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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Sattelzug mit einer Zugmaschine und einem Auflieger. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Steuerverbindung zwischen der Zugmaschine und dem Auflieger.
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Ein Sattelzug umfasst eine Zugmaschine und einen Auflieger. Die Zugmaschine umfasst eine Sattelkupplungsplatte und der Auflieger umfasst einen Königszapfen, der dazu eingerichtet ist, in die Sattelkupplungsplatte einzugreifen. Der Sattelzug kann mit einem Steuersystem ausgerüstet sein, das beispielsweise eine Anzahl Sensoren und/oder Aktuatoren umfassen kann, von denen einige an der Zugmaschine und einige am Auflieger angebracht sein können.
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Bordnetze der Zugmaschine und des Aufliegers können mittels einer flexiblen Leitung miteinander verbunden werden, die zwischen der Zugmaschine und dem Auflieger verläuft. Allerdings kann ein Aufwand für die Handhabung einer solchen Leitung groß sein. Beispielsweise kann die Leitung nicht im Rahmen eines automatischen Koppel- oder Abkoppelvorgangs zwischen der Zugmaschine und dem Auflieger verbunden bzw. getrennt werden.
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Zur Übermittlung von Informationen zwischen Komponenten des Steuersystems werden üblicherweise elektrische Leitungen verwendet. Sind viele Komponenten vorgesehen, kann die Länge installierter Leitungen jedoch groß werden. Außerdem kann die Informationsübertragung auf den Leitungen gestört werden, beispielsweise durch ein elektromagnetisches Feld am Sattelzug. Eine Leitung kann eine Abschirmung umfassen, über die Ausgleichsströme fließen können, die eine der Komponenten beschädigen können.
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Es wurde vorgeschlagen, die Zugmaschine mittels Radiowellen mit dem Auflieger zu verbinden. Es hat sich jedoch gezeigt, dass eine radiobasierte Übertragung erheblichen Störungen ausgesetzt sein kann und dass eine Bandbreite nicht für alle Zwecke der Informationsübertragung zwischen der Zugmaschine und dem Auflieger ausreichen kann.
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US 2019 217831 A1 betrifft ein Steuersystem, das eine Zugmaschine und einen Auflieger überspannt.
US 2020 338941 A1 schlägt ein weiteres Steuersystem an Bord eines Sattelzugs vor.
WO 2019 169013 A1 zeigt eine drahtlose Informationsübertragung zwischen einer Zugmaschine und einem Auflieger.
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Eine Aufgabe der Erfindung besteht in der Bereitstellung einer verbesserten Technik zur Übermittlung von Informationen zwischen einer Zugmaschine und einem Auflieger. Die Erfindung löst diese Aufgabe mittels der Gegenstände der unabhängigen Ansprüche. Unteransprüche geben bevorzugte Ausführungsformen wieder.
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Ein Sattelzug umfasst eine Zugmaschine und einen Auflieger. Die Zugmaschine umfasst eine Sattelkupplungsplatte und der Auflieger umfasst einen Königszapfen, der dazu eingerichtet ist, in die Sattelkupplungsplatte einzugreifen. Der Sattelzug ist bevorzugt als Nutzfahrzeug ausgelegt und dazu eingerichtet, Waren oder andere Gegenstände über größere Entfernungen zu transportieren. Dazu kann der Sattelzug ein Straßennetz befahren. Der Auflieger kann abgestützt und die Zugmaschine vom Auflieger getrennt werden.
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Nach einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine Steuerverbindung zur Übermittelung von Informationen zwischen der Zugmaschine und dem Auflieger eine zwischen der Zugmaschine und dem Auflieger verlaufende Übertragungsstrecke; wobei die Übertragungsstrecke im Bereich der Sattelkupplungsplatte angebracht ist; und wobei Informationen auf der Übertragungsstrecke mittels Licht übertragen werden.
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Es wurde erkannt, dass Informationen zwischen der Zugmaschine und dem Auflieger vorteilhaft optisch übertragen werden können. Eine Empfindlichkeit der Übertragungsstrecke gegenüber elektromagnetischen Einflüssen kann sehr gering sein. Auch umgekehrt kann elektromagnetische Störung anderer Komponenten im Bereich der Übertragungsstrecke gering sein. Eine Bandbreite kann hingegen groß sein. Da sich optische Übertragungen in verschiedenen Richtungen gegenseitig nicht beeinflussen, kann eine bidirektionale Übertragung mit einer doppelt so großen Bandbreite wie eine unidirektionale Übertragung auf der Strecke realisiert werden. Über die Übertragungsstrecke kann kein elektrischer Strom fließen, sodass eine galvanische Trennung von Komponenten, die mit der Übertragungsstrecke verbunden sind, erhalten bleiben kann.
