DE3617426C1 - Hitching (coupling) device - Google Patents

Hitching (coupling) device

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Ingo Dipl-Ing Ledendecker
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Abstract

The invention relates to a hitching device (12) for motor vehicles and is intended for coupling a trailer to be towed. The hitching device (12) is in this case assigned a device (7-9, 11) for determining an applied load (F) originating from the trailer. The measured values determined are brought to the notice of the vehicle driver via a display (10). It is possible in this way to prevent a permissible applied load from being overshot or undershot without being noticed. <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anhängevorrichtung an einem Kraftfahrzeug gemäß Oberbegriff des Patentanspruches 1.The invention relates to a towing device on a motor vehicle according to the preamble of claim 1.

Anhängevorrichtungen sind im Stand der Technik in vielfältigen Gestaltungsvarian­ ten bekannt (z. B. Deutsche Offenlegungsschriften 27 50 959, 27 53 539 und 29 35 474). Insbesondere bei Anhängevorrichtungen für Personenkraftfahrzeuge sind diese, wie aus den vorstehend erwähnten Druckschriften entnehmbar als Kugelkopf- Anhängevorrichtungen mit einem Kugelkopf und einem Kugelhals ausgeführt, die entweder unmittelbar am hinteren Stoßfänger oder an einem zwischen diesem und der eigentlichen Fahrzeugkarosserie vorgesehenen Querträger befestigt sind.Hitching devices are in the prior art in a variety of designs ten known (e.g. German Offenlegungsschriften 27 50 959, 27 53 539 and 29 35 474). Particularly in the case of towbars for passenger vehicles these, as can be seen from the above-mentioned documents as spherical head Towbars with a spherical head and a spherical neck executed either directly on the rear bumper or on one between them and the actual vehicle body provided cross member are.

Mit Rücksicht auf die erforderliche Betriebssicherheit dürfen solche Anhängevor­ richtungen je nach Fahrzeugtyp, an den sie angebracht werden nur mit einer gewissen Auflagelast belastet werden. Die zulässige Stützlast einer an einem Kraftfahrzeug angebrachten Anhängevorrichtung wird vom Fahrzeughersteller angegeben. Die (maximal zulässige) Auflagelast eines daran angekoppelten Anhängers, beispielsweise eines Wohnwagens ist ebenso bekannt, so daß eigent­ lich eine problemlose Zuordnung möglich sein sollte. Eine Einrichtung zur exakten Feststellung der Auflagelast eines zu ziehenden einachsigen Kraft­ fahrzeuganhängers ist beispielsweise aus der DE-OS 29 38 639 bekannt.With regard to the required operational safety, such appendices may directions with only one depending on the type of vehicle to which they are attached certain bearing load. The permissible vertical load on one Motor vehicle attached hitch is made by the vehicle manufacturer specified. The (maximum permissible) bearing load of a coupled one Trailer, for example, a caravan is also known, so that actually problem-free assignment should be possible. A facility for exact determination of the bearing load of a uniaxial force to be pulled Vehicle trailer is known for example from DE-OS 29 38 639.

Auch die DE-OS 31 44 986 offenbart eine entsprechende Vorrichtung zum Messen der Auflagelast eines einachsigen Anhängers. Diese ist konstruktiv recht aufwendig gestaltet und deren Anbringung an den Anhänger daher mit nicht unwesentlichen Mehrkosten verbunden. Die Handhabung ist umständlich, da der mit dem Fühlerstift ausgestaltete Teil der Meßvorrichtung stets von einer Nichtgebrauchslage in eine Gebrauchslage und umgekehrt überführt werden muß. Andernfalls wäre im Fahrbetrieb eine sichere Kupplung des Anhängers nicht unter allen Umständen zu gewährleisten.DE-OS 31 44 986 also discloses a corresponding device for measuring the Support load of a single-axle trailer. This is very expensive to construct designed and their attachment to the trailer with not insignificant Additional costs connected. The handling is cumbersome, since the one with the feeler pen designed part of the measuring device always from a non-use position in a Use position and vice versa must be transferred. Otherwise it would be in driving mode not guarantee a safe coupling of the trailer under all circumstances.

