dem ersten Analysekriterium, kann das Angreifen eines Anhängers 350 vom Angreifen eines Fahrradträgers 360 an dem Ankuppelelement 40 unterschieden werden.
Ein bei einem dritten Analyseverfahren eingesetztes drittes Analysekriterium sieht vor, die Differenz DI zwischen dem Deformationswert D152l des stark stützlastsensitiven Deformationsbereichs 82 und dem hinsichtlich seiner Lage zur Längsmittelebene 18 entsprechenden Deformationswert D156l des schwach stützlastsensitiven Deformationsbereichs bzw. zwischen dem Deformationswert D154l des stark stützlastsensitiven Deformationsbereichs 82 und dem hinsichtlich seiner Lage zur Längsmittelebene 18 entsprechenden Deformationswert D158ldes schwach stützlastsensitiven Deformationsbereichs 84 zu ermitteln und in Relation zu den jeweiligen Absolutwerten der Deformationswerte D152l bzw. D154l oder D156l oder D158lzu setzen. (48, 49)
Wie 48 deutlich erkennen lässt, liegt die vorstehend genannte Differenz bei einem Anhänger 350 näherungsweise in der Größenordnung der Absolutwerte der Deformationswerte D152l bzw. D154l des stark stützlastsensitiven Deformationsbereichs 82, während - wie in 49 erkennbar - die vorstehend genannte Differenz bei einem Fahrradträger 360 lediglich einen Bruchteil der Deformationswerte D152l bzw. D154l beträgt.
Das dritte Analysekriterium sieht beispielsweise als vorgegebene Referenzwerte ein Anhängerreferenzwerteband RAWB vor, das zwischen dem größten der Deformationswerte D152l und D154l des stark stützlastsensitiven Deformationsbereichs 82 und 50% von dem größten der Deformationswerte D152l und D154l des stark stützlastsensitiven Deformationsbereichs 82 liegt und ein Fahrradträgerreferenzwerteband RFWB vor, das zwischen 50% des größten der Deformationswerte D152l und D154l des stark stützlastsensitiven Deformationsbereichs 82 und D0 liegt, und je nachdem, ob die Differenz DI im Anhängerreferenzwerteband RAWB oder Fahrradträgerreferenzwerteband RFWB liegt, lässt sich zwischen einem Anhänger 350 und einem Fahrradträger 360 unterscheiden.
Auch dieses dritte Analysekriterium ermöglicht somit die Unterscheidung zwischen einem an dem Ankuppelelement 40 angreifenden Anhänger 350 oder einem an dem Ankuppelelement 40 angreifenden Fahrradträger 360.
Somit ist die Belastungsanalysestufe 233 in der Lage, einer Kommunikationsstufe 290 der Zustandsauswerteeinheit 270 entweder ein Signal für einen am Ankuppelelement 40 angreifenden Anhänger 350, beispielsweise das Signal A, oder ein Signal für einen am Ankuppelelement 40 angreifenden Fahrradträger 360, beispielsweise das Signal F, zu übermitteln.
Die Kommunikationsstufe 290 ist ferner in der Lage, mit dem Fahrzeug, insbesondere der Fahrzeugelektronik zu kommunizieren und diese Signale beispielsweise einer Geschwindigkeitsüberwachung 322 des Fahrzeugs oder einem Stabilisierungssystem 326 oder einer Fahrwerksteuerung 328 des Kraftfahrzeugs zu übermitteln, um je nach einem Betrieb mit einem Anhänger 350 oder einem Fahrradträger 360 die Geschwindigkeit, die Fahrwerkstabilisierung und die Fahrwerkeinstellung anpassen zu können.
Des Weiteren kann die Kommunikationsstufe 290 auch mit einer Präsentationsstufe 292 zusammenwirken, welche beispielsweise die Tatsache, dass ein Betrieb mit einem Anhänger 350 oder ein Betrieb mit einem Fahrradträger 360 vorliegt, dem Fahrer auf einem Display 294 darstellt.
Die Betriebsweise der Belastungsanalysestufe 233 kann aber auch noch weiter vereinfacht werden.
Eine weiter vereinfachte Betriebsweise sieht vor, aus den Deformationswerten D152l und D154l sowie D156l und D158ljeweils nur einen der Deformationswerte für die Analysekriterien einzusetzen, beispielsweise die Deformationswerte D152l und die Deformationswerte D156l oder D154l und D158l, also jeweils die Deformationswerte, die mit den Sensoren 152 und 156 oder 154 und 158 erfasst werden, die auf derselben Seite der Längsmittelebene 18 liegen.
Auch diese Deformationswerte D152l und D156l oder D154l und D158llassen das unterschiedliche Verhalten der Deformationsbereiche 82 und 84 bei einem Anhänger 350 oder Fahrradträger 360 bei Anwendung der vorstehend beschriebenen drei Analysekriterien erkennen und somit zur Erkennung eines Anhängers oder eines Fahrradträgers einsetzen.
Die Belastungsanalysestufe 233 kann auch mit einer vereinfachten Betriebsweise arbeiten.
Eine vereinfachte Betriebsweise sieht vor, aus den Deformationswerten D152l und D154l für den stark stützlastsensitiven Deformationsbereich 82 sowie D156l und D158lfür den schwach stützlastsensitiven Deformationsbereich 84 jeweils einen Deformationsmittelwert D82l und D84l zu bilden und diese mit den Analyseverfahren auszuwerten wie in 50 und 51 dargestellt.
Auf diese Deformationsmittelwerte D82l und D84l lässt sich sowohl das erste Analysekriterium als auch das zweite und das dritte Analysekriterium in analoger Weise anwenden, da das unterschiedliche Verhalten der Deformationsbereiche 82 und 84 sich auch in den Deformationsmittelwerten D82, gebildet aus D152l und D1541, und D84, gebildet aus D156l und D158l, widerspiegelt, nämlich dahingehend, dass der Deformationsmittelwert D84 bei dem Anhänger 350 nahe D0 liegt und im Wesentlichen nur der Deformationsmittelwert D82 signifikant von D0 verschieden ist, während bei einem Fahrradträger 360 die Deformationsmittelwerte D82 und D84 signifikant von D0 verschieden sind.
Sofern nicht außerdem die Ermittlung der drei Kraftkomponenten F_x, F_y und F_z vorgesehen ist, kann das erfindungsgemäße Krafterfassungsmodul 100 auch nur zwei Deformationskonzentrationsbereiche aufweisen, nämlich einen auf den die Deformationen in dem stark stützlastsensitiven Deformationsbereich 82 und einen auf den die Deformationen in dem schwach stützlastsensitiven Deformationsbereich 84 übertragen und dann durch die diesen zugeordneten Deformationssensoren erfasst werden.
