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Die Erfindung betrifft ein Steckkupplungssystem zum Verbinden eines ziehenden und eines gezogenen Fahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und ein Kupplungssystem zum Verbinden eines ziehenden und eines gezogenen Fahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 8. Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Kupplungseinheit für das ziehende und eine Kupplungseinheit für das gezogene Fahrzeug.
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Beispiele für ziehende Fahrzeuge sind Zugfahrzeuge eines Sattelzugs oder Motorwagen eines Gliederzugs sowie Wechselbrücken-LKWs. Beispiele für gezogene Fahrzeuge sind dementsprechend Auflieger eines Sattelzugs, Anhänger eines Gliederzugs und Wechselbrücken.
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Ein Zugfahrzeug und ein Auflieger bilden einen Sattelzug, bei dem das Kupplungssystem eine auf dem Zugfahrzeug angeordnete Sattelkupplung und einen an der Unterseite des Aufliegers befindlichen, mit der Sattelkupplung in Eingriff bringbaren und verriegelbaren Königszapfen aufweist. Die Sattelkupplungsplatte ist zum Ankuppeln des Aufliegers üblicherweise mit einer in Fahrtrichtung keilförmig zulaufenden Einfahröffnung ausgebildet, wobei die Einfahröffnung einen freien Bauraum mit mindestens einer Bauraumtiefe aufweist, die ein Ein- und Ausfahren des Königszapfens in die Sattelkupplung gewährleistet. Während des Ankuppelns gleitet der Auflieger hinsichtlich seiner vertikalen Ausrichtung auf der Oberfläche der Sattelkupplungsplatte. Die seitliche Führung wird über den Königszapfen gewährleistet, der während des Ankuppelns in der Einfahröffnung bis zum Erreichen seiner Verriegelungsposition zwangsgeführt ist. Hieraus ergibt sich, dass in die Einfahröffnung keine Bauteile hineinragen dürfen. Die Einfahröffnung wird nach unten durch die Länge des Königszapfens begrenzt. Unterhalb der Einfahröffnung befindliche Bauteile, wie beispielsweise Verstärkungsrippen, können dann beim An- und Abkuppeln des Aufliegers nicht mehr vom Königszapfen erfasst werden.
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Analog dazu bilden ein Motorwagen und ein Anhänger einen Gliederzug, bei dem das Kupplungssystem zur mechanischen Verbindung eine dem Motorwagen zugeordnete Anhängekupplung oder Bolzenkupplung mit Fangmaul und eine dem Anhänger zugeordnete Deichsel mit Zugöse aufweist.
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Zu dem Kupplungssystem gehört jeweils auch ein Steckkupplungssystem. Steckkupplungssysteme sind in unterschiedlichen Ausführungen bekannt. Über Steckkupplungssysteme werden insbesondere elektrische Leistung und Druckluft übertragen. In jüngster Zeit kommt aber durch umfassendere Sicherheitssysteme, Rekuperation von Bremsenergie und (Teil-)Automatisierung auch ein zunehmender Datenaustausch zwischen ziehendem Fahrzeug und gezogenem Fahrzeug hinzu. Im einfachsten Fall handelt es sich bei dem Steckkupplungssystem um einen Stecker und eine Steckerbuchse, die jeweils an mehr oder weniger elastischen Leitungen befestigt sind. Aus Sicherheitsgründen wird üblicherweise am ziehenden Fahrzeug das stromführende Ende des Steckkupplungssystems als Steckerbuchse ausgeführt. Je nach technischem Absicherungskonzept kann jedoch auch eine Umkehrung des Prinzips, mit Platzierung der Steckdose am gezogenen Fahrzeug und des Steckers am ziehenden Fahrzeug sinnvoll sein. Nach dem Ankuppeln des gezogenen an das ziehende Fahrzeug müssen noch die Versorgungsleitungen miteinander verbunden werden, was üblicherweise vom Fahrer von Hand vorgenommen wird. Vor dem Abkuppeln des gezogenen Fahrzeugs ist das Steckkupplungssystem wieder zu trennen. Wenn dieses versehentlich vergessen wird, kommt es zu einem Auseinanderreißen des Steckkupplungssystems oder der Versorgungsleitungen.
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Es sind daher bereits Bestrebungen unternommen worden, das Verbinden und Trennen der Steckkupplungssysteme einerseits zu automatisieren und andererseits sicherer zu machen. Bei der Entwicklung derartiger Systeme werden grundsätzlich zwei unterschiedliche Wege beschritten.
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Zunächst einmal existieren Steckkupplungssysteme, bei denen mit Hilfe eines Antriebes eine Verbindung zwischen den Versorgungsleitungen hergestellt wird. Ein derartiges aktives System wird beispielsweise in der
DE 101 55 056 A1 beschrieben. Das bekannte Steckkupplungssystem umfasst eine Steckerbuchse, die verschiebbar in einer Sattelkupplung angeordnet ist und über ihren Antrieb in einen aufliegerseitigen Stecker verfahren werden kann. Um Beschädigungen der Steckerbuchse zu vermeiden, werden diese Systeme bevorzugt mit einer Sensorik ausgestattet, die das Vorhandensein eines Aufliegers erkennt und gegebenenfalls eine fälschlicherweise ausgefahrene Steckerbuchse zurückfährt, bevor es während des Ankuppelns oder Auskuppelns des Aufliegers zu Beschädigungen an dem Steckkupplungssystem kommt.
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Alternativ zu diesen technisch aufwendigen Steckkupplungssystemen mit verfahrbaren Komponenten des Steckkupplungssystems existieren Bemühungen, die Verbindung der Versorgungsleitungen mit Hilfe eines ortsfest angebrachten Steckers bzw. einer ortsfest angebrachten Steckerbuchse zu realisieren. Derartige passive Systeme werden in den nachfolgenden Druckschriften beschrieben.