Grundsätzlich von Nachteil ist beim vorstehend zitierten Stand der Technik jeweils, daß insbesondere die angegebene Anhänger-Auflagelast in Zusammenhang mit der zulässigen und dabei gleichmäßig verteilten Beladung des Anhängers nicht die eigentlichen Verhältnisse beim Fahrbetrieb berücksichtigt. Dabei wird insbesondere nicht berücksichtigt, daß infolge falscher Beladung, Überladung oder einer Ladungsverschiebung während der Fahrt die vorhandene Auflagelast sehr stark ansteigen oder sich auch verringern kann und damit außerhalb eines zu­ lässigen Bereiches zu liegen kommt. Dieses kann sich unter Umständen sehr nach­ haltig auf die Fahreigenschaften des ziehenden Kraftfahrzeuges oder auch auf das Fahrverhalten des gesamten Fahrverbundes auswirken. Beschädigungen an durch diesen Sachverhalt besonders beanspruchten Bauteilen können ebenfalls nicht ausgeschlos­ sen werden. Bei Unterschreitung einer bestimmten Auflagelast ist ggf. eine sichere Kopplung nicht mehr gewährleistet.The prior art cited above is fundamentally disadvantageous each that in particular the trailer load specified in connection with the permissible and evenly distributed loading of the trailer does not take into account the actual conditions when driving. Here is particularly not considered that due to incorrect loading, overloading or a load shift while driving the existing support load  can increase or decrease very sharply and thus outside of one casual area comes to rest. This can be very different on the driving characteristics of the pulling motor vehicle or on the Impact driving behavior of the entire driving network. Damage to this The fact that components are particularly stressed cannot be excluded either will be. If the load falls below a certain level, it may be a safe one Coupling no longer guaranteed.

Davon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einer An­ hängevorrichtung an einem Kraftfahrzeug zum Ankoppeln eines zu ziehenden Anhängers eine Vorrichtung zur Ermittlung der Auflagelast zuzuordnen, die im konstruktiven Aufbau einfach, hinsichtlich der Zuverlässigkeit der mit ihr ermittelten Meßwerte aber optimal ist. Dabei sollen auch sich während der Fahrt infolge von Ladungs­ verschiebungen usw. ergebende Über- oder Unterschreitungen von zulässigen Auflage­ lastbereichen erfaßt und erkannt werden können.Proceeding from this, the present invention is based on the object of an Hanging device on a motor vehicle for coupling a trailer to be towed assign a device for determining the bearing load, which in the constructive Simple construction, with regard to the reliability of the measured values determined with it but is optimal. It should also move while driving due to cargo postponements, etc., exceeding or falling below the permissible conditions load ranges can be detected and recognized.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Anhängevorrichtung gelöst, die durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gekennzeichnet ist.This object is achieved according to the invention with a hitch, which is characterized by the features of claim 1.

An sich ist aus der DE-OS 26 41 534 bereits bekannt, die Meßwerte bei der Messung einer Last oder Belastung mittels einer Rolle, die drehbar auf einer eingesetzten Achse lagert und an deren Umfangsfläche die genannte Last oder Belastung angreift, über eine Anzeige im Fahrerhaus eines Lastfahrzeuges anzuzeigen. Im Zusammen­ hang mit der Lösung der der vorliegenden Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe war eine solche Maßnahme bisher jedoch nicht bekanntgeworden.As such, it is already known from DE-OS 26 41 534 that the measured values during the measurement a load or load by means of a roller that is rotatable on an inserted Axle and supports the load or load on the circumferential surface, via a display in the cab of a truck. Together hang with the solution of the problem underlying the present invention was such a measure has not yet become known.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es in besonders vorteilhafter Weise möglich, die aktuellen Verhältnisse an der Anhängevorrichtung dem Fahrzeug­ führer mitzuteilen, so daß dieser umgehend für Abhilfe sorgen kann. Bereits vor Fahrtantritt kann damit gleichzeitig bei einem angekoppelten Anhänger unmittel­ bar dessen Auflagelast ermittelt werden, so daß auch dadurch Hinweise auf eine falsche Beladung oder eine Überladung des Anhängers gegeben werden, so daß diesem Mißstand abgeholfen werden kann. Selbstverständlich ist es mit dieser Vorgehens­ weise auch möglich, eine in gleicher Weise unerwünschte und eventuell sogar ge­ fährliche zu geringe Belastung der Anhängevorrichtung zu erkennen. Man ist dabei nicht darauf angewiesen, daß der Anhänger selbst mit einer Auflagelast-Meßvor­ richtung ausgestattet sein muß, was bei einfachen und gegebenenfalls auch preis­ werten Anhängern selten der Fall wäre. It is particularly advantageous with the device according to the invention possible, the current conditions on the hitch to the vehicle notify the leader so that he can immediately remedy the situation. Already before You can start driving immediately with a coupled trailer bar the bearing load can be determined, so that this also indicates a incorrect loading or overloading of the trailer are given, so that this Abuse can be remedied. It goes without saying with this procedure wise also possible, in the same way undesirable and possibly even ge detect dangerous, low load on the towbar. One is there does not rely on the trailer itself with a bearing load measuring device direction must be equipped, what with simple and possibly also price valued followers would rarely be the case.  

