DE69713642T2

DE69713642T2 - Kontollsystem für eine Sattelkupplung

Info

Publication number: DE69713642T2
Application number: DE69713642T
Authority: DE
Inventors: John Paul Heeb; Gerald Wesley Hungerink; Ronald Duane Ingraham
Original assignee: Holland USA Inc
Current assignee: Holland USA Inc
Priority date: 1996-03-04
Filing date: 1997-02-13
Publication date: 2003-03-27
Anticipated expiration: 2017-02-14
Also published as: JPH09328086A; EP0794110B1; CA2197694C; DE69713642D1; AU1472097A; MX9701651A; US5861802A; NZ314186A; CN1174136A; AU720089B2; EP0794110A1; CA2197694A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein ein elektronisches Kontrollsystem für eine Sattelkupplung. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein elektronisches System zum Kontrollieren eines Kupplungssystems einer Anhängersattelanordnung und zum Bereitstellen von Statusinformationen, die sich auf den Kupplungszustand des Sattels beziehen, entsprechend den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1.
Bisher haben die Anhängersattelanordnungen keine Form der Rückmeldung an den Fahrer in einer Fahrposition vorgesehen, die anzeigt, ob der Sattelzapfen des Anhängers sicher innerhalb des Durchlasses der Sattelplatte positioniert war. Somit war es für den Fahrer nötig, aus dem Führerhaus auszusteigen und mit eigenem Auge den Sattel zu inspizieren, um zu bestimmen, ob der Sattelzapfen ordnungsgemäß im Durchlass positioniert war und ob der Verriegelungsmechanismus, der den Sattelzapfen an einer Position feststellt, sich in einer verriegelten und gesicherten Position befindet. Bei einem Versuch, das Problem zu lösen, wurde ein Näherungssensor vorgesehen, um zu bestimmen, wann sich der Verriegelungsmechanismus in einer verriegelten Position befindet, und es wurde eine sichtbare Anzeige im Führerhaus vorgesehen, um den Fahrer wissen zu lassen, wann der Anhänger sicher am Sattel angekoppelt war, ohne dass der Fahrer das Führerhaus verlassen musste. Ein Beispiel für ein solches herkömmliches System ist in US Patent Nr. 5,477,207 mit dem Titel "Warnvorrichtung für ein Fahrzeug und Anhängerkupplungssystem", erteilt für Frame, Sr. et al., offenbart.
Dieses System versorgt einen Fahrer nicht mit anderen nützlichen Informationen, die vor der Bewegung des Verriegelungsmechanismus in die Verriegelungsposition existieren, wie zum Beispiel die Nähe des Anhängers zur Sattelanordnung. Weiter erfordert ein solches System nicht das ordnungsgemäße Koppeln und Verriegeln bevor der Lastwagen vorwärts und anschließend mit hohen Geschwindigkeiten auf öffentlichen Straßen bewegt wird. Somit besteht das Bedürfnis nach einem elektrischen Kupplungslcontrollsystem, das auf zuverlässige Weise zusätzliche Informationen einem Fahrzeugführer während des Ankoppelns eines Anhängers an das Fahrzeug zur Verfügung stellt und das den Normalbetrieb des Fahrzeugs verhindert, wenn der Anhänger nicht ordnungsgemäß angekoppelt ist.
DE 40 13 672 betrifft einen Anhängersattel mit einem Mittel zum Ertasten der Sattelzapfenposition und eine Anzeige zum Führen des Fahrers, um den Sattelzapfen zum Eingriff zu bringen.
DE 30 18 905 betrifft einen Anhängersattel mit einer Anzeige zum Anzeigen des Zustands der Kupplung während der Fahrt.
US 3,535,679 betrifft einen Anhängersattel mit einer Anzeige zum Bestätigen der korrekten Ankopplung.