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Die
US 5,060,964 offenbart eine Sattelkupplung, bei der die Kontakte im Endbereich der Sattelkupplungshörner beidseitig der Einführöffnung ortsfest angeordnet sind. Diese wirken mit ebenfalls ortsfesten Kontakten auf der Unterseite des Aufliegers zusammen. Eine Relativbewegung zwischen den zugfahrzeugseitigen und aufliegerseitigen Kontakten wird durch eine auf einem drehbaren Sockel gelagerte Sattelkupplung vermieden. Eine derartige Sattelkupplung, bei der die Kraftübertragung zwischen Zugfahrzeug und Auflieger punktförmig über den drehbaren Sockel in den Leiterrahmen des Zugfahrzeuges abgeleitet wird, lässt sich bei den heutigen Zugfahrzeugen kaum ohne erhebliche Änderungen in Form von Versteifungen am Zugfahrzeug installieren. Darüber hinaus wird die Bauhöhe der Sattelkupplung zusätzlich erheblich vergrößert, was auf keine Akzeptanz bei den Fahrzeugbauern und Spediteuren stößt, da bei einer vorgegebenen maximalen Fahrzeughöhe das Ladevolumen verkleinert wird. Darüber hinaus hat sich in der Praxis gezeigt, dass die Kontakte aufgrund ihrer exponierten Position im Endbereich der Sattelkupplungshörner beim Ankuppeln durch einen nicht exakt in der Einfahröffnung befindlichen Königszapfen häufig beschädigt werden und dadurch das gesamte Steckkupplungssystem nicht mehr genutzt werden kann.
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Einen anderen Stand der Technik bildet die
DE-OS 20 39 340 mit einer automatischen Elektrik-Luftkupplung, die zusammenwirkend mit einer vollautomatischen Sattelkupplung das An- und Abkuppeln des Aufliegers eines Sattelzuges ermöglicht, ohne dass der Fahrer das Fahrerhaus zu verlassen braucht. Die automatische Elektrik-Luftkupplung ist durch ein zweiteiliges, den Königszapfen umgreifendes Kupplungsstück realisiert, welches an seiner Stirnseite Kontaktstellen aufweist, die beim Ankuppeln des Aufliegers mit Kontaktstellen im vorderen Verschlussbereich der Sattelkupplung zusammenwirken. Das Kupplungsstück ist als eine einen Stecker aufweisende Steckvorrichtung mit einem Tragelement ausgebildet, wobei das Tragelement Mittel zum schwenkbaren Anbringen um den Königszapfen aufweist. Der wesentliche Nachteil dieses Systems liegt in der hohen mechanischen Belastung des Kupplungsstückes, das durch eine Vielzahl von in Längsrichtung verlaufende Bohrungen zur Durchführung der Kabel bzw. der Druckluftleitungen zusätzlich geschwächt ist. Ein weiteres großes Problem stellt das betriebssichere Kontaktieren des Kupplungsstückes mit der Sattelkupplung in dem mit Schmierfett versehenen Verschlussbereich dar, da das Schmierfett die Kontakte verschmutzt und ein Stromfluss nicht immer gewährbar ist.
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Verschmutze oder korrodierte Kontakte sind auch für die Datenübertragung nachteilig, wo sie zu einer verminderten oder fehlerhaften Datenübertragung bis hin zum vollständigen Abbruch jeglicher Datenkommunikation zwischen Zugfahrzeug und Auflieger führen können. Da der Fahrer bei automatischen Systemen weder Stecker noch Steckerbuchse in der Hand hält, ist er weniger geneigt, diese zu reinigen. Dadurch ist die Verschmutzung gerade bei automatischen Systemen ein noch größeres Problem.
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Eine Möglichkeit, dieses Problem zu umgehend, sind drahtlose Funksysteme. Aus der
DE 10 2012 004 440 A1 ist beispielsweise eine Vorrichtung zur Steuerung des Rangiervorgangs eines Fahrzeuggespanns bekannt geworden. Dort wird die Verwendung eines WLAN-Systems für die Kommunikation zwischen einem Steuergerät des Zugfahrzeugs und einem Steuergerät des Anhängerfahrzeugs vorgeschlagen.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, eine störungsfreie Kommunikation zwischen ziehendem Fahrzeug und gezogenem Fahrzeug zu ermöglichen.
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Die Aufgabe wird durch ein Steckkupplungssystem zum Verbinden eines ziehenden Fahrzeugs und eines gezogenen Fahrzeugs gelöst, das wahlweise eine einen Stecker aufweisende Steckvorrichtung für das ziehende Fahrzeug und eine Steckerbuchse, in die der Stecker in dem Betriebszustand einsteckbar ist, für das gezogene Fahrzeug oder umgekehrt aufweist. Das Steckkupplungssystem ist dadurch gekennzeichnet, dass der Stecker und die Steckerbuchse zumindest einen Sender und zumindest einen Empfänger eines kontaktlosen Kommunikationssystems mit geringer Reichweite aufweisen.
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Das Steckkupplungssystem kann sowohl ein automatisch verbindbares wie auch ein manuell verbindbares Steckkupplungssystem sein. Automatisch verbindbare Steckkupplungssysteme gibt es beispielsweise bei Sattelzügen, wo ein Stecker und eine Steckerbuchse vorgesehen werden, die beim Ankuppelvorgang von Zugfahrzeug und Auflieger automatisch ineinander gesteckt werden. Alternativ hierzu gibt es auch manuell verbindbare Steckkupplungssysteme, bei denen der Fahrer nach dem mechanischen Ankuppelvorgang von Königszapfen und Sattelkupplung einen Stecker in eine komplementäre Steckerbuchse steckt.