Vorzugsweise liegen bei einer derart vereinfachten Ausführungsform die jeweiligen Deformationskonzentrationsbereiche nahe an oder in der Längsmittelebene 18 des Haltearms 30.
Die Lasterfassungssteuerungsstufe 288 kann auch gleichzeitig in der Auswerteschaltung 230 oder 230' die Kräfteanalysestufe 234 aktivieren, welche dann die Werte WFxl, WFzl und WFyl ermittelt und somit die lastbedingten Kräfte auf das Halteelement 30 und das Ankuppelelement 40 ermitteln kann, die die auf das Halteelement 30 und das Ankuppelelement 40 einwirkenden externen Kraftkomponenten F_x, F_z und F_y repräsentieren.
Auch diese Kraftkomponenten F_x, F_z und F_y können der Kommunikationsstufe 290 übermittelt werden, die auch diese Kraftkomponenten der Geschwindigkeitsregelung 322 sowie dem Stabilisierungssystem 326 und der Fahrwerksteuerung 328 übermittelt.
Desgleichen übermittelt beispielsweise die Kommunikationsstufe 290 diese Werte der Präsentationsstufe 292, die diese Kräfte dann beispielsweise auf dem Display 294 darstellt.
Ein weiterer möglicher Belastungszustand, nämlich eine grobe Abschätzung der Größe der gesamten Belastung ohne die Ermittlung der Kräfte F_x, F_y oder F_z erfolgt mit einem vierten Analyseverfahren.
Bei dem vierten Analyseverfahren erfolgt eine Bestimmung der Größe von einem oder beiden der stark stützlastsensitiven Deformationswerte D152l und D154l oder des Deformationsmittelwerts D82 des stützlastsensitiven Deformationsbereichs 82, wenn durch eines oder mehrere der ersten bis dritten Analysekriterien ein Anhänger 350 erkannt wird oder eine Bestimmung der Größe von einem oder beiden der wenig stützlastsensitiven Deformationswerte D1541, D156l oder des Deformationsmittelwerts D84 des wenig stützlastsensitiven Deformationsbereichs 84, um zu erkennen wir groß die an dem Ankuppelelement 40 angreifenden Kräfte bei einem Fahrradträger 360 sind.
Die Ermittlung der Belastung des Ankuppelelements 40 mittels der Belastungsreferenzwerte B1 bis B6 erfolgt, wie in 48 bis 51 erkennbar, durch die Feststellung zwischen welchen der Belastungsreferenzwerte B1, B2, B3, B4, B5, B6 die jeweiligen Deformationswerte D1521, D1541, D156l und D158loder die Deformationsmittelwerte D82 oder D84 liegen, so dass sich durch beispielsweise fünf Belastungssegmente BS1 bis BS5 ergeben, in welche die Deformationswerte oder Deformationsmittelwerte eingeordnet werden können und die als Belastungssegmente BS1 bis BS5 von der Belastungsanalysestufe 233 über die Kommunikationsstufe 290 in der bereits beschriebenen Art und Weise weitergemeldet werden kann (45).
Dies kann beispielsweise anhand von einem oder mehreren vorgegebenen Belastungsreferenzwerten B1 ... B6, und zumindest qualitativ zu ermitteln in welcher Größenordnung die auf das Ankuppelelement 40 einwirkenden gesamten Kräfte sind, ohne dass die Größe der Kräfte absolut bestimmt werden muss.
Ferner kann bei einem fünften Analyseverfahren mittels eines fünften Analysekriteriums durch ausschließlichen Vergleich mit einem Maximalbelastungsreferenzwert B6 in 48 bis 51 festgestellt werden, inwieweit eine Überlastung erfolgt, also der Belastungsreferenzwert B6 überschritten wurde, ist oder eine Überlastung droht, also das Erreichen des Belastungsreferenzwertes B6 unmittelbar bevorsteht, und diese Information als Warnsignal WB ebenfalls durch die Kommunikationsstufe 290 weitergeleitet wird (45).
Weitere mögliche Belastungszustände betreffen das Verhalten eines Anhängers 360, insbesondere dessen dynamisches Verhalten während der Fahrt.
Voraussetzung für die Ermittlung dieser Belastungszustände ist dabei die Feststellung, dass ein Anhänger 350 an dem Ankuppelelement 40 angreift, gemäß einem oder mehreren des ersten bis dritten Analyseverfahrens.
Bei einem sechsten Analyseverfahren erfolgt mittels eines sechsten Analysekriteriums während der Fahrt des Fahrzeugs eine zeitaufgelöste Erfassung der einzelnen Deformationswerte D1521, D1541, D156l und D158l, um plötzlich stattfindende Änderungen derselben zu erkennen.
Dies ist beispielsweise der Fall, wenn alle Deformationswerte eine kurzzeitige Veränderung der Deformationswerte D1521, D1541, D156l und D158lbei einem angehängten und als solchen mit den ersten drei Analysekriterien erkannten Anhänger 350 zeigen, wie in 52 dargestellt, und dabei alle Deformationswerte D eine Wertezunahme oder eine Werteabnahme zeigen.
In diesem Fall erfolgt eine zusätzliche Auswertung der Steilheit F5 der Flanken F der kurzzeitigen Veränderungen und/oder einer Zeitdauer Z eines Anstiegs des jeweiligen Deformationswertes D von einem bisherigen Ausgangswert bis zu einem Maximalwert, aus welchen Rückschlüsse auf die Funktionsweise einer Bremse des Anhängers 350 oder anders gelagerter problembedingter Verhaltensweisen des Anhängers 350, die zu einer plötzlichen Veränderung der Deformationswerte D bis zum Maximalwert, insbesondere bei beiden Deformationsbereichen 82 und 84, führen und beispielweise in Zeiträumen Z die kleiner als ein Referenzzeitraum ZR von beispielsweise weniger als 0,5 Sekunden erfolgen, möglich sind.
Wenn beispielsweise eine Auflaufbremse des Anhängers 350 richtig funktioniert wird eine geringe Flankensteilheit FS oder eine große Zeitdauer Z erkannt oder wenn die Auflaufbremse nicht richtig funktioniert, wird ein Überschreiten eines vorgegebenen Referenzwertes RFS für die Flankensteilheit FS und/oder eine Zeitdauer Z, die kleiner ist als eine abgespeicherte Referenzzeitdauer RZ, erkannt und dann wird ein Warnsignal WA erzeugt und von der Kommunikationseinheit 290 weitergleitet (45).
Weitere Analyseverfahren zur Auswertung des dynamischen Verhaltens eines Anhängers 350 stellen das nachfolgend beschriebene siebte und achte Analyseverfahren dar.
