CH714330B1

CH714330B1 - Drawbar weighing system for mounting on a towing vehicle.

Info

Publication number: CH714330B1
Application number: CH01380/17A
Authority: CH
Inventors: Jäger Bruno
Original assignee: Larag Ag
Priority date: 2017-11-15
Filing date: 2017-11-15
Publication date: 2021-09-30
Also published as: CH714330A2

Abstract

Deichselwägesystem zur Montage an einem Zugfahrzeug mit einer Halterung 1, einer Messzelle 2 und einer Kupplung 3, welche miteinander verbunden sind, wobei die Messzelle 2 auf der Halterung montiert ist und die Kupplung mit der Messzelle verbunden ist, so dass die Messzelle das einzige Verbindungselement zwischen der Halterung 1 und der Kupplung 3 bildet, so dass die Übertragung sämtlicher auf die Kupplung 3 einwirkenden Stütz-, Längs- und Querkräfte an die Messzelle gewährleistet ist.Drawbar weighing system for mounting on a towing vehicle with a bracket 1, a measuring cell 2 and a coupling 3, which are connected to one another, the measuring cell 2 is mounted on the bracket and the coupling is connected to the measuring cell, so that the measuring cell is the only connecting element between the holder 1 and the coupling 3 forms, so that the transmission of all supporting, longitudinal and transverse forces acting on the coupling 3 to the measuring cell is guaranteed.

Description

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

[0002] Für viele Anhänger, sei es im Bereich des Strassentransports oder der Landwirtschaft, ist die Kugelkopfkupplung bzw. der Anhängezapfen der heutige Kupplungsstandard. Als Anhängevorrichtung dient eine Halterung mit einem Zapfen oder mit einer genormten Kugel von meistens 50 mm Durchmesser. An der Deichsel des Anhängers befindet sich als Gegenstück dazu eine Kugelpfanne mit Verschluss, welcher durch Betätigung eines Hebels geöffnet und geschlossen werden kann. Sind Kugel und Kugelpfanne zusammengekoppelt, so ist die Kugelpfanne auf der Kugel drehbar gelagert und gegen Abheben gesichert. Dadurch kann der Anhänger dem Zugfahrzeug gelenkig folgen. Die Anhänger sind derart aufgebaut, dass insbesondere bei Starrdeichselanhängern mit einer oder mehr Achsen die Anhängerkupplung über die Deichsel einen Teil der Stützlast des Anhängers übernimmt. Zu hohe oder zu tiefe Stützlasten auf Anhängerkupplungen führen allerdings zu instabilem Fahrverhalten, erhöhtem Verschleiss an Bauteilen und im schlimmsten Fall zu Verkehrsunfällen. Aus diesem Grund ist die maximal zulässige Stützlast begrenzt und in den meisten Ländern im Fahrzeugausweis des Zugfahrzeugs eingetragen. Bei Nichteinhaltung der maximalen Stützlast drohen Ordnungsbussen oder Verzeigungen bis hin zum Ausweisentzug. For many trailers, be it in the field of road transport or agriculture, the ball head coupling or the trailer pin is today's coupling standard. A bracket with a pin or a standardized ball, usually 50 mm in diameter, is used as a towing device. As a counterpart to this, there is a ball socket with a lock on the drawbar of the trailer, which can be opened and closed by actuating a lever. If the ball and ball socket are coupled together, the ball socket is rotatably mounted on the ball and secured against lifting. This enables the trailer to follow the towing vehicle in an articulated manner. The trailers are constructed in such a way that, particularly in the case of rigid drawbar trailers with one or more axles, the trailer coupling takes over part of the support load of the trailer via the drawbar. However, too high or too low vertical loads on trailer hitches lead to unstable driving behavior, increased wear on components and, in the worst case, to traffic accidents. For this reason, the maximum permissible vertical load is limited and in most countries it is entered in the vehicle registration document of the towing vehicle. Failure to comply with the maximum support load can result in fines or reprimands, including revocation of ID.