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Die Aufgabe wird auch durch ein Kupplungssystem zum Verbinden eines ziehenden Fahrzeugs und eines gezogenen Fahrzeugs mit einer Kupplungseinheit für das ziehende und einer Kupplungseinheit für das gezogene Fahrzeug gelöst, wobei die Kupplungseinheit für das gezogene Fahrzeug wenigstens eine erste mechanische Kupplungseinrichtung und die Kupplungseinheit für das ziehende Fahrzeug wenigstens eine in einem Betriebszustand mit der ersten mechanischen Kupplungseinrichtung zusammenwirkende zweite mechanische Kupplungseinrichtung umfasst und wobei wahlweise die Kupplungseinheit für das gezogene Fahrzeug wenigstens eine einen Stecker aufweisende Steckvorrichtung umfasst und die Kupplungseinheit für das ziehende Fahrzeug wenigstens eine an der zweiten mechanische Kupplungseinrichtung angeordnete und zu dem Stecker komplementäre Steckerbuchse umfasst, in die der Stecker in dem Betriebszustand einsteckbar ist, oder umgekehrt. Das Kupplungssystem ist dadurch gekennzeichnet, dass der Stecker und die Steckerbuchse zumindest einen Sender und zumindest einen Empfänger eines kontaktlosen Kommunikationssystems mit geringer Reichweite aufweisen.
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Das ziehende Fahrzeug ist bevorzugt ein Zugfahrzeug und das gezogene Fahrzeug ein Auflieger eines Sattelzugs. Alternativ kann das ziehende Fahrzeug ein Motorwagen und das gezogene Fahrzeug ein Anhänger eines Gliederzugs sein. Ebenso kann das ziehende Fahrzeug ein Wechselbrücken-LKW und das gezogene Fahrzeug eine Wechselbrücke sein. Demnach wird die Kupplungseinheit für das ziehende Fahrzeug hierin auch je nach beschriebener Ausführungsform als eine zugfahrzeugseitige, motorwagenseitige oder Wechselbrücken-LKWseitige Kupplungseinheit bezeichnet und die Kupplungseinheit für das gezogene Fahrzeug als aufliegerseitige, anhängerseitige oder wechselbrückenseitige Kupplungseinheit bezeichnet.
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Ist das ziehende Fahrzeug ein Zugfahrzeug und das gezogene Fahrzeug ein Auflieger eines Sattelzugs, dann weist die Kupplungseinheit für das ziehende Fahrzeug bevorzugt eine Sattelkupplung und die Kupplungseinheit für das gezogene Fahrzeug einen Königszapfen auf.
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Ist das ziehende Fahrzeug ein Motorwagen und das gezogene Fahrzeug ein Anhänger eines Gliederzugs, dann weist die Kupplungseinheit bevorzugt eine Anhängerkupplung und die Kupplungseinheit für das gezogene Fahrzeug eine Deichsel auf.
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Wesentliche Vorteile der erfindungsgemäßen Systeme und bevorzugte Ausführungsformen davon werden nachfolgend teilweise lediglich anhand eines Sattelzuges mit einem Zugfahrzeug und einem Auflieger beschrieben. Die gleichen Vorteile lassen sich auch durch entsprechende, ebenfalls bevorzugte Ausführungsformen für einen Motorwagen mit Anhänger (Gliederzug) und ein Wechselbrückensystem mit LKW und Wechselbrücke erzielen. Die mit Bezug auf das Steckkupplungssystem beschriebenen Weiterbildungen, insbesondere solche, die auf den Stecker und/oder die Steckerbuchse und/oder das Kommunikationssystem bezogen sind, lassen sich auch auf das erfindungsgemäße Kupplungssystems übertragen. Die mit Bezug auf das Kupplungssystems beschriebenen Weiterbildungen, insbesondere solche, die auf den Stecker und/oder die Steckerbuchse und/oder das Kommunikationssystem bezogen sind, lassen sich - sofern möglich - auch auf das erfindungsgemäße Steckkupplungssystem übertragen.
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Die Steckvorrichtung ist bevorzugt um den Königszapfen schwenkbar gelagert.
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Die Steckvorrichtung und die Steckerbuchse werden wie oben beschrieben gemeinsam als Steckkupplungssystem bezeichnet. Das Steckkupplungssystem ist zum Verbinden von Leitungen zwischen dem ziehenden Fahrzeug und dem gezogenen Fahrzeug geeignet. Die Leitungen können Versorgungsleitungen z.B. für Energie oder Druckluft aber auch Datenübertragungsleitungen sein.
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Kontaktlose Kommunikationssysteme mit geringer Reichweite bieten bei der Anwendung in einem Steckkupplungssystem wesentliche Vorteile. Kontaktlose Systeme sind nämlich weniger anfällig gegen Verschmutzung als kontaktbehaftete Systeme und können besser gegen Korrosion geschützt werden, da sie keine metallische Oberfläche haben müssen. In einem Steckkupplungssystem mit einem Stecker und einer Steckerbuchse ist es zudem möglich, Sender und Empfänger so anzuordnen, dass sie insbesondere in eingestecktem Zustand nicht von außen zugänglich sind. Auf diese Weise können Sender und Empfänger insbesondere während der Fahrt der Fahrzeuge vor Umwelteinflüssen geschützt werden, wodurch eine störungsarme oder sogar störungsfreie Kommunikation zwischen ziehendem Fahrzeug und gezogenem Fahrzeug ermöglicht wird.
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Die geringe Reichweite ist darüber hinaus für den Einsatz in Sattelzügen und anderen Gespannen (Gliederzug, Wechselbrücke mit LKW, etc.) besonders vorteilhaft gegenüber Kommunikationssystemen mit großer Reichweite. Sind nämlich mehrere Gespanne eng nebeneinander angeordnet, wie es auf Parkplätzen häufig der Fall ist, so können sich Kommunikationssysteme mit großer Reichweite gegenseitig beeinflussen oder stören. Dies wird durch die Verwendung eines Kommunikationssystems mit geringer Reichweite verhindert. Unter einer geringen Reichweite wird insbesondere eine Reichweite von < 1 m, bevorzugt < 0,5 m, besonders bevorzugt < 0,01 m, verstanden, wobei mit der Reichweite die maximale Reichweite, die unter optimalen Bedingungen erreichbar ist, gemeint ist. Je geringer die Reichweite des Kommunikationssystems ist, umso geringer ist die Wahrscheinlichkeit, dass es zu einer Störung des Systems kommt. Allerdings darf die Reichweite auch nicht zu gering sein, insbesondere dann nicht, wenn Sender und Empfänger nicht aneinander liegen, sondern einen Abstand zwischen ihnen besteht. Die Reichweite des Kommunikationssystems ist daher bevorzugt > 0,1 mm, insbesondere > 1 mm.
