Kraftsensor - Wie werden Kräfte an Anhängerkupplungen gemessen

Zugmaschinen in allen Varianten haben die Aufgabe die angehängten Lasten zu ziehen. Von der Lokomotive im Bahnbereich über PKWs bis hin zu LKWs gibt es Anwendungen in denen eine Zugmaschine einen angehängten Auflieger, Wohnwagen oder Anhänger zieht.

Die Gefahr einer Überlastung der Anhängerkupplung

Verschiedene gesetzliche Anforderungen haben in der Vergangenheit dazu geführt dass die Hersteller von Anhängerkupplungen oder Ankuppelsystemen sicherstellen dass die angehängten Lasten nicht zu einer Überlastung führen. Eine Überlastung einer Anhängerkupplung kann entweder durch eine ständige kleine Überlastung oder durch kurze starke Überlastungen zu Ermüdungs-erscheinungen im Material führen. Diese Ermüdungserscheinungen stellen eine Gefahr für andere Verkehrsteilnehmer dar, wenn z.B. der Anhänger auf der Autobahn sich selbständig macht, weil die Kupplung gebrochen ist, oder der Trailer eines LKW sich ruckartig löst und bei schneller Fahrt der Fahrer die Kontrolle über sein Fahrzeug verliert. Um diesen möglichen Unfällen vorzubeugen ist es erforderlich bereits während der Entwicklung dieser Kupplungssysteme darauf zu achten, dass diese so dimensioniert sind, dass ein entsprechender Sicherheitsfaktor in der Belastbarkeit eingeplant ist. Die Angaben zum Sicherheitsfaktor sind für den Anwender wichtige Richtlinien die zwingend einzuhalten sind. Für den Anwender ist es allerdings recht schwer im Alltäglichen Gebrauch festzustellen ob er die Anforderungen überschritten hat, da in der Regel keine Möglichkeit vorhanden ist dies zu kontrollieren. Für Polizeikontrollen ist es heute ein Ding der Unmöglichkeit bei einer Kontrolle eine Überladung sicherzustellen.

Eine neue Technologie tritt in Kraft

Für den LKW Bereich tritt daher bald eine neue gesetzliche Vorschrift in Kraft die den Polizeibeamten ermöglicht bei einer Kontrolle die jeweilige Achslast durch ein On Board System aubzulesen und entsprechend zu beurteilen ob das System überladen ist. Die Kontrolle der Einhaltung durch staatliche Organe ist das eine, dem Anwender eine Möglichkeit zu schaffen dies auch selbst zu tun ist das andere. Einige Hersteller von Kupplungen und Kupplungssystemen sind aus diesem Grund seit einiger Zeit dabei eine gewisse Intelligenz in ihre bisher rein mechanischen Systeme zu bringen. Eine Intelligenz die in der Lage ist gewisse Lastsituationen der Anhänger-kupplungen oder Kupplungssysteme zu erfassen und entsprechende Reaktionen auszulösen. Die Lastsituation an einer Anhängerkupplung kann unterschiedliche Formen annehmen. So führt z.B. eine reine Überladung des Anhängers zu einem Biegemoment auf der Trägerachse der Anhängerkupplung. Diese statische Belastung ist relativ einfach zu erfassen. Schwieriger wird es dann wenn zu der statischen Belastung evtl. noch dynamische Belastungen während der Fahrt hinzukommen. Ein Auto mit einem Anhänger der über eine Bodenerhöhung fährt, führt dazu dass die Schwingungen zu einer Wechselbelastung führen welche die statischen Belastungen mehrfach übersteigt. Auch können bestimmte Aufbauten z.B. Fahrradträger dazu führen dass zu der statischen Belastung in der Z-Richtung noch ein Torsionsmoment kommt.

Wie trägt die Lasterfassung dazu bei?

Die Informationen der direkten Lasterfassung können dazu verwendet werden den Anwender zu warnen und ihn darauf hinzuweisen, dass er sein System an der Grenze des zulässigen betreibt oder sogar darüber hinaus. Diese Information kann sogar dazu genutzt werden, dass das Auto sich bei einer Überladung nicht starten lässt oder sogar die Höchstgeschwindigkeit begrenzt. Neben den Sicherheitsfaktoren kann diese Last- oder Lastprofilmessung im Güterverkehr auch dazu genutzt werden um die tatsächlich bewegten Lasten zu erfassen und zu plausibilisieren welche Waren aktuell vorhanden sind, oder sogar zu detektieren wie sich die Last der Waren verändert haben. Betreiber könnten so aufgrund der Gewichts-information ihre Abrechnungen mit ihren Kunden gestalten die dann in Zukunft nach Gewicht welches bewegt wird bezahlen. Die Hersteller der Kupplungen haben mit der Möglichkeit einer intelligenten Anhängerkupplung ganz neue Möglichkeiten einen Beitrag für sicherere Straßen mitzugestalten.

Was bietet die Firma Magnetic Sense in diesem Bereich?

Die Firma Magnetic Sense hat mit ihren magnetisch induktiven Drehmoment- und Kraftsensoren die Möglichkeit kundenspezifische Produkte zu entwickeln, die sich in verschiedenen Formen in die bestehenden Anhängerkupplungen integrieren lassen und so in der Lage sind Lasten in verschiedenen Formen und Zuständen zu erfassen und diese Information ihren Kunden zur Verfügung zu stellen. Zusätzlich zu der Lasterfassung gibt es noch die Möglichkeit mit dem einzigartigen Winkelsensor der Firma Magnetic Sense den Winkel des Anhängers zum Fahrzeug zu bestimmen und mit dieser zusätzlichen Information eine Einparkhilfe für Anhänger zu realisieren oder die Fahrdynamik von Autos mit einem Anhänger zu verbessern. Auch kann mit der zusätzlichen Winkelinformation ein Anhänger der ins Schlingern gekommen ist erkannt werden und automatische Fahrmanöver im Auto steuern um das Schlingern zu unterbinden.