[0003] Im Stand der Technik sind mehrere Vorrichtungen zur Erfassung der Stützlast eines Anhängers an der Kupplung mit dem Zugfahrzeug zu finden. So werden beispielsweise in der FR 2687622 A1 und in der DE 102004029295 A1 Deichsel mit integriertem Wägesystem beschrieben. Diesen Lösungen gemeinsam ist, dass das Wägesystem sich auf dem Anhänger befindet, und nicht auf dem Zugfahrzeug. Zur Übermittlung des Werts der Stützlast zur Fahrzeugkabine, z.B. zum Leuchten einer Kontrollleuchte „Stützlast“ falls die maximal zulässige Stützlast überschritten wird, ist also zusätzlich eine Kabel- oder Drahtlosverbindung zwischen dem Anhänger und dem Zugfahrzeug nötig. Ausserdem muss das Wägesystem auf jedem Anhänger vorhanden sein, was erheblichen Aufwand und Kosten verursacht. Sinnvoller und günstiger ist, das Wägesystem auf dem Zugfahrzeug einzurichten. Dies hat zudem den Vorteil, dass unabhängig von der Art des Anhängers, sowie der Art und Form der Deichsel des Anhängers, dieselbe Vorrichtung benutzt werden kann. In the prior art, several devices for detecting the vertical load of a trailer can be found on the coupling with the towing vehicle. For example, FR 2687622 A1 and DE 102004029295 A1 describe drawbars with an integrated weighing system. What these solutions have in common is that the weighing system is located on the trailer and not on the towing vehicle. To transmit the value of the vertical load to the vehicle cabin, e.g. to illuminate a "vertical load" indicator light if the maximum permissible vertical load is exceeded, a cable or wireless connection between the trailer and the towing vehicle is also required. In addition, the weighing system must be available on every trailer, which causes considerable effort and costs. It makes more sense and is cheaper to set up the weighing system on the towing vehicle. This also has the advantage that the same device can be used regardless of the type of trailer and the type and shape of the drawbar of the trailer.

[0004] In der WO 2015134817 A1 und in der WO 2016046205 A1 werden Vorrichtungen zur Erfassung der Stützlast auf die Anhängerkugelkupplung vorgestellt, wobei das Wägesystem in der Anhängerkugelkupplung selbst integriert ist, und nicht auf dem Anhänger. In der WO 2016046205 A1 wird eine herkömmliche Kugelkopfkupplung mit verschiedenen Sensoren versehen, die die Verformung der Kugelkopfkupplung durch eine Stützlast (eine in vertikaler Richtung wirkende Last), eine Zuglast (eine in Längsrichtung wirkende Last) oder eine seitlich angreifende Last in mehreren Richtungen messen, und daraus den Wert der entsprechenden Kräfte ableiten. Die Ableitung der einwirkenden Kräfte erfolgt also indirekt, basierend auf der Kenntnis des mechanischen Verhaltens des Kupplungsteils unter Druck und Spannung. Das mechanische Verhalten der (meistens metallischen) Kupplungsteile verändert sich jedoch im Laufe der Jahre durch Materialermüdung und -verformung aufgrund der wiederholten Ladezyklen, der Vibrationen und der Korrosion. Ein Mangel derartiger Vorrichtungen ist demnach, dass die ermittelten Kraftwerte nach einigen Jahren nicht mehr ganz stimmen könnten. In der Vorrichtung gemäss WO 2015134817 A1 wird die Stützlast direkt durch Einwirkung der Stützkraft auf eine Messzelle ermittelt. Dabei ist die Messzelle direkt unter der Kupplungskugel angeordnet, welche in vertikaler Richtung bewegbar ist und die Stützkraft der Messzelle überträgt. Ein wesentlicher Mangel dieser Vorrichtung ist jedoch, dass die Kräfte nur in einer einzigen Richtung gemessen werden können. Die Messung von Längs- und Querkräfte ist also nicht möglich. In WO 2015134817 A1 and in WO 2016046205 A1 devices for detecting the support load on the trailer ball coupling are presented, the weighing system being integrated in the trailer ball coupling itself, and not on the trailer. In WO 2016046205 A1, a conventional ball head coupling is provided with various sensors that measure the deformation of the ball head coupling by a support load (a load acting in a vertical direction), a tensile load (a load acting in a longitudinal direction) or a laterally acting load in several directions, and derive the value of the corresponding forces from it. The forces acting on it are derived indirectly, based on the knowledge of the mechanical behavior of the coupling part under pressure and tension. However, the mechanical behavior of the (mostly metallic) coupling parts changes over the years due to material fatigue and deformation due to repeated charging cycles, vibrations and corrosion. A shortcoming of such devices is therefore that the determined force values may no longer be entirely correct after a few years. In the device according to WO 2015134817 A1, the support load is determined directly by the action of the support force on a measuring cell. The measuring cell is arranged directly under the coupling ball, which can be moved in the vertical direction and transmits the supporting force of the measuring cell. A major shortcoming of this device, however, is that the forces can only be measured in a single direction. The measurement of longitudinal and transverse forces is therefore not possible.