Bei dem siebten und achten Analyseverfahren, dargestellt in 53 werden nach Erkennen eines an dem Ankuppelelement 40 angreifenden Anhängers 350 während der Fahrt des Fahrzeugs zeitaufgelöst gegenphasigen Oszillationen entsprechende Variationen der auf einander gegenüberliegenden Seiten der Längsmittelebene 18 erfassten Deformationswerte D1521, D1541, des Deformationsabschnitts 82 und der auf einander gegenüberliegenden Seiten der Längsmittelebene 18 erfassten Deformationswerten D156l und D158ldes Deformationsabschnitts 84 jeweils relativ zu einem Mittelwert M152, M154, M156 und M158 erfasst, um quer zur Fahrtrichtung erfolgende Querkräfte auf das Ankuppelelement 40 zu erkennen, die beispielsweise aus einer Schlingerbewegung des Anhängers 350 resultieren, wobei die Amplitude AS der Oszillationen ein Maß für die starke Schlingerbewegung darstellt und/oder eine Periodendauer PS der durch Schlingerbewegungen erzeugten Schwingungen vorzugsweise im Bereich größer als 1 Sekunde liegt.
Mit einem siebten Analysekriterium erfolgt ein Vergleich der Amplitude AS der Oszillationen mit einem vorgegebenen Referenzwert RAS und einem achten Analysekriterium ein Vergleich der Periodendauer PS der Oszillationen mit einem vorgegebenen Referenzwert RPS um zu erkennen, ob es sich um das Zugfahrzeug gefährdende Schlingerbewegungen des Anhängers 350 handelt und um dann ein Warnsignal WS auszugeben, welches von der Kommunikationseinheit 290 weitergeleitet wird (45).
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102016107302 A1 [0290]

Claims

Verfahren zum Betreiben einer heckseitig einer Kraftfahrzeugkarosserie montierbaren Vorrichtung zum Ankuppeln eines Anhängers und/oder einer Lastenträgereinheit (360), umfassend einen Haltearm (30), der an einem ersten Ende (32) im Betrieb fest mit der Kraftfahrzeugkarosserie (12) verbunden ist und an einem zweiten Ende ein Ankuppelelement (40) für den Anhänger (350) und/oder die Lastenträgereinheit (360) trägt, wobei im Betrieb an dem Ankuppelelement (40) angreifende und von dem Haltearm (30) auf die Kraftfahrzeugkarosserie (12) übertragene Kräfte durch eine Auswerteeinheit (230) mittels Deformationssensoren (172, 174, 176, 178) erfasst werden, wobei der Haltearm (30) mindestens zwei Deformationsbereiche (82, 84) aufweist, deren Deformationsverhalten bei einer auf den Haltearm (30) einwirkenden Kraft jeweils durch mindestens einen Deformationssensor (172, 174, 176, 178) erfasst wird, welcher mit dem jeweiligen Deformationsbereich (82, 84) des Haltearms (30) starr gekoppelt ist und dadurch dessen Deformationsverhalten erfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (230) eine Belastungsanalysestufe (233) aufweist, welche ausgehend von von den Deformationssensoren (172, 174, 176, 178) ermittelten Deformationswerten (D152, D154, D156, D2158) der mindestens zwei Deformationsbereiche (82, 84) unter Verwendung von Analyseverfahren mindestens eine Belastungstype des Haltearms (30) ermittelt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Belastungsanalysestufe (233) die Deformationswerte (D152, D154, D156, D158) ohne eine Transformation derselben in Kräfte in vertikaler Richtung (F_z) und/oder in Fahrzeuglängsrichtung (24) und/oder quer zur Fahrzeuglängsmittelebene (F_y) einsetzt.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Analyseverfahren ein Wertevergleichsverfahren ist.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Wertevergleichsverfahren die Deformationswerte (D) miteinander und/oder mit Referenzwerten (RBO, S, RAWB, RFWB, B1...B6, RFS, ZR, RAS, RPS) verglichen werden.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenzwerte vorgegebene, insbesondere abgespeicherte Referenzwerte (RBO, S, RAWB, RFWB, B1...B6, RFS, ZR, RAS, RPS) sind.
Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenzwerte (RBO, S, RAWB, RFWB, B1...B6, RFS, ZR, RAS, RPS) durch Versuche ermittelt werden.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenzwerte durch Belastungstests eines repräsentativen Haltearms (30) ermittelt werden.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei mindestens einem Analyseverfahren Absolutwerte der lastbedingten Deformationswerte (D) ausgewertet werden.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Analysekriterium auf einen Vergleich der Absolutwerte der lastbedingten Deformationswerte (D) mit Schwellwerten (S) als Referenzwerten abgestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass bei mindestens einem Analysekriterium auf einen Vergleich von jedem der Absolutwerte der lastbedingten Deformationswerte (D) mit einem abgespeicherten Referenzwertebereich (RB0) abgestellt wird.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei mindestens einem Analyseverfahren mindestens ein Deformationswert (D) eines Deformationsbereichs (82) mit mindestens einem Deformationswert (D) des mindestens einen anderen Deformationsbereichs (84) verglichen wird.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Analyseverfahrens auf einem Vergleich des Verhaltens der Deformationswerte (D152, D154) eines stark stützlastsensitiven Deformationsbereichs relativ zu einem schwach stützlastsensitiven Deformationsbereich basiert.
Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Analyseverfahren die Differenz der zwei Deformationswerte (D) ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Analyseverfahren das Verhältnis der Differenz der zwei Deformationswerte (D) relativ zu dem größten der beiden Deformationswerte (D) ermittelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass ein Analysekriterium auf einen Vergleich des Verhaltens von mindestens einem Deformationswert (D152, D154) eines stark stützlastsensitiven Deformationsbereichs (82) relativ zu mindestens einem Deformationswert (D154, D156) eines schwach stützlastsensitiven Deformationsbereichs (84) abstellt.
Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Analysekriterium auf das Verhältnis der Differenz der Deformationswerte (D) zu dem größten der beiden Deformationswerte (D) im Vergleich mit abgespeicherten Referenzwertebereichen (RAWB, RFWB) abstellt.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit einem Analyseverfahren die Größe des bei mindestens einem Deformationsbereich (82, 84) ermittelten lastbedingten Deformationswerts (D152, D154, D156, D158) durch einen Vergleich dieses lastbedingten Deformationswerts (D152, D154, D156, D158) mit mindestens einem zu diesem Deformationswert vorgegebenen Belastungsreferenzwert (B1...B6) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Analyseverfahren die Zuordnung des mindestens einen lastbedingten Deformationswerts (D152, D154, D156, D158) zu mehreren vorgegebenen Belastungsreferenzwerten (B1...B6) dadurch erfolgt, dass der mindestens eine Istbedingte Deformationswert (D152, D154, D156, D158) den Bereichen (BS1, BS2, BS3, BS4, BS5) zwischen jeweils zwei aufeinanderfolgenden Belastungsreferenzwerten (B1...B6) zugeordnet werden.
Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass ein Analysekriterium auf die Zuordnung des mindestens einen der Deformationswerte relativ zu der Reihe von mindestens drei zu diesem Deformationswert vorgesehenen Belastungsreferenzwerten (B1 bis B6) abstellt.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Analyseverfahren ein Vergleich mindestens eines der Deformationswerte (D152, D154, D156, D158) mit einem zugeordneten Maximalbelastungsreferenzwert (B6) durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass ein Analysekriterium auf die Zuordnung des lastbedingten Deformationswerts mindestens einen der lastbedingten Deformationswerte (D152, D154, D156, D158) relativ zu einem dem Deformationswert zugeordneten Maximalbelastungsreferenzwert (B6) abstellt.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Analyseverfahren mindestens einen der lastbedingten Deformationswerte (D152, D154, D156, D158) zeitaufgelöst erfasst.
Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass ein Analysekriterium auf eine kurzzeitige zeitliche Änderung von mindestens einem der Deformationswerte (D152, D154, D156, D158) abstellt.
Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Analyseverfahren von mindestens einem der Istbedingten Deformationswerte (D152, D154, D156, D158) ein Steigungsverhalten erfasst wird.
Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass ein Analysekriterium eine Flankensteilheit (FS) des Steigungsverhaltens mit einem abgespeicherten Referenzwert (RFS) vergleicht.
Verfahren nach Anspruch 22 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Analyseverfahren eine Zeitdauer (Z) eines Anstiegs von mindestens einem der lastbedingten Deformationswerte (D) bis zu einem Maximalwert ermittelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass ein Analysekriterium darauf abstellt, dass die Zeitdauer (Z) mit einer Referenzzeit (RZ) vergleicht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass ein Analysekriterium auf einen zeitlichen Verlauf von mindestens einem der Deformationswerte abstellt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Analyseverfahren ein zeitlicher Verlauf einer Oszillation mindestens eines der Deformationswerte (D152, D154, D156, D158) um einen Mittelwert dieses oszillierenden Deformationswertes (D152, D154, D156, D158) erfasst wird.
Verfahren nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass ein Analysekriterium auf einen Vergleich einer Amplitude (AS) von Oszillationen des einen der lastbedingten Deformationswerte (D152, D154, D156, D158) um den Mittelwert mit einem Referenzwert (RAS) abstellt.
Verfahren nach Anspruch 28 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass ein Analysekriterium auf einen Vergleich einer Periodendauer (PS) des einen der lastbedingten Deformationswerte mit einer Referenzperiodendauer (RPS) abstellt.
Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 oder nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder von der Belastungsanalysestufe (233) herangezogenen Deformationswerte (D) durch eine Nulllastkorrekturstufe (285) korrigiert ist.
Verfahren nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass von der Nulllastkorrekturstufe (285) ein Deformationswert (Dl) bei Nulllast von der Nulllastkorrekturstufe (285) ermittelt und von einem ermittelten Deformationswert (D) bei Belastung subtrahiert wird.
Verfahren nach Anspruch 32 oder 33, dadurch gekennzeichnet, dass die Nulllastkorrekturstufe (285) vor einer Belastung des Haltearms (30) aktiviert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 32 bis 34, dadurch gekennzeichnet, dass die Nulllastkorrekturstufe (285) nach einer Bewegung des Haltearms (30) in eine Arbeitsstellung aktiviert wird.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder von der Belastungsanalysestufe (233) herangezogene Deformationswert (D) durch eine Neigungskorrekturstufe (283) korrigiert ist, welche die tatsächliche Ausrichtung des Haltearms (30) aufgrund einer Neigung des Fahrzeugs in Relation zu einem Deformationswert (D) bei einer Ausrichtung des Haltearms (30) bei einem auf einer horizontalen Referenzfläche stehendem Fahrzeug korrigiert.
Verfahren nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, dass die Neigungskorrekturstufe (283) die Deformationswerte (D) der Deformationsbereiche (152, 154, 156, 158) derart verändert, dass bei diesen der Einfluss der veränderten Ausrichtung des Haltearms (30) relativ zu einer Ausrichtung des Haltearms (30) bei einem auf einer horizontalen Referenzfläche stehenden Fahrzeug berücksichtigt.
Verfahren nach Anspruch 36 oder 37, dadurch gekennzeichnet, dass die Neigungskorrekturstufe (283) mit abgespeicherten Neigungskorrekturwerten arbeitet.
Verfahren nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, dass die Neigungskorrekturstufe (283) mit experimentell bestimmten Neigungskorrekturwerten arbeitet.
Heckseitig einer Kraftfahrzeugkarosserie montierbare Vorrichtung zum Ankuppeln eines Anhängers und/oder einer Lastenträgereinheit (360), umfassend einen Haltearm (30), der an einem ersten Ende (32) im Betrieb fest mit der Kraftfahrzeugkarosserie (12) verbunden ist und an einem zweiten Ende ein Ankuppelelement (40) für den Anhänger (350) und/oder die Lastenträgereinheit (360) trägt, wobei im Betrieb an dem Ankuppelelement (40) angreifende und von dem Haltearm (30) auf die Kraftfahrzeugkarosserie (12) übertragene Kräfte durch eine Auswerteeinheit (230) mittels Deformationssensoren (172, 174, 176, 178) erfasst werden, wobei der Haltearm (30) mindestens zwei Deformationsbereiche (82, 84) aufweist, deren Deformationsverhalten bei einer auf den Haltearm (30) einwirkenden Kraft jeweils durch mindestens einen Deformationssensor (172, 174, 176, 178) erfasst wird, welcher mit dem jeweiligen Deformationsbereich (82, 84) des Haltearms (30) starr gekoppelt ist und dadurch dessen Deformationsverhalten erfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (230) eine Belastungsanalysestufe (233) aufweist, welche ausgehend von von den Deformationssensoren (172, 174, 176, 178) ermittelten Deformationswerten (D152, D154, D156, D2158) der mindestens zwei Deformationsbereiche (82, 84) unter Verwendung von Analyseverfahren mindestens eine Belastungstype des Haltearms (30) ermittelt.
Vorrichtung nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, dass die Belastungsanalysestufe (233) die Deformationswerte (D152, D154, D156, D158) ohne eine Transformation derselben in Kräfte in vertikaler Richtung (F_z) und/oder in Fahrzeuglängsrichtung (24) und/oder quer zur Fahrzeuglängsmittelebene (F_y) einsetzt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 40 bis 41, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Analyseverfahren ein Wertevergleichsverfahren ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 40 bis 42, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Wertevergleichsverfahren die Deformationswerte (D) miteinander und/oder mit Referenzwerten (RBO, S, RAWB, RFWB, B1...B6, RFS, ZR, RAS, RPS) verglichen werden.