Die Einrichtung zur Auflagelastermittlung besteht in einer besonders vorteil­ haften Ausführungsform im wesentlichen aus einem Kraftsensor, der an einer Stelle des Kugelhalses angebracht ist, die durch die auftretende Stützlast in besonderer Weise eine Zug- oder Druckbelastung aufgrund von Biegemomenten erfährt. Da der Kugelhals als statisches Bauteil in etwa einen Kragträger darstellt, ist hierfür der Bereich nahe der Befestigungsstelle an einem Querträger oder am Stoßfänger geeignet. Als Kraftsensor kommt dabei zweckmäßigerweise ein Dehnungsmeßstreifen oder ein Halbleitergeber in Frage, die durch den vorgenannten Ort der Anbringung (hinter dem Stoß­ fänger) außerdem vor Verschmutzung, Witterungseinflüssen und ähnlichem geschützt sind. Über eine, die Sensorsignale verarbeitende Elektronik wird die ein zulässiges Maß überschrei­ tende Stützlast mittels einer im Fahrgastraum vorgesehenen Anzeige dem Fahrzeugführer mitgeteilt. Die Anzeige kann dabei digital oder analog erfolgen.The device for determining the bearing load is particularly advantageous stick essentially from a force sensor attached to a Place of the ball neck  is attached, in particular by the vertical load occurring For example, a tensile or compressive load due to bending moments experiences. Because the ball neck as a static component is roughly represents a cantilever, the area is close to this the attachment point on a cross member or on the bumper suitable. Appropriately, a force sensor is used Strain gauges or a semiconductor encoder in question through the aforementioned location of attachment (behind the joint catcher) also against pollution, weather influences and the like are protected. About one, the sensor signals Processing electronics will exceed the permissible level Tending drawbar load provided in the passenger compartment Ad communicated to the driver. The display can done digitally or analog.

Damit der Fahrzeugführer nicht abgelenkt wird, ist es zweck­ mäßig, die tatsächlich vorhandene Stützlast lediglich dann anzeigen zu lassen, wenn vorgegebene Grenzwerte über- oder unterschritten sind. Die Meßwerterfassung sollte zweckmäßiger­ weise bei stehendem Kraftfahrzeug erfolgen, um den Einfluß der aus den fahrdynamischen Schwingungen resultierenden Horizon­ tal- und Vertikalkräfte auszuschalten. Je nach Position des Kugelkopfes und Anbringungsort des Kraftsensors ergeben sich daraus ebenfalls Biegemomente für den Kugelhals im Bereich des Kraftsensors. Hier wäre aber möglicherweise auch eine Optimierung zu erreichen, so daß ggf. auch eine permanente Meßwerterfassung während der Fahrt sinnvoll sein könnte.So that the driver is not distracted, it is useful moderate, the actual existing vertical load only then to be displayed if specified limit values exceed or are below. The acquisition of measured values should be more appropriate as done with the motor vehicle stationary, to influence the horizon resulting from dynamic vehicle vibrations switch off valley and vertical forces. Depending on the position of the Ball head and location of the force sensor result from this also bending moments for the ball neck in the area of the force sensor. But there might also be one here To achieve optimization, so that possibly also a permanent Measured value acquisition while driving could be useful.

Am Anbringungsort des Kraftsensors ist in diesem Bereich der Kugelhals vorzugsweise zu polieren oder eventuell plan zu schleifen, um optimale Meßergebnisse zu erhalten. Zum Schutz des Kraftsensors kann überdies eine Ummantelung vorge­ sehen werden.The location of the force sensor is in this area the ball neck preferably to be polished or possibly flat to grind in order to obtain optimal measurement results. To the Protection of the force sensor can also be provided with a sheathing will see.