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Ein Vorteil des Kommunikationssystems liegt darin, dass aufgrund der kurzen Reichweite große Signalmengen sicher übertragbar sind ohne nennenswerte Störeinflüsse von außen.
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Die geringe Störanfälligkeit des erfindungsgemäßen Kupplungssystems ergibt sich auch durch die Besonderheit, dass Stecker und Steckerbuchse in zusammengestecktem Zustand (Betriebszustand) eine vordefinierte Steckposition einnehmen. Durch die Dimensionierung und Ausgestaltung des Steckers und der Steckerbuchse ist es somit möglich, Sender und Empfänger des Kommunikationssystems exakt zueinander auszurichten. Darüber hinaus bleiben Stecker und Steckerbuchse auch bei Erschütterungen des Gespanns in der Regel in dem Betriebszustand ohne dass es zu einer wesentlichen Veränderung ihrer Positionen zueinander kommt. Auch dies führt zu einer geringen Störanfälligkeit.
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Das Kommunikationssystem ist bevorzugt so ausgestattet, dass Signale und/oder Energie in kleinerem Umfang, insbesondere durch Induktion, drahtlos übertragen werden können.
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Vorteilhafterweise umfasst die Sattelkupplung eine Sattelkupplungsplatte, die eine in Fahrtrichtung keilförmig zulaufende Einfahröffnung aufweist, wobei die Einfahröffnung aus einem freien Bauraum mit mindestens einer Bauraumtiefe ausgebildet ist, die ein Ein- und Ausfahren des Königszapfens in die Sattelkupplung gewährleistet.
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Das Kommunikationssystem verwendet bevorzugt eine der folgenden Technologien:
- - Radio-Frequency Identification (RFID)
- - Near Field Communication (NFC)
- - Bluetooth Low Energy (BLE)
- - Optische Signalübertragung
- - Funktechnik (mit geringer Reichweite).
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Diese Technologien erfüllen zwei wesentliche Aspekte des Kommunikationssystems, nämlich einerseits eine geringe Reichweite und andererseits hohe Datenraten, die für moderne Sattelzüge und dergleichen gewünscht sind. Kommunikationssysteme mit einer großen Reichweite, wie beispielsweise WLAN, können beispielsweise dazu führen, dass bei zwei Sattelzügen, die einen geringen Abstand zueinander haben, das Zugfahrzeug des einen Sattelzugs den Auflieger des anderen Sattelzugs beeinflusst. Dies stellt ein Sicherheitsrisiko dar.
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Auch das Risiko einer bewussten Beeinflussung der Signale oder die Entnahme von Daten durch dritte kann dadurch gemindert werden, was zu einer Erhöhung der Datensicherheit beitragen kann.
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Zur optischen Signalübertragung weist das Kommunikationssystem bevorzugt zumindest einen Lichtwellenleiter, insbesondere je einen für das ziehende Fahrzeugs und einen für das gezogene Fahrzeug, als Sender und Empfänger auf.
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Im Rahmen der Erfindung können als Sender und Empfänger auch Bauteile (Transceiver) verwendet werden, die beide Funktionen (Senden und Empfangen) erfüllen können.
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Für eine Kommunikation in eine Richtung - also entweder von dem ziehenden Fahrzeug zu dem gezogenen Fahrzeug oder anders herum - ist es ausreichend, wenn nur ein Sender und nur ein Empfänger vorgesehen sind. Wenn der Sender Teil der Kupplungseinheit des ziehenden Fahrzeugs ist, so ist dann nur die Kommunikation von dem ziehenden Fahrzeug zu dem gezogenen Fahrzeug möglich. Die Kupplungseinheit des gezogenen Fahrzeugs weist dann den Empfänger auf. Im umgekehrten Fall weist die Kupplungseinheit des gezogenen Fahrzeugs den Sender und die Kupplungseinheit des ziehenden Fahrzeugs den Empfänger auf.
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Soll eine Kommunikation in beide Richtungen möglich sein, so weisen sowohl die Kupplungseinheit des ziehenden Fahrzeugs wie auch die Kupplungseinheit des gezogenen Fahrzeugs je mindestens einen Sender und mindestens einen Empfänger oder aber ein Bauteil, das beide Funktionen erfüllen kann, auf.
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Statt einem Sender können jeweils auch mehrere Sender auf einer Seite verwendet werden, beispielsweise um die Datenrate zu erhöhen oder um eine Redundanz zu schaffen. Das gleiche gilt auch bezüglich der Empfänger auf der anderen Seite.
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Hinsichtlich der Kupplungseinheit mit dem Stecker ist der zumindest eine Sender oder der zumindest eine Empfänger bevorzugt an und/oder in zumindest einem Führungspin und/oder zumindest einem Blindpin und/oder einem Steckerkörper des Steckers, insbesondere im Bereich oder an einer Stirnseite des Steckerkörpers, angeordnet.
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Hinsichtlich der Kupplungseinheit mit der Steckerbuchse ist der zumindest eine Sender oder der zumindest eine Empfänger an und/oder in zumindest einer Pinaufnahme, insbesondere einer Blindbohrung, und/oder einem Buchsenkörper, insbesondere im Bereich oder an einer Stirnseite des Buchsenkörpers, der Steckerbuchse angeordnet.
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Blindpin und Blindbohrung haben neben der Aufnahme des Senders und/oder des Empfängers keine weitere Funktion.