Die Erfindung ist in den anliegenden Ansprüchen dargelegt. Bevorzugte Merkmale sind in den abhängigen Ansprüchen dargelegt. Demnach wurde die Erfindung gemacht, um die obigen Probleme zu beseitigen. Die Erfindung stellt ein elektronisches Kopplungskontrollsystem zur Verfügung, welches den Fahrzeugführer auf zuverlässige Weise informiert, wenn der Anhängersattelzapfen im Durchlass der Sattelplatte positioniert ist und wenn der Verriegelungsmechanismus sich in einer verriegelten und gesicherten Position befindet. In einer ersten bevorzugten Ausführungsform stellt die Erfindung ein elektronisches Kupplungskontrollsystem zur Verfügung, das den Fahrzeugführer auf zuverlässige Weise informiert, wenn Anhänger sich in der Nähe der Sattelanordnung befindet. Bei einer zweiten bevorzugten Ausführungsform stellt die Erfindung ein elektronisches Kupplungslcontrollsystem zur Verfügung, das den Fahrzeugführer auf verlässliche Weise informiert, wenn die Sattelplatte von einer Ruheposition weg bewegt wird, was auftreten würde, wenn sich der Anhänger in der Nähe der Sattelanordnung befindet. Die Erfindung stellt ein elektronisches Kupplungskontrollsystem zur Verfügung, welches eine Selbstdiagnoseroutine jedes Mal dann durchführt, wenn die Fahrzeugzündung eingeschaltet wird. In einer dritten Ausführungsform stellt die Erfindung ein elektronisches Kupplungskontrollsystem zur Verfügung, das eine Fahrzeugfunktion, wie zum Beispiel das Kontrollieren der Höchstgeschwindigkeit des Fahrzeugs oder das Bedienen der Fahrzeugbremsen kontrolliert, wenn der Verriegelungsmechanismus des Sattels sich nicht in einer verriegelten und gesicherten Position befindet. Zusätzliche Merkmale und Vorteile der findet. Zusätzliche Merkmale und Vorteile der Erfindung werden zum Teil in der folgenden Beschreibung dargelegt und zum Teil ergeben sie sich aus der Beschreibung oder können durch praktischen Umgang mit der Beschreibung erlernt werden.
Zum Erreichen dieser und anderer Vorteile und entsprechend dem Zweck der Erfindung, wie sie hierin ausgeführt und grob beschrieben wird, enthält nach einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die für eine Fahrzeuganhängersattelanordnung mit einer Sattelplatte nützlich ist, in der ein Durchlass zur Aufnahme eines Anhängersattelzapfens definiert ist und die einen Verriegelungsmechanismus zum Sichern des Sattelzapfens im Durchlass aufweist, einen Anhängernäherungssensor zum Ertasten, wann der Anhänger sich in der Nähe der Sattelanordnung befindet, einen Sattelzapfensensor zum Ertasten der Anwesenheit des Sattelzapfens im Durchlass, einen Verriegelungssensor, der misst, wann sich der Verriegelungsmechanismus in einer verriegelten und gesicherten Position befindet, und eine im Fahrzeug befindliche Anzeigeeinheit, um dem Betreiber des Fahrzeugs Informationen über den Status der Sattelkupplung zur Verfügung zu stellen. Die Anzeigeeinheit ist mit dem Anhängernäherungssensor verbunden, um den Fahrer zur informieren, wann der Anhänger sich in der Nähe der Sattelanordnung befindet. Die Anzeigeeinheit ist auch mit dem Sattelzapfensensor verbunden, um den Fahrer zu informieren, wann der Sattelzapfen im Durchlass positioniert ist. Die Anzeigeeinheit ist weiter mit dem Verriegelungsmechanismus verbunden, um den Fahrer zu informieren, wann der Verriegelungsmechanismus sich in einer verriegelten Position befindet. Die Anzeigeeinheit kann ein Anzeigelicht und einen Kontrollschaltkreis aufweisen, der zwischen das Anzeigelicht und der Sattelplattenbewegung, den Sattelzapfen und die Verriegelungssensoren geschaltet ist. Das elektronische Kupplungskontrollsystem kann weiter eine Schnittstelle zum Verbinden mit einem Kontrolleingang eines elektrischen Kontrollsystems des Fahrzeugs enthalten, wobei der Kontrollschaltkreis mit der Schnittstelle zum Erzeugen und Bereitstellen eines Kontrollsignals für das elektrische Kontrollsystem des Fahrzeugs verbunden wird, wenn das System aktiv ist und der Verriegelungsmechanismus sich nicht in einer verriegelten Position befindet, so dass eine Fahrzeugfunktion beeinflusst wird. Das elektronische Kupplungslcontrollsystem kann auch einen Diagnoseschaltkreis enthalten, um eine Diagnoseroutine durchzuführen, um den ordnungsgemäßen Betrieb der Anhängernäherungs-, Sattelzapfen- und Verriegelungssensoren, des Anzeigelichts und des Kontrollschaltkreises sicher zu stellen, wenn die Zündung eingeschaltet wird.