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

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

[0007] In den Zeichnungen zeigt: Fig 1 Gesamtansicht des Deichselwägesystems Fig 2 Seitenansicht des Deichselwägesystems, im SchnittThe drawings show: FIG. 1 overall view of the drawbar weighing system; FIG. 2 side view of the drawbar weighing system, in section

[0008] Die Figuren stellen mögliche Ausführungsbeispiele dar, welche in der nachfolgenden Beschreibung erläutert werden. The figures represent possible exemplary embodiments which are explained in the following description.

[0009] Das erfindungsgemässe Deichselwägesystem besteht aus einer Halterung 1, einer Messzelle 2 und einer Kupplung 3 (Figuren 1 und 2). Die Kupplung 3 ist mit der Messzelle 2 verbunden und die Messzelle 2 auf der Halterung 1 montiert, so dass die Messzelle 2 das einzige Verbindungselement zwischen der Kupplung 3 und der Halterung 1 bildet. The drawbar weighing system according to the invention consists of a holder 1, a measuring cell 2 and a coupling 3 (Figures 1 and 2). The coupling 3 is connected to the measuring cell 2 and the measuring cell 2 is mounted on the holder 1, so that the measuring cell 2 forms the only connecting element between the coupling 3 and the holder 1.

[0010] Die Halterung 1 dient zur Befestigung des Deichselwägesystems am Zugfahrzeug. In der bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung ist die Halterung im Wesentlichen L-förmig und besteht im Wesentlichen aus zwei Teilen: einer Adapterplatte 11 und einer Grundplatte 12 (Figur 2). Die Adapterplatte 11 weist Mittel zur Befestigung zum Zugfahrzeug auf, beispielsweise durch Verschraubung. Damit das Deichselwägesystem auf bestehende Zugfahrzeuge einfach und schnell nachrüstbar ist, ist es besonders vorteilhaft, wenn die Adapterplatte 11 parallel zur Anhängertraverse des Zugfahrzeugs orientiert ist und das handelsübliche Lochbild mit 4 Schrauben zur Verschraubung mit der Anhängertraverse aufweist. Die Grundplatte 12 ist mit der Adapterplatte 11 fest verbunden und dient zur Befestigung der Messzelle 2. Zur besseren Stabilität der Halterung 1 können in möglichen Ausführungsvarianten der Erfindung Adapterplatte 11 und Grundplatte 12 mit zusätzlichen Verstärkungsplatten 13 verbunden sein (Figur 1). The bracket 1 is used to attach the drawbar weighing system to the towing vehicle. In the preferred embodiment of the invention, the holder is essentially L-shaped and essentially consists of two parts: an adapter plate 11 and a base plate 12 (FIG. 2). The adapter plate 11 has means for fastening to the towing vehicle, for example by screwing. So that the drawbar weighing system can be easily and quickly retrofitted to existing towing vehicles, it is particularly advantageous if the adapter plate 11 is oriented parallel to the trailer traverse of the towing vehicle and has the standard hole pattern with 4 screws for screwing to the trailer traverse. The base plate 12 is firmly connected to the adapter plate 11 and is used to attach the measuring cell 2. To improve the stability of the holder 1, adapter plate 11 and base plate 12 can be connected to additional reinforcement plates 13 in possible embodiments of the invention (FIG. 1).