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Die Pins sind im Betriebszustand jeweils in einer Pinaufnahme angeordnet. Dabei weisen Pin und Pinaufnahme bevorzugt entweder gar keinen oder nur einen geringen Abstand zueinander auf. Pin und Pinaufnahme sind somit gut geeignet, um Sender und Empfänger des Kommunikationssystems aufzunehmen. Bevorzugt ist zwischen dem Blindpin und der Pinaufnahme in dem Betriebszustand ein Zwischenraum, insbesondere ein Ringraum, vorhanden. Dadurch gibt es weniger mechanische Störeinflüsse wie Reibung und Verschleiß.
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Grundsätzlich ist es auch möglich, dass die Pins an der Steckerbuchse und die Pinaufnahmen Teil des Steckers sind.
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Steckerkörper und Buchsenkörper weisen im Betriebszustand ebenfalls keinen oder nur einen geringen Abstand zueinander auf, wobei sie jeweils mit ihren Stirnseiten zueinander ausgerichtet sind und bevorzugt an ihren Stirnseiten einander berühren. Aufgrund des geringen oder nicht vorhandenen Abstands sind auch diese Körper zur Aufnahme von Sender und Empfänger gut geeignet.
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Der Steckerkörper und/oder der Buchsenkörper weist vorteilhafterweise eine Aufnahme für den Sender oder den Empfänger auf. Die Aufnahme ist bevorzugt im Bereich der jeweiligen Stirnseite vorgesehen und von außen zugänglich. Der wesentliche Vorteil dieser Anordnung besteht darin, dass im Betriebszustand kein Material des jeweiligen Körpers zwischen Sender und Empfänger vorhanden ist, sodass die Übertragungsleistung nicht von dem jeweiligen Körper beeinträchtigt wird.
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Die Steckerbuchse ist bevorzugt an der Sattelkupplung ortsfest unterhalb der Einfahröffnung angeordnet.
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Unter ortsfest wird dabei eine antriebslose Lagerung der Steckerbuchse verstanden, das heißt ohne eine Möglichkeit des Verfahrens, um einen Kontakt zum Stecker herzustellen. Im Falle eines Sattelzugs resultiert aus der Anordnung der Steckerbuchse unmittelbar an der Sattelkupplung unterhalb der Einfahröffnung der Vorteil, dass die Sattelkupplung sehr niedrig bauend ausgeführt werden kann, da die Steckerbuchse mit der Sattelkupplung bei einer vertikalen Abwinklung zwischen Zugfahrzeug und Auflieger um die Lagerung der Sattelkupplung mitschwenkt. Dieses wäre bei einer ortsfest an dem Zugfahrzeug angeordneten Steckerbuchse nicht möglich. Bei einem Anbringen der Steckerbuchse an dem Zugfahrzeug unterhalb der Sattelkupplung müsste ein Sicherheitsabstand zwischen Sattelkupplung und Steckerbuchse entsprechend dem Schwenkwinkel der Sattelkupplung eingehalten werden, was zu einer erhöhten Position der Sattelkupplung auf dem Zugfahrzeug führen würde. Dieses ginge zu Lasten des Ladevolumens und wäre kaum hinzunehmen.
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Die Steckerbuchse befindet sich darüber hinaus in einem geschützten Bereich, da die Einfahröffnung oberhalb der Steckerbuchse eine größere Bauraumtiefe aufweist als die Länge des Königszapfens und es daher nicht zu einer Kollision mit dem Königszapfen kommen kann. In Richtung des Aufliegers kann die Sattelkupplungsplatte die Steckerbuchse überragen, so dass auch bei einem zu niedrig stehenden Auflieger und einem Anstoßen an diesen, keine Beschädigungen an der Steckerbuchse entstehen.
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Das vertikale Niveau des an der Steckvorrichtung befindlichen Steckers ist im Wesentlichen durch die Position der Steckerbuchse vorgegeben und befindet sich, da die Steckerbuchse in eingekuppeltem Zustand des Aufliegers unter der durch die Länge des Königszapfens vorgegebenen Einfahröffnung angeordnet ist, ebenfalls unterhalb des Königszapfens.
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Da sich der in der Sattelkupplung verriegelte Königszapfen nicht mehr in der Einfahröffnung befindet, ergibt sich aus der Position der Steckerbuchse unterhalb der Einfahrposition, dass der Stecker bezüglich des Königszapfens aufliegerseitig angeordnet und in verriegelter Position des Königszapfens unterhalb des Königszapfens in die Steckerbuchse eingefahren ist.
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Insgesamt wird durch die ortsfeste Anordnung der Steckerbuchse somit sichergestellt, dass der Betriebszustand bei jedem Kuppelvorgang von Auflieger und Zugfahrzeug hergestellt wird. Dies ist für die Funktionsfähigkeit der Kommunikationseinrichtung aufgrund ihrer geringen Reichweite von entscheidender Bedeutung.
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Vorzugsweise umfasst das Steckkupplungssystem zumindest ein an dem ziehenden Fahrzeug und/oder an dem gezogenen Fahrzeug angeordnetes Steuergerät, welches mit einem Sensor zum Erfassen des Verriegelungszustandes zumindest einer der mechanischen Kupplungseinrichtungen, beispielsweise der Sattelkupplung, verbunden ist. Hierdurch wird es beispielsweise möglich, zusammen mit einer fernbedienbaren Sattelkupplung, das An- und Abkuppeln aus dem Führerhaus des Zugfahrzeuges vorzunehmen. Das Steuergerät ist ein Beispiel für eine Einrichtung, die mit dem Sender und/oder dem Empfänger des ziehenden Fahrzeugs und/oder des gezogenen Fahrzeugs verbunden werden und im Betriebszustand Daten über das Kommunikationssystem versenden oder empfangen kann.
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Günstigerweise sind der Stecker und/oder die Steckerbuchse zumindest teilweise aus Kunststoff gefertigt. Eine Kunststoffbauweise ist insbesondere in Zusammenhang mit dem Kommunikationssystem mit geringer Reichweite von Vorteil, da Kunststoff die Datenübertragung des Kommunikationssystems nicht stört. Dies ist beispielsweise bei Metall anders. Außerdem verringert die Kunststoffbauweise bei elektrischen Versorgungsleitungen den Aufwand einer elektrischen Isolierung von anderen elektrisch leitenden Fahrzeugteilen. Darüber hinaus ist das Steckkupplungssystem permanenten Witterungseinflüssen und im Winter zusätzlich Streusalz ausgesetzt, wodurch korrosionsbedingt erhebliche Schäden an dem Steckkupplungssystem entstehen könnten. Aufgrund der Fertigung aus Kunststoff werden jedoch Korrosionsprobleme weitgehend ausgeschlossen.