Vorrichtung nach Anspruch 43, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenzwerte vorgegebene, insbesondere abgespeicherte Referenzwerte (RBO, S, RAWB, RFWB, B1...B6, RFS, ZR, RAS, RPS) sind.
Vorrichtung nach Anspruch 43 oder 44, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenzwerte (RBO, S, RAWB, RFWB, B1...B6, RFS, ZR, RAS, RPS) durch Versuche ermittelt werden.
Vorrichtung nach Anspruch 45, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenzwerte durch Belastungstests eines repräsentativen Haltearms (30) ermittelt werden.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 40 bis 46, dadurch gekennzeichnet, dass bei mindestens einem Analyseverfahren Absolutwerte der lastbedingten Deformationswerte (D) ausgewertet werden.
Vorrichtung nach Anspruch 47, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Analysekriterium auf einen Vergleich der Absolutwerte der lastbedingten Deformationswerte (D) mit Schwellwerten (S) als Referenzwerten abgestellt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 47 oder 48, dadurch gekennzeichnet, dass bei mindestens einem Analysekriterium auf einen Vergleich von jedem der Absolutwerte der lastbedingten Deformationswerte (D) mit einem abgespeicherten Referenzwertebereich (RB0) abgestellt wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 40 bis 49, dadurch gekennzeichnet, dass bei mindestens einem Analyseverfahren mindestens ein Deformationswert (D) eines Deformationsbereichs (82) mit mindestens einem Deformationswert (D) des mindestens einen anderen Deformationsbereichs (84) verglichen wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 40 bis 50, dadurch gekennzeichnet, dass das Analyseverfahrens auf einem Vergleich des Verhaltens der Deformationswerte (D152, D154) eines stark stützlastsensitiven Deformationsbereichs relativ zu einem schwach stützlastsensitiven Deformationsbereich basiert.
Vorrichtung nach Anspruch 50 oder 51, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Analyseverfahren die Differenz der zwei Deformationswerte (D) ermittelt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 52, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Analyseverfahren das Verhältnis der Differenz der zwei Deformationswerte (D) relativ zu dem größten der beiden Deformationswerte (D) ermittelt wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 50 bis 53, dadurch gekennzeichnet, dass ein Analysekriterium auf einen Vergleich des Verhaltens von mindestens einem Deformationswert (D152, D154) eines stark stützlastsensitiven Deformationsbereichs (82) relativ zu mindestens einem Deformationswert (D154, D156) eines schwach stützlastsensitiven Deformationsbereichs (84) abstellt.
Vorrichtung nach Anspruch 54, dadurch gekennzeichnet, dass das Analysekriterium auf das Verhältnis der Differenz der Deformationswerte (D) zu dem größten der beiden Deformationswerte (D) im Vergleich mit abgespeicherten Referenzwertebereichen (RAWB, RFWB) abstellt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 40 bis 55, dadurch gekennzeichnet, dass mit einem Analyseverfahren die Größe des bei mindestens einem Deformationsbereich (82, 84) ermittelten lastbedingten Deformationswerts (D152, D154, D156, D158) durch einen Vergleich dieses lastbedingten Deformationswerts (D152, D154, D156, D158) mit mindestens einem zu diesem Deformationswert vorgegebenen Belastungsreferenzwert (B1...B6) erfolgt.
Vorrichtung nach Anspruch 56, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Analyseverfahren die Zuordnung des mindestens einen lastbedingten Deformationswerts (D152, D154, D156, D158) zu mehreren vorgegebenen Belastungsreferenzwerten (B1...B6) dadurch erfolgt, dass der mindestens eine Istbedingte Deformationswert (D152, D154, D156, D158) den Bereichen (BS1, BS2, BS3, BS4, BS5) zwischen jeweils zwei aufeinanderfolgenden Belastungsreferenzwerten (B1...B6) zugeordnet werden.
Vorrichtung nach Anspruch 56 oder 57, dadurch gekennzeichnet, dass ein Analysekriterium auf die Zuordnung des mindestens einen der Deformationswerte relativ zu der Reihe von mindestens drei zu diesem Deformationswert vorgesehenen Belastungsreferenzwerten (B1 bis B6) abstellt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 40 bis 58, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Analyseverfahren ein Vergleich mindestens eines der Deformationswerte (D152, D154, D156, D158) mit einem zugeordneten Maximalbelastungsreferenzwert (B6) durchgeführt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 59, dadurch gekennzeichnet, dass ein Analysekriterium auf die Zuordnung des lastbedingten Deformationswerts mindestens einen der lastbedingten Deformationswerte (D152, D154, D156, D158) relativ zu einem dem Deformationswert zugeordneten Maximalbelastungsreferenzwert (B6) abstellt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 40 bis 60, dadurch gekennzeichnet, dass ein Analyseverfahren mindestens einen der lastbedingten Deformationswerte (D152, D154, D156, D158) zeitaufgelöst erfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 61, dadurch gekennzeichnet, dass ein Analysekriterium auf eine kurzzeitige zeitliche Änderung von mindestens einem der Deformationswerte (D152, D154, D156, D158) abstellt.
Vorrichtung nach Anspruch 62, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Analyseverfahren von mindestens einem der Istbedingten Deformationswerte (D152, D154, D156, D158) ein Steigungsverhalten erfasst wird.
Vorrichtung nach Anspruch 63, dadurch gekennzeichnet, dass ein Analysekriterium eine Flankensteilheit (FS) des Steigungsverhaltens mit einem abgespeicherten Referenzwert (RFS) vergleicht.
Vorrichtung nach Anspruch 61 bis 64, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Analyseverfahren eine Zeitdauer (Z) eines Anstiegs von mindestens einem der lastbedingten Deformationswerte (D) bis zu einem Maximalwert ermittelt wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 61 bis 65, dadurch gekennzeichnet, dass ein Analysekriterium darauf abstellt, dass die Zeitdauer (Z) mit einer Referenzzeit (RZ) vergleicht.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 61 bis 66, dadurch gekennzeichnet, dass ein Analysekriterium auf einen zeitlichen Verlauf von mindestens einem der Deformationswerte abstellt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 61 bis 67, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Analyseverfahren ein zeitlicher Verlauf einer Oszillation mindestens eines der Deformationswerte (D152, D154, D156, D158) um einen Mittelwert dieses oszillierenden Deformationswertes (D152, D154, D156, D158) erfasst wird.
Vorrichtung nach Anspruch 68, dadurch gekennzeichnet, dass ein Analysekriterium auf einen Vergleich einer Amplitude (AS) von Oszillationen des einen der lastbedingten Deformationswerte (D152, D154, D156, D158) um den Mittelwert mit einem Referenzwert (RAS) abstellt.