[0011] Die Messzelle 2 ist auf der Grundplatte 12 der Halterung befestigt, beispielsweise durch Verschraubung, Verschweissen oder jede andere übliche Befestigungsmethode. Die Verschraubung der Messzelle ist bevorzugt, weil dies spätere Wartungen oder den Ersatz der Messzelle 2 erleichtert. Die Messzelle 2 ist eine handelsübliche Messzelle 2 zur Messung mindestens einer Kraft, die mehrere Tonnen betragen kann. Die Messzelle 2 ist bevorzugt für die statische und dynamische Messung von Druck- und Spannungskräften in alle drei Raumrichtungen geeignet, auch während der Fahrt, damit Längskräfte (beispielsweise Zug- und Druckkräfte, die beim Beschleunigen und beim Bremsen entstehen), seitlich einwirkende Querkräfte und die vertikalen Kräfte der Stützlast gemessen werden können. The measuring cell 2 is fastened to the base plate 12 of the holder, for example by screwing, welding or any other conventional fastening method. The screw connection of the measuring cell is preferred because this facilitates subsequent maintenance or the replacement of the measuring cell 2. The measuring cell 2 is a commercially available measuring cell 2 for measuring at least one force, which can amount to several tons. The measuring cell 2 is preferably suitable for the static and dynamic measurement of compressive and tension forces in all three spatial directions, even while driving, so that longitudinal forces (for example tensile and compressive forces that arise when accelerating and braking), lateral forces acting on the side and the vertical forces of the vertical load can be measured.

[0012] Die Kupplung 3 dient zur Kupplung eines Anhängers mit dem Deichselwägesystem. In der bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung besteht die Kupplung 3 aus einem Bolzen 31 und einer Kupplungskugel 32. Für Kupplungen 3 insbesondere im Bereich der Landwirtschaft wird oft nur ein Bolzen 31 ohne Kupplungskugel 32 verwendet. Der Bolzen 31 ist mit der Messzelle 2 fest verbunden. Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Bolzen 31 direkt in der Messzelle 2 verschraubt ist. Wichtig ist, dass die Messzelle 2 sämtliche Kräfte, die der Anhänger auf die Kupplung 3 ausübt, übernimmt. Es müssen also nicht nur die Stützkräfte übernommen und allenfalls gemessen werden, sondern auch Längskräfte und seitlich einwirkende Querkräfte. Die direkte Verschraubung der Kupplung 3 in der Messzelle 2 erlaubt eine vollständige Übertragung sämtlicher Kräfte an die Messzelle 2. The coupling 3 is used to couple a trailer to the drawbar weighing system. In the preferred embodiment of the invention, the coupling 3 consists of a bolt 31 and a coupling ball 32. For couplings 3, particularly in the agricultural sector, often only one bolt 31 without a coupling ball 32 is used. The bolt 31 is firmly connected to the measuring cell 2. It is particularly advantageous if the bolt 31 is screwed directly into the measuring cell 2. It is important that the measuring cell 2 takes over all the forces that the trailer exerts on the coupling 3. So it is not only the supporting forces that have to be taken over and, if necessary, measured, but also longitudinal forces and lateral forces acting on the side. The direct screw connection of the coupling 3 in the measuring cell 2 allows a complete transmission of all forces to the measuring cell 2.