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In einer günstigen Ausführungsform ist die Steckerbuchse mit einer Einstecköffnung in Fahrtrichtung ausgerichtet.
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Die Aufgabe der Erfindung wird auch durch eine Kupplungseinheit für ein ziehendes Fahrzeug mit einer zweiten mechanische Kupplungseinrichtung, insbesondere einer Sattelkupplung oder einer Anhängerkupplung mit oder ohne Fangmaul, und einer an der zweiten mechanischen Kupplungseinrichtung angeordneten Steckerbuchse gelöst. Die Kupplungseinheit für ein ziehendes Fahrzeug ist dadurch gekennzeichnet, dass die Steckerbuchse zumindest einen Sender und/oder zumindest einen Empfänger eines kontaktlosen Kommunikationssystems mit geringer Reichweite aufweist.
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Die Kupplungseinheit für ein ziehendes Fahrzeug ist für ein Kupplungssystem gemäß den obigen Ausführungen geeignet. Die oben beschriebenen vorteilhaften Weiterbildungen des Kupplungssystems können auch bei der Kupplungseinheit für ein ziehendes Fahrzeug verwirklicht werden.
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Bevorzugt weist die Sattelkupplung eine Sattelkupplungsplatte, die eine in Fahrtrichtung keilförmig zulaufende Einfahröffnung aufweist, auf, wobei die Einfahröffnung aus einem freien Bauraum mit mindestens einer Bauraumtiefe ausgebildet ist.
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Für den Fall der Anhängekupplung ist der Stecker bevorzugt in der Nähe der Anhängekupplung platziert, vorzugsweise oberhalb des Fangmaules der Kupplung.
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Die Aufgabe der Erfindung wird auch durch eine Kupplungseinheit für ein gezogenes Fahrzeug mit einer ersten mechanischen Kupplungseinrichtung, insbesondere einem Königszapfen oder einer Deichsel, und einer an der ersten mechanischen Kupplungseinrichtung angeordneten, einen Stecker aufweisenden Steckvorrichtung gelöst. Die Kupplungseinheit für ein gezogenes Fahrzeug ist dadurch gekennzeichnet, dass der Stecker zumindest einen Sender und/oder zumindest einen Empfänger eines kontaktlosen Kommunikationssystems mit geringer Reichweite aufweist.
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Die Kupplungseinheit für ein gezogenes Fahrzeug ist für ein Kupplungssystem gemäß den obigen Ausführungen geeignet. Die oben beschriebenen vorteilhaften Weiterbildungen des Kupplungssystems können auch bei der Kupplungseinheit für ein gezogenes Fahrzeug verwirklicht werden.
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Zum besseren Verständnis wird die Erfindung anhand der Figuren erläutert. Dabei zeigen die
- 1: einen Sattelzug mit einem erfindungsgemäßen Kupplungssystem gemäß einer ersten Ausführungsform in einer Seitenansicht;
- 2: das erfindungsgemäße Kupplungssystem gemäß 1 in einer Draufsicht;
- 3: das erfindungsgemäße Kupplungssystem gemäß 1 in einer Seitenansicht in einem Bereitschaftszustand;
- 4: das erfindungsgemäße Kupplungssystem gemäß 1 in einer Seitenansicht im Betriebszustand;
- 5: eine Steckerbuchse für das erfindungsgemäße Kupplungssystem der 1 in einer perspektivischen Ansicht;
- 6: einen Stecker für das erfindungsgemäße Kupplungssystem der 1 in einer perspektivischen Ansicht;
- 7: einen schematischen Ausschnitt eines Steckers und einer Steckerbuchse gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Steckkupplungssystems;
- 8: einen schematischen Ausschnitt eines Steckers und einer Steckerbuchse gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Steckkupplungssystems;
- 9: einen schematischen Ausschnitt eines Steckers und einer Steckerbuchse gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Steckkupplungssystems.
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1 zeigt einen Sattelzug 11 mit einem Zugfahrzeug 12 und einem Auflieger 13. Der Sattelzug 11 weist ein Kupplungssystem 14 mit einer zugfahrzeugseitigen Kupplungseinheit 15 mit einer Sattelkupplung 1 und einer Steckerbuchse 9 sowie einer aufliegerseitigen Kupplungseinheit 16 mit einem Königszapfen 2 und einer Steckvorrichtung 4 mit einem Stecker 3 auf. Stecker 3 und Steckerbuchse 9 sind zueinander komplementär. Der Stecker 3 kann also mit der Steckerbuchse 9 gekoppelt werden. Die Steckvorrichtung 4 und die Steckerbuchse 9 bilden gemeinsam ein Steckkupplungssystem 17.
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Das Zugfahrzeug 12 weist ein Steuergerät 10 auf, das mit der Steckerbuchse 9 mittels einer Leitung 8 verbunden ist. Zwischen Steckerbuchse 9 und Steuergerät 10 ist somit eine Datenübertragung möglich. Das Steuergerät 10 ist zusätzlich mit Sensoren (nicht dargestellt) verbunden, die erfassen, ob bei einem Koppeln des Aufliegers 13 und des Zugfahrzeugs 12 der Betriebszustand erreicht wurde.
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Der Auflieger 13 weist ein Steuergerät 18 auf, das durch eine Leitung 19 mit dem Stecker 3 der Steckvorrichtung 4 verbunden ist. Die Leitung 19 ermöglicht eine Datenübertragung zwischen Stecker 3 und Steuergerät 18. Das Steuergerät 18 kann mit verschiedenen Elementen des Aufliegers verbunden sein, so beispielsweise mit der Signalanlage, Bremsaktuatoren oder Sensoren.