Vorrichtung nach Anspruch 67 bis 69, dadurch gekennzeichnet, dass ein Analysekriterium auf einen Vergleich einer Periodendauer (PS) des einen der lastbedingten Deformationswerte mit einer Referenzperiodendauer (RPS) abstellt.
Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 40 oder nach einem der Ansprüche 40 bis 68, dadurch gekennzeichnet, dass jeder von der Belastungsanalysestufe (233) herangezogenen Deformationswerte (D) durch eine Nulllastkorrekturstufe (285) korrigiert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 71, dadurch gekennzeichnet, dass von der Nulllastkorrekturstufe (285) ein Deformationswert (Dl) bei Nulllast von der Nulllastkorrekturstufe (285) ermittelt und von einem ermittelten Deformationswert (D) bei Belastung subtrahiert wird.
Vorrichtung nach Anspruch 71 oder 72, dadurch gekennzeichnet, dass die Nulllastkorrekturstufe (285) vor einer Belastung des Haltearms (30) aktiviert wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 71 bis 73, dadurch gekennzeichnet, dass die Nulllastkorrekturstufe (285) nach einer Bewegung des Haltearms (30) in eine Arbeitsstellung aktiviert wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 40 bis 74, dadurch gekennzeichnet, dass jeder von der Belastungsanalysestufe (233) herangezogene Deformationswert (D) durch eine Neigungskorrekturstufe (283) korrigiert ist, welche die tatsächliche Ausrichtung des Haltearms (30) aufgrund einer Neigung des Fahrzeugs in Relation zu einem Deformationswert (D) bei einer Ausrichtung des Haltearms (30) bei einem auf einer horizontalen Referenzfläche stehendem Fahrzeug korrigiert.
Vorrichtung nach Anspruch 75, dadurch gekennzeichnet, dass die Neigungskorrekturstufe (283) die Deformationswerte (D) der Deformationsbereiche (152, 154, 156, 158) derart verändert, dass bei diesen der Einfluss der veränderten Ausrichtung des Haltearms (30) relativ zu einer Ausrichtung des Haltearms (30) bei einem auf einer horizontalen Referenzfläche stehenden Fahrzeug berücksichtigt.
Vorrichtung nach Anspruch 75 oder 76, dadurch gekennzeichnet, dass die Neigungskorrekturstufe (283) mit abgespeicherten Neigungskorrekturwerten arbeitet.
Vorrichtung nach Anspruch 77, dadurch gekennzeichnet, dass die Neigungskorrekturstufe (283) mit experimentell bestimmten Neigungskorrekturwerten arbeitet.
Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 40 oder nach einem der Ansprüche 40 bis 78, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Deformationssensoren (172, 174, 176, 178) der Sensoranordnung (170) auf derselben Seite einer bei einer Biegedeformation des Haltearms (30) nicht längenvariablen neutralen Faser des Haltearms angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 79, dadurch gekennzeichnet, dass auf einer Seite des Haltearms (30, 30') ein Krafterfassungsmodul (100) angeordnet ist, das eine Sensoranordnung (170) umfasst, welche im Betrieb an dem Ankuppelelement (40) angreifende und vom Haltearm (30) auf die Kraftfahrzeugkarosserie (12) übertragene Kräfte erfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 80, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoranordnung mindestens drei, insbesondere vier Deformationssensoren (172, 174, 176) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 80 oder 81, dadurch gekennzeichnet, dass das Krafterfassungsmodul (100) im Betriebszustand auf keiner einer Fahrbahn (44) zugewandten Seite des Haltearms (30, 30') angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 80 bis 82, dadurch gekennzeichnet, dass das Krafterfassungsmodul (100) im Betriebszustand auf einer einer Fahrbahn (44) abgewandten Seite des Haltearms (30, 30') angeordnet ist.
Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 40 oder nach einem der Ansprüche 40 bis 83, dadurch gekennzeichnet, dass im Betrieb an dem Ankuppelelement (40) angreifende und von dem Haltearm (30) auf die Kraftfahrzeugkarosserie (12) übertragene Kräfte durch eine Auswerteeinheit (230) mit einer Sensoranordnung (170) erfasst werden, die mindestens zwei Deformationssensoren (172, 174, 176) aufweist, dass die Deformationssensoren (172, 174, 176, 178) auf mindestens einem Deformationsübertragungselement (102) angeordnet sind, das mit dem Haltearm (30) verbunden ist.
Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 40 oder nach einem der Ansprüche 40 bis 84, dadurch gekennzeichnet, dass im Betrieb an dem Ankuppelelement (40) angreifende und von dem Haltearm (30) auf die Kraftfahrzeugkarosserie (12) übertragene Kräfte durch eine Auswerteeinheit (230) mit einer Sensoranordnung (170) erfasst werden, die mindestens zwei Deformationssensoren (172, 174, 176) aufweist, dass alle Deformationssensoren (172, 174, 176, 178) der Sensoranordnung (170) auf einem gemeinsamen Deformationsübertragungselement (102) angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 79 bis 85, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der mindestens zwei Deformationssensoren (172, 174, 176) bei Einwirkung von ein und derselben Kraft auf das Ankuppelelement (40) unterschiedliche große Deformationen des Haltearms (30, 30') erfasst.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 79 bis 86, dadurch gekennzeichnet, dass das Deformationsübertragungselement (102) relativbewegungsfrei und damit starr an mindestens zwei Befestigungsbereichen (104, 106, 108) mit dem Haltearm (30) verbunden ist und dass mindestens einer der Deformationssensoren (172, 174, 176, 178) zwischen den Befestigungsbereichen (104, 106, 108) des Deformationsübertragungselements (102) angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 79 bis 87, dadurch gekennzeichnet, dass das Deformationsübertragungselement (102) mit mindestens drei Befestigungsbereichen (104, 106, 108) mit dem Haltearm (30) verbunden ist und dass jeweils zwischen zwei der Befestigungsbereiche (104, 106, 108) mindestens einer der Deformationssensoren (172, 174, 176, 178) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 79 bis 88, dadurch gekennzeichnet, dass das Deformationsübertragungselement (102) in den Befestigungsbereichen (104, 106, 108) mit dem Haltearm (30) mittels Verbindungselementen (114, 116, 118) verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 89, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungselemente (114, 116, 118) einerseits starr mit dem Haltearm (30) und andererseits starr mit den Befestigungsbereichen (104, 106, 108) des Deformationsübertragungselements (102) verbunden sind.