Weiterhin wäre denkbar, einen Druck-Sensor zu verwenden und diesen unmittelbar am Kugelkopf anzubringen, so daß die von der Anhängerkupplung übertragene Auflagelast unmittelbar gemessen werden kann. Ebenfalls wäre denkbar, den Druck- oder Kraftsensor an geeigneter Stelle der Anhängerkupplung des Anhängers vorzusehen und über geeignete Leitungsverbindungen die Meßergebnisse wiederum dem Fahrzeugführer zur Kenntnis zu bringen.It would also be conceivable to use a pressure sensor and to attach this directly to the ball head, so that from bearing load transmitted directly to the towbar  can be measured. It would also be conceivable to print or Force sensor at a suitable point on the towbar of the To be provided and via suitable cable connections the measurement results are in turn known to the vehicle driver bring to.

Eine vorteilhafte Ausführungsform ist in der Zeichnung darge­ stellt. Diese zeigt dabei im einzelnen inAn advantageous embodiment is shown in the drawing poses. This shows in detail in

Fig. 1 eine schematisierte Darstellung einer Anhängevor­ richtung mit einem am Kugelhals angebrachten Kraftsensor und in Fig. 1 is a schematic representation of a AnAnhangvor direction with a force sensor attached to the ball neck and in

Fig. 2 ein mögliches Blockschaltbild einer Auswerte­ elektronik. Fig. 2 shows a possible block diagram of an evaluation electronics.

Fig. 1 zeigt ein hinteres Abschlußblech (1) der Fahrzeug­ karosserie eines Personenkraftfahrzeuges. Zwischen diesem und einem Stoßfänger (2) ist ein Querträger (3) vorgesehen, an dem mittels Schweißverbindung (4) ein Kugelhals (5) einer Anhängevorrichtung (12) befestigt ist. Der Kugelhals (5) mündet in einen Kugelkopf (6), an den ein Anhänger angekoppelt wird. Fig. 1 shows a rear end plate ( 1 ) of the vehicle body of a passenger car. Between this and a bumper ( 2 ), a cross member ( 3 ) is provided, to which a ball neck ( 5 ) of a towing device ( 12 ) is attached by means of a welded connection ( 4 ). The ball neck ( 5 ) opens into a ball head ( 6 ) to which a trailer is coupled.

An einem bevorzugten Anbringungsort (A) ist beispielsweise ein Dehnungsmeßstreifen (7) als Kraftsensor am Kugelhals (5) angebracht und ermittelt dabei die sich aufgrund der am Kugelkopf (6) wirkenden Auflagekraft (F) mit dem daraus resultierenden Biegemoment ergebende Druckspannung. Der An­ bringungsort ist dabei nahe des Querträgers (3) und an geschütz­ ter Stelle zwischen Abschlußblech (1) und Stoßfänger (2) vorgesehen. Ein weiterer möglicher Anbringungsort (A′) wäre an der gegenüberliegenden, auf Zug beanspruchten Seite des Kugelhalses (5). Die ermittelten Meßwerte werden mittels Leitung (13) der verarbeitenden Auswerteelektronik zugeführt.At a preferred location (A) , for example, a strain gauge ( 7 ) is attached to the ball neck ( 5 ) as a force sensor and thereby determines the compressive stress resulting from the contact force (F) acting on the ball head ( 6 ) with the resulting bending moment. The place of delivery is near the cross member ( 3 ) and at a protected point between the end plate ( 1 ) and bumper ( 2 ). Another possible location (A ') would be on the opposite, tensile side of the ball neck ( 5 ). The measured values determined are fed to the processing electronics by means of line ( 13 ).