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In der 1 sind Zugfahrzeug 12 und Auflieger 13 in Bereitschaftszustand. In diesem Zustand befindet sich der Königszapfen 2 außerhalb der Sattelkupplung 1 und ist mit dieser nicht gekoppelt. Auch Stecker 3 und Steckerbuchse 9 sind in dem Bereitschaftszustand nicht miteinander gekoppelt.
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Zum Koppeln der Kupplungseinheiten 15, 16 fährt das Zugfahrzeug 12 entgegen der normalen Fahrtrichtung 6 auf den Auflieger 13 zu. Der Königszapfen 2 gelangt dabei in eine in 2 dargestellte Einfahröffnung 7 der zugfahrzeugseitigen Kupplungseinheit 15.
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Die 3 und 4 zeigen den Kupplungsvorgang. In 3 befinden sich Zugfahrzeug 12 und Auflieger 13 ähnlich wie in 1 in einem Bereitschaftszustand. Zugfahrzeug und Auflieger 13 sind nur teilweise dargestellt. Der Auflieger weist eine Trägereinheit 20 auf, an der der Königszapfen 2 und die Steckvorrichtung 4 angeordnet sind. Der Königszapfen 2 befindet sich bereits teilweise in der Einfahröffnung 7, ist jedoch noch nicht mit der Sattelkupplung 1 gekoppelt.
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Die Sattelkupplung 1 weist eine Basis 21 auf, auf der eine Sattelkupplungsplatte 5 mit der Einfahröffnung 7 angeordnet ist. Die Steckerbuchse 9 ist an einem schwenkbaren Träger 22 angeordnet, der an der Sattelkupplungsplatte 5 unterhalb der Einfahröffnung 7 angeordnet ist.
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Stecker 3 und Steckerbuchse 9 sind in 3 nicht miteinander gekoppelt. Um von dem Bereitschaftszustand in den Betriebszustand zu gelangen wird das Zugfahrzeug 12 wie oben beschrieben entgegen der Fahrtrichtung 6 bewegt. In 4 befinden sich Zugfahrzeug 12 und Auflieger 13 in dem Betriebszustand. Der Königszapfen 2 (dort nicht sichtbar) ist mit der Sattelkupplung 1 gekoppelt. Auch Stecker 3 und Steckerbuchse 9 sind miteinander gekoppelt.
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5 zeigt eine Steckerbuchse 9 für das Kupplungssystem 14. Die Steckerbuchse 9 weist einen im Wesentlichen quaderförmigen Buchsenkörper 23 mit einer Stirnfläche 24 auf. Von der Stirnfläche 24 her weist die Steckerbuchse 9 eine Vielzahl von Pinaufnahmen auf, nämlich zwei Pneumatikbohrungen 25, drei Blindbohrungen 26 und mehrere Leitungsbohrungen 27 auf. Bei den Pneumatikbohrungen 25 handelt es sich um Anschlusselemente für eine pneumatische Verbindung zwischen Zugfahrzeug 12 und Auflieger 13. Die Blindbohrungen 26 unterstützen den Kuppelvorgang mechanisch. Die Leitungsbohrungen 27 sind innerhalb des Buchsenkörpers 23 jeweils mit einer Leitung (nicht dargestellt) verbunden und weisen jeweils wenigstens ein Kontaktelement (nicht dargestellt) auf, das eine Übertragung elektrischer Leistung und/oder eine Datenübertragung ermöglicht.
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6 zeigt einen Stecker 3 für das Kupplungssystem 14. Der Stecker 3 weist einen im Wesentlichen quaderförmigen Steckerkörper 28 mit einer Stirnfläche 29 auf. Die Stirnflächen 24, 29 der Steckerbuchse 9 und des Steckers 3 sind bei bestimmungsgemäßem Gebrauch einander zugewandt und liegen im Betriebszustand aneinander.
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Von der Stirnfläche 29 abstehend weist der Stecker 3 eine Vielzahl von Pins auf, nämlich zwei Pneumatikpins 30, drei Führungspins 31 und mehrere Leitungspins 32. Die Pneumatikpins 30 stellen im Betriebszustand eine pneumatische Verbindung zu den Pneumatikbohrungen 25 her. Die Führungspins 31 greifen schon während des Kuppelvorgangs zwischen Zugfahrzeug 12 und Auflieger 13 in die Blindbohrungen 26 der Steckerbuchse 9 ein und unterstützen dadurch den weiteren Kuppelvorgang.
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Die Leitungspins 32 weisen jeweils wenigstens ein Kontaktelement auf. Die Kontaktelemente sind jeweils mit einer Leitung verbunden, die beispielsweise mit dem Steuergerät 18 des Aufliegers verbunden sind. Im Betriebszustand sind die Leitungspins 32 in den Leitungsbohrungen 27 der Steckerbuchse 9 angeordnet und die Kontaktelemente in den Leitungsbohrungen 27 stehen mit den Kontaktelementen der Leitungspins 32 in leitendem Kontakt. Auf diese Weise wird eine Leitung zwischen Zugfahrzeug 12 und Auflieger 13 ermöglicht.
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Die Blindbohrungen 26 und die Führungspins 31 weisen mehrere Sender und Empfänger (hier nicht dargestellt) eines Kommunikationssystems mit geringer Reichweite auf. Die Sender und Empfänger sind innerhalb des jeweiligen Materials und nicht auf der Oberfläche angeordnet, weshalb sie in den 5 und 6 nicht sichtbar sind. Wenn Stecker 3 und Steckerbuchse 9 im Betriebszustand mit ihren Stirnflächen 24, 29 aneinander liegen, ist ein hinreichend kleiner Abstand zwischen den Sendern und Empfängern hergestellt und eine Datenübertragung zwischen diesen möglich. Die Gefahr einer Störung der Datenübertragung ist gering. Die Sender und Empfänger sind vor Verschmutzung und mechanischen Einflüssen geschützt. Wird die Reichweite der Sender und Empfänger so gewählt, dass sie kleiner ist als der Abstand benachbarter Sender bzw. benachbarter Empfänger in der Steckerbuchse 9 bzw. innerhalb des Steckers 3 zueinander, ist auch eine Beeinflussung der Sender untereinander ausgeschlossen.