Vorrichtung nach Anspruch 90, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungselemente (114, 116, 118) an den Haltearm (30) angeformt sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 79 bis 81, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungselemente (114, 116, 118) Deformationen des Haltearms (30) in jeweils zwischen den Verbindungselementen (114, 116, 118) liegenden Deformationsbereichen (82, 84) des Haltearms (30) auf die Befestigungsbereiche (104, 106, 108) des Deformationsübertragungselements (102) übertragen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 89 bis 92, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils zwischen zwei Verbindungselementen (114, 116, 118) ein Deformationsbereich (82, 84) des Haltearms (30) liegt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 79 bis 93, dadurch gekennzeichnet, dass der Haltearm (30) mindestens zwei Deformationsbereiche (82, 84) aufweist, deren Deformationen über beiderseits des jeweiligen Deformationsbereichs (82, 84) angeordnete Verbindungselemente (114, 116, 118) auf Befestigungsbereiche (104, 106, 108) des Deformationsübertragungselements (102) übertragen wird, zwischen denen ein deformationsbehafteter Bereich (152, 154, 156) des Deformationsübertragungselements (102) liegt.
Vorrichtung nach Anspruch 94, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Deformationsbereiche (82, 84) in einer Erstreckungsrichtung des Haltearms (30) aufeinanderfolgend angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 79 bis 95, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Deformationssensor (172, 174, 176, 178) in einem der deformationsbehafteten Bereiche (152, 154, 156, 158) des Deformationsübertragungselements (102) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 94 bis 96, dadurch gekennzeichnet, dass jeder deformationsbehaftete Bereich (152, 154, 156, 158) mit einem deformationssteifen Bereich (144, 146, 148) des Deformationsübertragungselements (102) verbunden ist und dass die Befestigungsbereiche (104, 106, 108) jeweils in einem deformationssteifen Bereich (144, 146, 148) liegen.
Vorrichtung nach Anspruch 97, dadurch gekennzeichnet, dass die deformationsbehafteten Bereiche (152, 154, 156, 158) jeweils zwischen zwei deformationssteifen Bereichen (144, 146, 148) angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 97 oder 98, dadurch gekennzeichnet, dass die deformationssteifen Bereiche (144, 146, 148) und die deformationsbehafteten Bereiche (152, 154, 156, 158) in einer Deformationsrichtung aufeinanderfolgend angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 94 bis 99, dadurch gekennzeichnet, dass die deformationsbehafteten Bereiche (152, 154, 156, 158) als Deformationskonzentrationsbereiche ausgebildet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche79 bis 100, dadurch gekennzeichnet, dass das Material des Deformationsübertragungselements (102) außerhalb der deformationsbehafteten Bereiche (152, 154, 156, 158) als deformationssteifes oder deformationsinertes Material ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 79 bis 101, dadurch gekennzeichnet, dass das Material des Deformationsübertragungselements (102) in den deformationsbehafteten Bereichen (152, 154, 156, 158) durch eine Formgebung, beispielsweise eine Querschnittsverengung, deformationsgeneigt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 79 bis 102, dadurch gekennzeichnet, dass das Deformationsübertragungselement (102) neben dem jeweiligen deformationsbehafteten Bereich (152, 154, 156, 158) einen deformationsfreien Bereich (192, 194, 196, 198) aufweist, auf welchem mindestens ein Referenzdeformationssensor (182, 184, 186, 188) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 103, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige deformationsfreie Bereich (192, 194, 196, 198) aus demselben Material wie der deformationsbehaftete Bereich (152, 154, 156, 158) ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 103 oder 104, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige deformationsfreie Bereich (192, 194, 196, 198) einseitig mit einem deformationssteifen Bereich (144, 146, 148) des Deformationsübertragungselements (102) verbunden ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 103 bis 105, dadurch gekennzeichnet, dass der deformationsfreie Bereich (192, 194, 196, 198) des Deformationsübertragungselements (102) zungenartig ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 103 bis 106, dadurch gekennzeichnet, dass der deformationsfreie Bereich (192, 194, 196, 198) des Deformationsübertragungselements (102) aus demselben Material, insbesondere mit derselben Materialdicke, hergestellt ist, wie der deformationsbehaftete Bereich (152, 154, 156, 158).
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 103 bis 107, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenzdeformationssensoren (182, 184, 186, 188) thermisch mit dem Deformationsübertragungselement (102) gekoppelt sind.
Vorrichtung nach Anspruch 108, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenzdeformationssensoren (182, 184, 186, 188) mittels des Deformationsübertragungselements (102) thermisch mit den Deformationssensoren (172, 174, 176, 178) gekoppelt sind.
Vorrichtung nach Anspruch 109, dadurch gekennzeichnet, dass zur optimalen thermischen Kopplung zwischen dem jeweiligen Deformationssensor (172, 174, 176, 178) und dem diesem zugeordneten Referenzdeformationssensor (182, 184, 186, 188) jeder mit einem Deformationssensor (172, 174, 176, 178) versehene deformationsbehaftete Bereich (152, 154, 156, 158) thermisch mit dem diesem zugeordneten und den zugeordneten Referenzdeformationssensor (182, 184, 186, 188) tragenden deformationsfreien Bereich (192, 194, 196, 198) gekoppelt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 103 bis 110, dadurch gekennzeichnet, dass der den jeweiligen Referenzdeformationssensor (182, 184, 186, 188) tragende deformationsfreie Bereich (192, 194, 196, 198) dasselbe thermische Verhalten wie der den entsprechenden Deformationssensor (172, 174, 176, 178) tragende deformationsbehaftete Bereich (152, 154, 156, 158) aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 103 bis 111, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige den Referenzdeformationssensor (182, 184, 186, 188) tragende deformationsfreie Bereich (192, 194, 196, 198) eine geometrische Form aufweist, die mit dem den Deformationssensor (172, 174, 176, 178) tragenden deformationsbehafteten Bereich (152, 154, 156, 158) vergleichbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 103 bis 112, dadurch gekennzeichnet, dass der deformationsfreie Bereich (192, 194, 196, 198) des Deformationsübertragungselements (102) aus demselben Material hergestellt ist wie der deformationsbehaftete Bereich (152, 154, 156, 158) des Deformationsübertragungselements (102).
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 103 bis 113, dadurch gekennzeichnet, dass den Referenzdeformationssensoren (182, 184, 186, 188) mindestens ein Temperatursensor (252, 254, 256, 258) zur Funktionsüberwachung zugeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 79 bis 114, dadurch gekennzeichnet, dass das Deformationsübertragungselement (102) plattenähnlich ausgebildet ist und jeder einen Deformationssensor (172, 174, 176, 178) tragende deformationsbehaftete Bereich (152, 154, 156, 158) durch eine Querschnittseinschnürung des Deformationsübertragungselements (102) gebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 115, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittseinschnürung des Deformationsübertragungselements (102) durch eine Einschnürung einer Flächenausdehnung des Deformationsübertragungselements (102) gebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 79 bis 116, dadurch gekennzeichnet, dass die Deformationssensoren und die Referenzdeformationssensoren als Dehnungssensoren, insbesondere Dehnungsmessstreifen, ausgebildet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 79 bis 117, dadurch gekennzeichnet, dass die Deformationssensoren und die Referenzdeformationssensoren als magnetostriktive oder optische Sensoren ausgebildet sind.
Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 40 oder nach einem der Ansprüche 40 bis 118, dadurch gekennzeichnet, dass der Haltearm (30) zwischen dem ersten Ende (32) und dem zweiten Ende (34) einen ersten Deformationsbereich (82) und einen zweiten Deformationsbereich (84) aufweist, die bei einer parallel zur Fahrtrichtung (24) in der Längsmittelebene (18) des Haltearms (30) wirkenden Kraft (Fx) jeweils Deformationen erfahren, die sich von den Deformationen bei einer in der Längsmittelebene (18) quer zur Fahrtrichtung (24) wirkenden Kraft (F_z) unterscheiden.
Vorrichtung nach Anspruch 119, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und der zweite Deformationsbereich (82, 84) bei einer quer insbesondere senkrecht zur Längsmittelebene (18) wirkenden Kraft (F_y) jeweils Deformationen erfahren, die sich von den Deformationen bei einer in der Längsmittelebene (18) parallel und/oder quer zur Fahrtrichtung (24) wirkenden Kraft F_x, F2) unterscheiden.
Vorrichtung nach Anspruch 119 oder 120, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und der zweite Deformationsbereich (82, 84) in Erstreckungsrichtung des Haltearms (30) aufeinanderfolgend angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 40 bis 121, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Deformationssensor (172, 174, 176, 178) mit dem zugeordneten Referenzdeformationssensor (182, 184, 186, 188) in einer Wheatstone-Brücke (212, 214, 216, 218) verschaltet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 40 bis 122, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (230) einen Prozessor (234) aufweist, welcher die den Deformationen in dem deformationsbehafteten Bereichen (152, 154, 156, 158) entsprechenden Werte mit durch eine Kalibrierung in einem Speicher (236) ermittelten und gespeicherten Transformationswerten in die entsprechenden Werten (WFx, WFy, WFz) von drei quer, insbesondere senkrecht, zueinander verlaufenden Raumrichtungen wirkenden Kräften (F_x, F_y, F₂) auf das Ankuppelelement (40) umrechnet.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 40 bis 122, dadurch gekennzeichnet, dass zwei der Kräfte (F_x, F_z) parallel zu insbesondere in, der Längsmittelebene (18) des Haltearms (30) jedoch quer, insbesondere senkrecht, zueinander verlaufen und dass die dritte Kraft (F_y) quer, insbesondere senkrecht, zur Längsmittelebene (18) des Haltearms (30) verläuft.
Vorrichtung nach Anspruch 123 oder 124, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Speicher (236) Transformationswerte für in unterschiedlichen Oktanten auf das Ankuppelelement (40) wirkende Kräftekombinationen gespeichert sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 40 bis 125, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (230) Werte von Deformationssensoren (172, 174, 176, 178) und insbesondere Referenzdeformationssensoren (182, 184, 186, 188) zur Ermittlung der Deformationen erfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 126, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (230) Werte von mindestens einem Temperatursensor (252, 254, 256, 258) zur Funktionsprüfung der Referenzdeformationssensoren (182, 184, 186, 188) erfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 127, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (230) Werte von jeweils einem dem jeweiligen Referenzdeformationssensor zugeordneten Temperatursensor erfasst.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 40 bis 128, dadurch gekennzeichnet, dass der Haltearm (30) an seinem zweiten Ende (34) das Ankuppelelement (40) trägt.
Vorrichtung nach Anspruch 129, dadurch gekennzeichnet, dass der Haltearm (30) und das Ankuppelelement (40) ein zusammenhängendes Teil bilden.
Vorrichtung nach Anspruch 129 oder 130, dadurch gekennzeichnet, dass der Haltearm (30) als Kugelhals ausgebildet ist und an dem zweiten Ende (34) das eine Kupplungskugel (43) umfassende Ankuppelelement (40) trägt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 40 bis 131, dadurch gekennzeichnet, dass der Haltearm (30') einen Aufnahmekörper (31') umfasst, der zur lösbaren Aufnahme des Ankuppelelements (40') ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 132, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnahmekörper (31') eine Einsteckaufnahme (33') aufweist, welche durch eine Einstecköffnung (35') zugänglich ist.
Vorrichtung nach Anspruch 132 oder 133, dadurch gekennzeichnet, dass das Ankuppelelement (40') einen Trägerarm (42') umfasst.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 132 bis 134, dadurch gekennzeichnet, dass der Trägerarm (42') mit einem Einsteckabschnitt (45') in die Einsteckaufnahme (33') einsteckbar und in dieser fixierbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 132 bis 135, dadurch gekennzeichnet, dass der Trägerarm (42') eine Kupplungskugel (43) trägt.
Vorrichtung nach Anspruch 135 oder 136, dadurch gekennzeichnet, dass der Einsteckabschnitt (45') quer in einer Einsteckrichtung (E) formschlüssig in der Einsteckaufnahme (33') aufgenommen ist und im Funktionszustand in Einsteckrichtung durch einen Formschlusskörper (41) fixiert ist.
Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 40 oder nach einem der Ansprüche 40 bis 137, dadurch gekennzeichnet, dass der Haltearm (30) mit mindestens drei Deformationssensoren (172, 174, 176, 178) versehen ist, die insbesondere in unterschiedlicher Weise auf drei in quer zueinander verlaufenden Raumrichtungen auf das Ankuppelelement (40) wirkende Kräfte reagieren, und dass die mindestens drei Deformationssensoren (172, 174, 176, 178) Sensorwerte (M) liefern, aus welchen mittels einer Auswerteeinheit (270) mindestens eine auf das Ankuppelelement (40) wirkende Kraftkomponente ermittelt wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 40 bis 138, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (230) mindestens einen der Werte (WF_x, WF_y, WF_z) von deren in den Raumrichtungen (x, y, z) verlaufende Kraftkomponente ermittelt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 40 bis 139, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (270) den Wert (WF_z) von deren in Schwerkraftrichtung (Z) verlaufender Kraftkomponente ermittelt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 40 bis 140, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (230) den Wert (F_x) von deren in Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs (10) verlaufender Kraftkomponente ermittelt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 40 bis 141, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (230) den Wert (F_y) von deren quer, insbesondere senkrecht, zu einer vertikalen Längsmittelebene (18) verlaufenden Kraftkomponente ermittelt.