Nach einer fünften Ausführungsform der Erfindung ist ein elektronisches Kupplungskontrollsystem für ein Fahrzeug mit einer Sattelplatte, in welcher ein Durchlass zur Aufnahme eines Anhängersattelzapfens definiert ist, und mit einem Verriegelungsmechanismus zum Verriegeln des Sattelzapfens im Durchlass vorgesehen, wobei das elektronische Kupplungskontrollsystem folgendes aufweist:
einen Sattelplattebewegungssensor zum Abtasten der Bewegung der Sattelplatte;
einen Sattelzapfensensor zum Abtasten der Position des Sattelzapfens relativ zum Durchlass;
einen Verriegelungssensor zum Abtasten der Position des Verriegelungsmechanismus;
Anzeigemittel, die sich im Fahrzeug befinden, um Sattelkupplungsstatusinformationen einem Führer des Fahrzeugs zur Verfügung zu stellen; und
einen Kontrollschaltkreis, der mit dem Anzeigemittel verbunden ist und mit dem Sattelplattenbewegungssensor verbunden ist, um zu bestimmen, ob die Sattelplatte von einer Ruheposition weg bewegt wird, und zum Aktivieren des Anzeigemittels, um den Fahrer zu informieren, wann die Sattelplatte von der Ruheposition weg bewegt wird, wobei der Kontrollschaltkreis mit dem Sattelzapfensensor verbunden ist, um zu bestimmen, ob der Sattelzapfen im Durchlass positioniert ist, und zum Bestimmen, ob sich der Verriegelungsmechanismus in einer verriegelten Position befindet, und zum Aktivieren der Anzeigemittel, um den Fahrer zu informieren, ob sich der Verriegelungsmechanismus in einer verriegelten Position befindet. Vorzugsweise enthält das Anzeigemittel:
ein erstes Anzeigelicht, das durch den Kontrollschaltkreis illuminiert wird, wenn der Anhänger in der Nähe der Sattelanordnung detektiert wird,
ein zweites Anzeigelicht, das durch den Kontrollschaltkreis illuminiert wird, wenn der Sattelzapfen im Durchlass detektiert wird, und
ein drittes Anzeigelicht, das durch den Kontrollschaltkreis illuminiert wird, wenn der Verriegelungsmechanismus in der verriegelten Position detektiert wird.
Die Merkmale und Vorteile der Erfindung können mittels der Instrumentarien und Kombinationen realisiert und erhalten werden, welche insbesondere in der schriftlichen Beschreibung und den zugehörigen Ansprüchen dargelegt sind, sowie aus den anliegenden Zeichnungen.
Die Ausführungsformen der Erfindung werden nun beispielhaft mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben, in denen:
Fig. 1 eine Bildzeichnung ist, die die Anwendung der vorliegenden Erfindung auf eine Lastzugmaschine zeigt;
Fig. 2A eine Bodenansicht der erfindungsgemäß konstruierten Sattelanordnung ist;
Fig. 2B eine weitere Seitenansicht der in Fig. 2A gezeigten Sattelanordnung ist, und zwar sowohl in einer Ruhe-Position als auch in einer angekuppelten Position zusammen mit ihrem Grundelement;
Fig. 2C eine Seitenansicht im Teilquerschnitt der in Fig. 2A gezeigten Sattelanordnung ist;
Fig. 3 eine isometrische Ansicht einer Statusanzeigevorrichtung ist, die gemäß der vorliegenden Erfindung konstruiert ist;
Fig. 4 ein Blockschaltbild eines elektronischen Schaltkreises ist, der gemäß der vorliegenden Erfindung konstruiert ist;
Fig. 5 ein schematisches Schaltbild ist, welches ein beispielhaftes erfindungsgemäßes Anzeigemittel zeigt;
Fig. 6 ein schematisches Schaltbild ist, welches einen beispielhaften erfindungsgemäßen Diagnoseschaltkreis zeigt; und
Fig. 7 ein schematisches Schaltbild ist, welches einen beispielhaften erfindungsgemäßen Energieversorgungsschaltkreis zeigt.