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Die Übertragungsstrecke kann einen Spalt zwischen der Zugmaschine und dem Auflieger überbrücken. Im Spalt kann sich Luft befinden und der Spalt kann einen Luftspalt umfassen. Die Übertragungsstrecke kann hergestellt bzw. geschlossen werden, indem der Spalt ausreichend klein gemacht wird, insbesondere durch Annähern der Zugmaschine an den Auflieger bzw. eines an der Zugmaschine angebrachten ersten optischen Elements an ein am Auflieger angebrachtes zweites optisches Element. Im fahrbereiten Zustand des Sattelzugs kann die Übertragungsstrecke beispielsweise einige Millimeter überbrücken oder auch kürzer als ein Millimeter sein. Die Übertragungsstrecke kann zwischen den beiden optischen Elementen aufgespannt sein.
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Die Zugmaschine kann mit dem Auflieger einen horizontalen Knickwinkel durch den Königszapfen einschließen. Der Knickwinkel kann variabel sein und insbesondere beim Fahren des Sattelzugs verändert werden. Während einer Geradeausfahrt ist mit nur einer geringen Variation zu rechnen; bei Kurvenfahrt und insbesondere beim Rangieren kann der Knickwinkel jedoch relativ große Werte annehmen. In einer Ausführungsform kann der Knickwinkel zwischen der Zugmaschine und dem Auflieger in einem Bereich von ± 90° liegen.
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Der Königszapfen kann auch einen horizontalen Knickwinkel zwischen der Zugmaschine und dem Auflieger erlauben, wobei der horizontale Knickwinkel üblicherweise in einem kleineren Bereich von beispielsweise ± 20° liegt. Dazu kann an der Zugmaschine eine Sattelplatte angebracht sein, die um eine Achse schwenkbar ist, die sich horizontal und quer zu einer Fahrtrichtung der Zugmaschine erstreckt. Ein vorderes Ende des Aufliegers kann auf der Sattelplatte ruhen. Umfasst die Sattelplatte einen Verriegelungsmechanismus für den Königszapfen, so kann auch von einer Sattelkupplungsplatte gesprochen werden.
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In einer Ausführungsform verläuft die Übertragungsstrecke koaxial zum Königszapfen. Dazu kann in einen gewöhnlichen Königszapfen eine koaxiale Bohrung eingebracht werden, durch die die Übertragungsstrecke verläuft. Die Bohrung kann mit einem geringen Durchmesser von ca. 1 mm oder weniger auskommen, sodass der Königszapfen nicht nennenswert strukturell geschwächt werden kann.
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Wenigstens eines der optischen Elemente kann sich auf einem Umfang um den Königszapfen erstrecken. In einer Ausführungsform verläuft die Übertragungsstrecke parallel versetzt zum Königszapfen. In einer anderen Ausführungsform kann die Übertragungsstrecke radial zum Königszapfen verlaufen. Der Weg der Übertragungsstrecke kann so gewählt sein, dass ein Eindringen von Schmutz, Feuchtigkeit oder Fremdkörpern in die Übertragungsstrecke reduziert ist. Dies kann sowohl einen gekoppelten Zustand der Zugmaschine mit dem Auflieger als auch einen entkoppelten Zustand betreffen. In diesem Fall können seitens der Zugmaschine und seitens des Aufliegers unabhängig voneinander Maßnahmen zum Schutz der Übertragungsstrecke getroffen sein.
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Die Übertragungsstrecke kann ein erstes optisches Element zum Aussenden von Licht in den Spalt und ein zweites optisches Element zum Empfangen von Licht aus dem Spalt umfassen. In einer Ausführungsform verbindet die Übertragungsstrecke einen ersten Lichtleiter an Bord der Zugmaschine mit einem zweiten Lichtleiter an Bord des Aufliegers. Komponenten in der Zugmaschine und am Auflieger können rein optisch miteinander verbunden sein. Die Lichtleiter können praktisch beliebig lang sein.
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In einer anderen Ausführungsform umfasst eines der optischen Elemente einen elektro-optischen Wandler oder einen opto-elektrischen Wandler. Die optische Übertragungsstrecke kann so auch sehr kurz sein, ihre Länge kann im Bereich von Zentimetern oder Millimetern liegen.
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Es ist bevorzugt, dass das erste optische Element starr gegenüber der Sattelkupplungsplatte und das zweite optische Element starr gegenüber dem Königszapfen angebracht ist. Weiter bevorzugt umfasst das erste optische Element einen Strahlaufweiter. Insbesondere wenn kohärentes Licht für die Übertragung verwendet werden soll, kann dadurch eine robustere Übertragung über den Spalt realisiert sein.