[0013] In einer besonderen Ausführungsvariante der Erfindung ist das Deichselwägesystem zusätzlich mit einem Schutzgehäuse 4 versehen, welches die Messzelle 2 umgibt (Figuren 1 und 2). Das Schutzgehäuse 4 isoliert die Messzelle 2 von der Umgebung und schützt sie somit vor dem Regen, Schmutz und vor Einschlägen. Das Schutzgehäuse 4 dient ausserdem als Sicherheit gegen den Verlust des Anhängers bei einem Bruch der Messzelle 2. In diesem extremen Fall würde die Kupplung 3 im Schutzgehäuse 4 unverändert geführt und mit dem Zugfahrzeug immer noch fest verbunden sein. Wichtig ist jedoch, dass ausser dieser Ausnahmesituation das Schutzgehäuse 4 keine Kräfte zwischen der Kupplung 3 und der Halterung 1 überträgt. Das Schutzgehäuse 4 soll des Weiteren die Bewegung der Kupplung 3 und von allfälligen beweglichen Teilen der Messzelle 2 nicht beeinträchtigen. Dafür ist das Schutzgehäuse 4 um die Messzelle 2 mit genügendem Abstand angeordnet, so dass der Messzelle 2 die erforderliche vertikale, längliche und seitliche Freigängigkeit zur Messung der Längs-, Quer- und Stützkräfte erlaubt wird. In a special embodiment of the invention, the drawbar weighing system is additionally provided with a protective housing 4 which surrounds the measuring cell 2 (Figures 1 and 2). The protective housing 4 isolates the measuring cell 2 from the environment and thus protects it from rain, dirt and impacts. The protective housing 4 also serves as security against the loss of the trailer if the measuring cell 2 breaks. In this extreme case, the coupling 3 would be guided unchanged in the protective housing 4 and still be firmly connected to the towing vehicle. However, it is important that, apart from this exceptional situation, the protective housing 4 does not transmit any forces between the coupling 3 and the holder 1. Furthermore, the protective housing 4 should not impair the movement of the coupling 3 and any moving parts of the measuring cell 2. For this purpose, the protective housing 4 is arranged around the measuring cell 2 at a sufficient distance so that the measuring cell 2 is allowed the necessary vertical, elongated and lateral freedom of movement for measuring the longitudinal, transverse and supporting forces.

[0014] Mit den oben ausgeführten Massnahmen wird ein Deichselwägesystem bereitgestellt, welches auf der Anhängertraverse eines bestehenden Zugfahrzeugs problemlos nachgerüstet werden kann. Das erfindungsgemässe Deichselwägesystem ermöglicht eine Messung der Kräfte auf die Anhängerkupplung in sämtlichen Richtungen, so dass Längskräfte, Querkräfte und die Stützlast statisch und dynamisch ermittelt werden können. With the measures outlined above, a drawbar weighing system is provided which can be easily retrofitted on the trailer cross member of an existing towing vehicle. The drawbar weighing system according to the invention enables the forces on the trailer coupling to be measured in all directions, so that longitudinal forces, transverse forces and the support load can be determined statically and dynamically.

Claims

1. Drawbar weighing system for mounting on a towing vehicle comprising a bracket (1), a connecting element and a coupling (3) which are connected to one another, characterized in that a measuring cell (2) is mounted on the holder (1) and the coupling (3) is connected to the measuring cell (2) so that the measuring cell (2) is the only connecting element between the holder (1) and the coupling (3) forms, and the transmission of all supporting, longitudinal and transverse forces acting on the coupling (3) to the measuring cell (2) is guaranteed.

2. Drawbar weighing system according to claim 1, characterized in that the measuring cell (2) is suitable for measuring supporting, longitudinal and transverse forces in all three spatial directions.

3. Drawbar weighing system according to claim 1, characterized in that the coupling (3) is screwed into the measuring cell (2).

4. Drawbar weighing system according to claim 1, characterized in that the coupling (3) consists of a bolt (31).

5. Drawbar weighing system according to claim 4, characterized in that the coupling (3) additionally has a coupling ball (32) connected to the bolt (31).

6. Drawbar weighing system according to claim 1, characterized in that the measuring cell (2) is surrounded by a protective housing (4).

7. Drawbar weighing system according to claim 6, characterized in that the protective housing (4) is arranged around the measuring cell (2) at a sufficient distance so that the protective housing (4) of the measuring cell (2) allows the necessary vertical, elongated and lateral freedom of movement for measuring the longitudinal, transverse and supporting forces.

8. Drawbar weighing system according to claim 6, characterized in that the protective housing (4) ensures the connection between the bracket (1) and the coupling (3) in the event of a breakage or other mechanical defect in the measuring cell (2).

9. Drawbar weighing system according to claim 1, characterized in that the measuring cell (2) is firmly screwed to the bracket (1).