UNSERE KRAFTSENSOREN

Kraftsensoren (oder auch Kraftaufnehmer genannt) messen verschiedene Kräfte, die auf ein Objekt wirken. Dazu gehören Biege-, und Axialkräfte (Zug- und Druckkräfte).

In industriellen Anwendungen z.B im Berg- und Tunnelbau können axiale Belastungskräfte (Zug- und Druckkräfte) auf einen Träger oder eine Welle wirken. Basierend auf den magnetischen Active Torque Prinzipien, kann unsere Sensortechnologie diese Kräfte präzise und berührungslos messen. Der Kraftsensor funktioniert mit jedem beliebigen ferromagnetischen Testobjekt (zum Beispiel: Vollwelle, Hohlrohr). Das Sensormodul wird auf dem ferromagnetischen Testobjekt montiert, bei dem die Messungen (z.B. Axialkraft) vorgenommen werden sollen. Im Inneren emittiert das Sensormodul ein magnetisches Wechselfeld, das die Oberfläche des Testobjekts durchdringt. Die mechanischen Kräfte, die auf das Testobjekt wirken, beeinflussen das magnetische Wechselfeld und dessen Eigenschaften. Diese Veränderungen werden durch das Sensorelement erfasst und für die Verarbeitung in der Sensorelektronik weitergegeben. Anschließend wird ausgegeben wie viel Kraft auf das Objekt wirkt.

VORTEILE DER MAGNETIC SENSE KRAFTSENSOREN

Kontaktlos


Kontaktlose Messung durch Magnetische Wechselwirkung

Schnell


Hohe Signalbandbreiten möglich

Robust


Unempfindlich auf Überlast da der Sensor nicht im Kraftfluss ist

Klein


Integration des Kraftsensors auch in kleinsten Bauraum

Wiederverwendbar


Modularer Baukasten für verschiedene Anwendungen

Temperaturresistent


Großer Temperaturbereich durch geeignete Komponenten

Zuverlässig


Hohe Langzeitstabilität

Präzise


Insensitiv auf Störeinflüsse

ANWENDUNGEN DER MAGNETIC SENSE KRAFTSENSOREN

Wir bieten Ihrem Unternehmen die optimale Lösung für Ihre Anwendung.
Kraftmessung im Automobil
Lasterfassung in Gelenken und Wellen bei LKW- und Automobilanwendungen. Durch die Montage des Sensors auf der Achse kann bei einem LKW die Achslast gemessen und an eine Steuerung übermittelt werden. Durch die Integration in Lenkungen können auch Lenkkräfte und Quereinflüsse auf Lenkungen gemessen werden.

Automobil

Kraftmessung in der Wiegetechnik
Die Kraftmessung für Schwerlastanwendungen ist ideal geeignet für das Sensorprinzip. Durch die richtige Auslegung des Sensors in der Anwendung können hochgenaue Wagen für LKW oder andere Schwerlastgüter entwickelt werden.

Wiegetechnik

Kraftmessung in der Hebetechnik
Durch die Integration des Sensors an Seilwinden, Abstützzylindern oder anderen Stellen welche bei Kränen die entstehenden Kräfte aufnehmen, können genaue Messungen zur Statik und Lastauslegung gemacht werden. Die Informationen können dazu verwendet werden um Sicherheitsabschaltungen auszulösen und damit den Anwender vor Unfällen zu schützen.

Wiegetechnik

Kraftmessung in der Hydraulik
In Hydraulikzylinder können durch den Kraftsensor die entstehenden Kräfte gemessen werden und z.B. dafür verwendet werden eine Kraftregelung in der Hydrauliksteuerung zu implementieren.

Hydraulik

Kraftsensor

TECHNISCHE ZAHLEN DES KRAFTSENSORS

Sampelrate

1kHz

Durch eine hohe systeminterne Signalbandbreite mit bis zu 1.000 Messungen pro Sekunde eignet sich der Active Kraftsensor ideal für dynamische Anwendungen.

min. Temp.

-40

Unser Kraftsensor ist bei kalten Temperaturen bis -40 C° problemlos einsetzbar.

max. Temp.

+105

Die im Sensormodul eingesetzten Komponenten sind auf eine Maximale Temperatur von 105°C qualifiziert.

Genauigkeit

2% FS

Der Active Torque Drehmomentsensor kann in Kombination mit dem richtigen Wellenmaterial eine Absolute Genauigkeit von ca.2% FS erreichen

EIGENSCHAFTEN DER KRAFTAUFNEHMER

  • Kontaktloses Messprinzip
  • Jede ferromagnetische, gehärtete Messstelle ist geeignet
  • Keine Magnetisierung der Welle erforderlich
  • Verschiedene Wellendurchmesser realisierbar
  • Keine Schädigung des Sensors durch Überlast
  • Keinen Einfluss durch Magnetische Störfelder
  • Unempfindlich gegenüber Wasser, Öl und Staub
  • Keine Limitationen in der Drehzahl
  • Digitale Schnittstellen

  • Noch Fragen?

    Für weitere Informationen und technische Details zum Thema Drehmomentsensoren und Kraftsensoren haben Sie die Möglichkeit uns direkt zu kontaktieren.