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In einer weiteren Ausführungsform sind mehrere zueinander parallel verlaufende Übertragungsstrecken vorgesehen. Jeder Übertragungsstrecke können ein erstes und ein zweites optisches Element zugeordnet sein, wie hierin beschrieben ist. Übertragungsrichtungen auf den Übertragungsstrecken können einander entgegen gerichtet sein.
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Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine Zugmaschine eine Sattelkupplungsplatte und ein gegenüber der Sattelkupplungsplatte angebrachtes erstes optisches Element, das dazu eingerichtet ist, Informationen mittels Lichts auszusenden und/oder zu empfangen. Die Zugmaschine ist dazu eingerichtet, zugkraftschlüssig mit einem Auflieger verbunden zu werden und den Auflieger zu ziehen.
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Nach noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Auflieger einen Königszapfen und ein gegenüber dem Königszapfen angebrachtes zweites optisches Element, das dazu eingerichtet ist, Informationen mittels Lichts zu senden und/oder zu empfangen. Der Auflieger ist dazu eingerichtet, zugkraftschlüssig mit einer Zugmaschine verbunden und gezogen zu werden.
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Ein Sattelzug umfasst eine hierin beschriebene Zugmaschine und/oder einen hierin beschriebenen Auflieger.
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Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die beigefügten Figuren genauer beschrieben, in denen:
- 1 einen Sattelzug;
- 2 einen horizontalen Schnitt durch eine Kupplung in einem Sattelzug;
- 3 bis 5 vertikale Schnitte durch eine Kupplung in einem Sattelzug in verschiedenen Ausführungsformen
darstellt.
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1 zeigt einen Sattelzug 100, der eine Zugmaschine 105 und einen Auflieger 110 umfasst. Ein Steuersystem 115 umfasst eine erste Komponente 120, die an Bord der Zugmaschine 105 angebracht ist, und eine zweite Komponente 125, die an Bord des Aufliegers angebracht ist.
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Die Komponenten 120 und 125 sind mittels einer Steuerverbindung 128 kommunikativ miteinander verbunden, wobei die Steuerverbindung 128 eine Übertragungsstrecke 130 umfasst. Zwischen der ersten Komponente 120 und der Übertragungsstrecke 130 kann eine erste Leitung 135 und zwischen der Übertragungsstrecke 130 und der zweiten Komponente 125 eine zweite Leitung 140 vorgesehen sein.
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Die Zugmaschine 105 kann zugkraftschlüssig mit dem Auflieger 110 verbunden werden, wobei die Verbindung beweglich ist und einen horizontalen Knickwinkel und einen vertikalen Knickwinkel erlauben kann. Die Knickwinkel sind jeweils zwischen Längsachsen der Zugmaschine 105 und des Aufliegers 110 eingeschlossen und liegen in einer horizontalen bzw. in einer vertikalen Ebene. Eine unterbrochene Linie deutet eine vertikale Achse 145 an, um die der horizontale Knickwinkel liegt.
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2 zeigt einen horizontalen Schnitt durch eine beispielhafte Kupplung 200 in einem Sattelzug 100. Die Kupplung 200 umfasst eine an der Zugmaschine 105 angebrachte Sattelkupplungsplatte 205 und einen am Auflieger 220 angebrachten Königszapfen 210. Eine vertikale Last des Aufliegers 110 kann auf der Sattelkupplungsplatte 205 liegen.
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Ein horizontales Knicken des Aufliegers 110 bezüglich der Zugmaschine 105 kann durch Drehen des Aufliegers 110 um die Achse 145 ermöglicht sein, wobei der Königszapfen 210 gegenüber der Sattelkupplungsplatte 205 verdreht wird. Ein vertikales Knicken des Aufliegers 110 bezüglich der Zugmaschine 105 kann ermöglicht sein, indem der Königszapfen 210 in einer Aufnahme an der Sattelkupplungsplatte 205 um eine Achse geschwenkt wird, die quer zu einer üblichen Fahrtrichtung der Zugmaschine 105 verläuft. Ein Verriegelungsmechanismus, der eine zugkraftschlüssige Verbindung zum Königszapfen 210 herstellt, kann dabei gegenüber dem Königszapfen 210 verschwenkt werden.
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Die Übertragungsstrecke 130 erstreckt sich senkrecht zur Darstellungsebene zwischen einem ersten optischen Element 215, das gegenüber der Zugmaschine 105 angebracht ist, und einem zweiten optischen Element 220, das gegenüber dem Auflieger 110 angebracht ist. In der dargestellten Ausführungsform verläuft die Übertragungsstrecke 130 parallel versetzt zur Achse 145, also in vertikaler Richtung. In einer anderen Ausführungsform können die optischen Elemente 215, 220 auch vertauscht sein.