Fig. 2 zeigt ein mögliches Blockschaltbild der Auswerte­ elektronik, wobei die von dem Sensor (Dehnungsmeßstreifen 7) ermittelten Meßwerte über einen Verstärker (8), einen Komparator (9), der die ermittelten Meßwerte mit vorgegebenen Grenzwerten vergleicht, einer sich im Fahrgastraum befindenden Anzeige (10) zugeführt werden. Je nachdem, welche Anzeigeart gewählt wird, kann zwischen Komparator (9) und Anzeige (10) ein A/D-Wandler (11) vorgesehen werden, der eventuelle analoge Meßwerte in digitale Anzeigewerte verwandelt. Fig. 2 shows a possible block diagram of the evaluation electronics, the measured values determined by the sensor (strain gauge 7 ) via an amplifier ( 8 ), a comparator ( 9 ) which compares the measured values with predetermined limit values, a display located in the passenger compartment ( 10 ) can be supplied. Depending on the type of display selected, an A / D converter ( 11 ) can be provided between the comparator ( 9 ) and the display ( 10 ), which converts any analog measured values into digital display values.

Claims (5)

1. Anhängevorrichtung an einem Kraftfahrzeug zum Ankoppeln eines zu ziehenden Anhängers, wobei der, im wesentlichen einen an im Bereich eines hinteren Stoßfängers befestigten Kugelhals mit Kugelkopf umfassenden Anhängevor­ richtung eine Einrichtung zur Ermittlung einer vom Anhänger auf die Anhänge­ vorrichtung einwirkenden Auflagelast (F) zugeordnet ist und die ermittelten Meßwerte über eine Anzeige vermittelt werden, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kraftsensor (7) an durch die Auflagelast (F) stark beanspruchten Bereichen (A, A′) der Anhängevorrichtung (12) an dieser angebracht ist und die ermittelten Meßwerte dem Fahrzeugführer über ein im Fahrgastraum des Kraftfahrzeuges vorgesehene Anzeige (10) zur Kenntnis gebracht werden.1. Hitching device on a motor vehicle for coupling a trailer to be towed, the device essentially being assigned to a device for determining a bearing load acting on the trailer device (F) attached to a ball neck with ball head attached in the region of a rear bumper and the determined measured values are conveyed via a display, characterized in that a force sensor ( 7 ) is attached to areas (A, A ') of the towing device ( 12 ) which are heavily stressed by the bearing load (F) and the determined measured values are attached to the vehicle driver are brought to the attention of a display ( 10 ) provided in the passenger compartment of the motor vehicle. 2. Anhängevorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftsensor (7) am Kugelhals (5) im Bereich der Befestigungsstelle desselben an einem zwischen einem Abschlußblech (1) der Fahrzeugkarosserie und dem Stoßfänger ( 2) verlaufenden Querträger (3) angeordnet ist.2. Towing device according to claim 1, characterized in that the force sensor ( 7 ) on the ball neck ( 5 ) in the region of the fastening point thereof is arranged on a cross member ( 3 ) extending between an end plate ( 1 ) of the vehicle body and the bumper ( 2 ). 3. Anhängevorrichtung nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Kraftsensor ein Dehnungsmeßstreifen (7) vorgesehen ist.3. Towing device according to claim 2, characterized in that a strain gauge ( 7 ) is provided as a force sensor. 4. Anhängevorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Kraftsensor (7) ein am Kugelkopf (6) angeordneter Drucksensor zur unmittelbaren Erfassung der aufliegenden Auflagelast (F) vorgesehen ist. 4. A towing device according to claim 1, characterized in that a pressure sensor arranged on the ball head ( 6 ) is provided as the force sensor ( 7 ) for the direct detection of the resting load (F) . 5. Anhängevorrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Ermittlung und Anzeige der Auflagelast (F) im wesentlichen einen als Dehnungsmeßstreifen oder Halbleitergeber ausgeführten Sensor (7), einen die ermittelten Meßwerte verstärkenden Verstärker (8), einen die Meßwerte mit vorgegebenen Grenz­ werten vergleichenden Komparator (9) sowie eine im Fahrgastraum anzu­ ordnende Anzeige (10) umfaßt, wobei über einen wahlweise zuschaltbaren A/D-Wandler (11) eine digitale Anzeige erfolgen kann.5. A towing device according to one or more of the preceding claims, characterized in that the device for determining and displaying the bearing load (F) is essentially a sensor ( 7 ) designed as a strain gauge or semiconductor sensor, and an amplifier ( 8 ) amplifying the measured values obtained the measured values with predetermined limit values comparing comparator ( 9 ) and a display to be arranged in the passenger compartment ( 10 ), wherein a digital display can take place via an optionally switchable A / D converter ( 11 ).
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