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Die 7, 8 und 9 zeigen verschiedene Ausführungsformen eines Steckkupplungssystems in schematischer Form und nur ausschnittsweise. Dargestellt ist jeweils ein Stecker 3 und eine Steckerbuchse 9.
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In 7 weist der Stecker 3 einen Blindpin 33 auf, der von einer Stirnfläche 29 des Steckers 3 senkrecht absteht. In dem Blindpin 33 ist ein Sender 34 für ein Kommunikationssystem mit geringer Reichweite angeordnet. Der Sender 34 ist an eine Leitung 35 angeschlossen und ansonsten vollständig von dem Material des Steckers 3 umgeben. Der Blindpin 33 hat mit Ausnahme der Aufnahme des Senders 34 keine Funktion.
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Die Steckbuchse 9 weist eine Pinaufnahme in Form einer Blindbohrungen 26 für den Blindpin 33 auf. Um die Blindbohrungen 27 herum ist ein kreisringförmiger Empfänger 36 des Kommunikationssystems angeordnet. Der Empfänger 36 ist an eine Leitung 37 angeschlossen und ansonsten vollständig von dem Material der Steckerbuchse 9 umgeben. Sender 34 und Empfänger 36 sind derart ausgebildet, dass eine Datenübertragung zwischen ihnen möglich ist.
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Sowohl der Sender 34 als auch der Empfänger 36 sind durch das Material des Steckers 3 bzw. der Steckerbuchse 9 vor Umwelteinflüssen geschützt, sodass dauerhaft eine störungsfreie Datenübertragung zwischen Sender 34 und Empfänger 36 sichergestellt ist.
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Bei der Ausführungsform gemäß 8 weist der Stecker 3 erneut einen Blindpin 33 auf. Der Blindpin 33 weist hier an einer Stirnseite 38 eine taschenartige Aufnahme 39 auf, in der ein Sender 34 angeordnet ist. Der Sender 34 ist mit einer Leitung 35 verbunden. Bei dieser Ausführungsform ist der Sender 34 nicht vollständig von dem Material des Steckers 3 umschlossen, sondern von außen zugänglich.
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Die korrespondierende Steckerbuchse 9 weist eine Blindbohrung 26 für den Blindpin 33 auf. Am Grund 40 der Blindbohrung 26 ist ein Empfänger 36 angeordnet, der mit einer Leitung 37 verbunden ist. Der Empfänger 36 ist wie der Sender 34 von außen zugänglich. Bei dieser Ausführungsform ist demnach zwischen Sender 34 und Empfänger 36 kein Material des Steckers 3 oder der Steckerbuchse 9 vorhanden, was zu einer besseren Übertragungsqualität führt.
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Bei der Ausführungsform gemäß 9 weisen sowohl der Stecker 3 als auch die Steckerbuchse 9 jeweils einen Sender 34 und einen Empfänger 36 auf.
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Der Stecker 3 weist erneut einen Blindpin 33 und zusätzlich an seiner Stirnfläche 29 eine Aufnahme 39 auf. In dem Blindpin 33 ist der Sender 34 und an dem Grund 40 der Aufnahme 39 ist der Empfänger 36 angeordnet. Sender 34 und Empfänger 36 sind jeweils mit einer Leitung 35 verbunden.
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Die Steckerbuchse 9 weist eine Blindbohrung 26 für den Blindpin 33 auf. In Steckrichtung hinter der Blindbohrung 26 ist der Empfänger 36 angeordnet, der mit dem Sender 34 des Steckers 3 zusammenwirkt, um eine Datenübertragung zu ermöglichen. In der Stirnfläche 24 der Steckerbuchse 9 ist zudem eine Aufnahme 39 mit einem Grund 40 angeordnet. Auf dem Grund 40 ist der Sender 34 angeordnet, der eine Datenübertragung an den Empfänger 36 des Steckers 3 ermöglicht. Der Sender 34 und der Empfänger 36 der Steckerbuchse 9 sind jeweils mit einer Leitung 37 verbunden.
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Die vier Beispiele zeigen nur einen Ausschnitt aus einer Vielzahl von Anordnungsmöglichkeiten für den oder die Sender und den oder die Empfänger innerhalb des Steckers und der Steckerbuchse des erfindungsgemäßen Kupplungssystems.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Sattelkupplung
- 2
- Königszapfen
- 3
- Stecker
- 4
- Steckvorrichtung
- 5
- Sattelkupplungsplatte
- 6
- Fahrtrichtung Zugfahrzeug
- 7
- Einfahröffnung
- 8
- Leitung
- 9
- Steckerbuchse
- 10
- Steuergerät
- 11
- Sattelzug
- 12
- Zugfahrzeug
- 13
- Auflieger
- 14
- Kupplungssystem
- 15
- zugfahrzeugseitige Kupplungseinheit
- 16
- aufliegerseitige Kupplungseinheit
- 17
- Steckkupplungssystem
- 18
- Steuergerät
- 19
- Leitung
- 20
- Trägereinheit
- 21
- Basis
- 22
- Träger
- 23
- Buchsenkörper
- 24
- Stirnfläche
- 25
- Pneumatikbohrung
- 26
- Blindbohrung
- 27
- Leitungsbohrung
- 28
- Steckerkörper
- 29
- Stirnfläche
- 30
- Pneumatikpins
- 31
- Führungspins
- 32
- Leitungspins
- 33
- Blindpin
- 34
- Sender
- 35
- Leitung
- 36
- Empfänger
- 37
- Leitung
- 38
- Stirnseite
- 39
- Aufnahme
- 40
- Grund
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10155056 A1 [0007]
- US 5060964 [0009]
- DE 2039340 [0010]
- DE 102012004440 A1 [0012]