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Um eine Übertragung unter verschiedenen horizontalen Knickwinkeln zu erlauben, erstreckt sich eines der optischen Elemente, vorliegend beispielhaft das erste optische Element 215, auf einem Abschnitt eines Umfangs um die Achse 145 bzw. um eine Erstreckungsachse des Königszapfens 210. Das zweite optische Element 220 ist beispielhaft punktförmig ausgeführt. Optional können mehrere zweite optische Elemente 220 auf dem Umfang vorgesehen sein, um unter verschiedenen Knickwinkeln eine optische Übertragung mit dem ersten optischen Element 215 zu realisieren. In noch einer weiteren Ausführungsform kann sich auch das zweite optische Element 220 auf einem Abschnitt des Umfangs erstrecken.
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3 zeigt einen Längsschnitt durch die Kupplung 200 in der Ausführungsform von 2. Es ist zu erkennen, dass die optischen Elemente 215, 220 einander in vertikaler Richtung gegenüber liegen. Die Übertragungsstrecke 130 verläuft parallel zur Achse 145.
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In einer ähnlichen Ausführungsform kann die Übertragungsstrecke 130 auch in horizontaler Richtung verlaufen, insbesondere radial zur Achse 145. Schmutz oder Feuchtigkeit, die in einen Spalt eindringt, den die Übertragungsstrecke 130 überbrückt, kann in diesem Fall leichter von den optischen Elementen 215, 220 ferngehalten sein. Außerdem kann der Schmutz den Spalt durch Einwirkung von Schwerkraft selbst verlassen.
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In einer Erweiterung können mehrere erste Übertragungsstrecken 130 vorgesehen sein, die zueinander versetzt sind. Der Versatz kann in radialer Richtung bestehen, sodass zwei sich optische Elemente 215, 220 in derselben Ebene auf Abschnitten unterschiedlich großer Umfänge um die Achse 145 erstrecken. Der Versatz kann auch in axialer Richtung bestehen, sodass die optischen Elemente 215, 220 auf gleich großen Umfängen an verschiedenen axialen Stellen an der Achse 145 liegen. Eine Mischform, bei der sowohl ein horizontaler als auch ein vertikaler Versatz besteht, ist ebenfalls möglich. Die Übertragungsstrecken 130 können unterschiedlichen Übertragungsrichtungen zwischen der Zugmaschine 105 und dem Auflieger 110 zugeordnet sein.
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4 zeigt eine Kupplung 200 in einer weiteren Ausführungsform. Die Darstellung ist an die von 3 angelehnt. Hier verläuft die Übertragungsstrecke 130 ebenfalls in der Richtung der Achse 145, jedoch nicht parallel versetzt, sondern gerade entlang der Achse 145. Dazu kann der Königszapfen 210 hohl gebohrt sein.
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5 zeigt eine Kupplung 200 in noch einer weiteren Ausführungsform, ebenfalls nach Art der Darstellung von 3. Hier sind außermittig zur Achse 145 zwei parallele, vertikal verlaufende Übertragungsstrecken 130 vorgesehen. Beide Übertragungsstrecken 130 verlaufen parallel zur Achse 145 und innerhalb des Königszapfens 210. Vorliegend sind beide Übertragungsstrecken 130 radial zur Achse 145 versetzt, in einer weiteren Ausführungsform kann auch eine der Übertragungsstrecken 130 mit der Achse 145 fluchten.
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Auch in einer Ausführungsform mit radialer Übertragungsrichtung können mehrere Übertragungsstrecken 130 vorgesehen sein, die dann vertikal versetzt sein können. Optional sind die Übertragungsstrecken 130 dabei auch um die Achse 145 versetzt. Wie bei der Ausführungsform von 2 kann sich wenigstens eines der optischen Elemente 205, 210 auf einem Umfang um die Achse 145 erstrecken.
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Bezugszeichen
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- 100
- Sattelzug
- 105
- Zugmaschine
- 110
- Auflieger
- 115
- Steuersystem
- 120
- erste Komponente
- 125
- zweite Komponente
- 128
- Steuerverbindung
- 130
- Übertragungsstrecke
- 135
- erste Leitung
- 140
- zweite Leitung
- 145
- vertikale Achse
- 200
- Kupplung
- 205
- Sattelkupplungsplatte
- 210
- Königszapfen
- 215
- erstes optisches Element
- 220
- zweites optisches Element
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2019217831 A1 [0006]
- US 2020338941 A1 [0006]
- WO 2019169013 A1 [0006]