Die grundsätzliche Anwendung der vorliegenden Erfindung auf eine Lastzugmaschine 10 ist in Fig. 1 gezeigt. Die Zugmaschine 10 enthält eine Sattelanordnung 20 mit einer Basis 24, die fest auf dem Fahrgestell 80 befestigt ist, eine Sattelplatte 26, die drehbar auf der Basis 24 auf der Querachse angebracht ist, und einen Verriegelungsmechanismus 28 zum Vernegeln eines herkömmlichen Anhängersattelzapfens an der Stelle. Das erfindungsgemäße elektronische Kupplungslcontrollsystem enthält vorzugsweise drei Näherungssensoren, die an der Sattelanordnung 20 befestigt sind, und eine Statusanzeigevorrichtung 50, die im Führerhaus der Zugmaschine 10 befestigt ist, wobei die Sensoren mit der Statusanzeigevorrichtung 50 mit einem Kabel 45 verbunden sind. Vorzugsweise enthalten die an der Sattelanordnung 20 befestigten drei Sensoren einen Anhängernäherungssensor, wie zum Beispiel einen Sattelplattenbewegungssensor 32, einen Sattelzapfensensor 34 und einen Verriegelungssensor 36. Die Sensoren 32, 34 und 36 können kontaktfreie induktive Sensoren sein, wie ztun Beispiel Typ Nr. NJS-186K-N von Pepperl & Fuchs. Die Art und Weise, mit der die Sensoren 32, 34 und 36 an der Sattelanordnung 20 befestigt werden, wird nun im Detail mit Bezug auf die Fig. 2A-C beschrieben. Obwohl Sensor 32 nachfolgend als Sattelplattenbewegungssensor beschrieben wird, könnte dieser Sensor an anderen Stellen befestigt werden, solange wie der Sensor immer noch die Nähe des Anhängers zur Sattelanordnung vor dem Zeitpunkt detektiert, zu dem der Sattelzapfen im Durchlass der Sattelplatte positioniert wird.
Eine detailliertere Ansicht der Sattelanordnung 20 ist in den Fig. 2A-2C gezeigt. Fig. 2A zeigt eine Bodenansicht einer beispielhaften Sattelplatte 26. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Sattelplattenbewegungssensor 32 an dem Flansch der Sattelplatte 26 derart befestigt, dass das abtastende Ende nach außen in einer Richtung senkrecht zu den Schwenkachsen 21 (Fig. 2B) zeigt. Fig. 2B zeigt die Sattelplatte 26 von der Seite in Kombination mit der Basis 24 in einer angekoppelten horizontalen Position 25 und in einer abgekoppelten Ruheposition 27 (gestrichelte Linen). Durch Befestigen einer Metallplatte 85 am Fahrgestell 80 in einer Position nahe dort, wo das abtastende Ende des Sensors 32 angeordnet ist, wenn die Sattelplatte 26 sich in der Ruheposition befindet, detektiert der Sattelplattenbewegungssensor 32 die Anwesenheit der Platte 85 als Grundlage für die Feststellung, dass die Sattelplatte sich in einer gekippten Ruheposition befindet. Wenn eine Zugmaschine rückwärts unter den Anhänger gefahren wird, wird ein Kontakt zwischen der gekippten Sattelplatte und einem Teil des Anhängers hergestellt. Dieser Kontakt bewirkt, dass die Sattelplatte 27 sich in eine angekoppelte Position bewegt. Wenn der Sensor 32 nachfolgend die Abwesenheit der Platte 85 detektiert, kann man daraus schließen, dass die Sattelplatte 26 von ihrer Ruheposition weg bewegt wurde und dass der Anhänger sich in der Nähe der Sattelanordnung befindet. Es sollte zur Kenntnis genommen werden, dass der Sensor 32 auch befestigt werden kann, so dass er Metall detektiert, wenn die Sattelplatte 26 sich in der horizontalen angekoppelten Position befindet.
In Fig. 2A ist der Sattelzapfensensor 34 an der Sattelplatte 26 befestigt, wobei sein abtastendes Ende nahe des Durchlasses 60 liegt, der in der Sattelplatte 26 gebildet ist, in welcher ein Anhängersattelzapfen positioniert und verriegelt wird. Fig. 2C zeigt eine umgekehrte Seitenansicht im Teilquerschnitt, die die Lage des Anhängersattelzapfens 70 zeigt, wenn er ordnungsgemäß im Durchlass 60 positioniert ist. Nach der Konstruktion gibt der Sattelzapfensensor 34 ein Detektionssignal aus, wenn der metallische untere Flansch des Sattelzapfens in dem Durchlass 60 angeordnet wird.
Die Sattelplattenanordnung 20 enthält weiter einen Verriegelungsmechanismus 28, der durch Druckfedern vorgespannt ist, um automatisch einzurasten und den Anhängersattelzapfen zu sichern, sobald er in den Satteldurchlass eintritt. Im in Fig. 2A gezeigten Beispiel ist der Verriegelungssensor 36 auf der Sattelplatte 26 derart befestigt, dass sein abtastendes Ende sich in einer Position in der Nähe einer Position befindet, in der sich eine Metallplatte 29 des Verriegelungsmechanismus 28 befindet, wenn dieser sich in der Verriegelungsposition befindet. Auf diese Weise detektiert der Verriegelungssensor 36 die Abwesenheit der Platte 29 als Grundlage zur Detektion, dass sich der Verriegelungsmechanismus in einer verriegelten und gesicherten Position befindet. Obwohl in Fig. 2A ein spezieller Verriegelungsmechanismus gezeigt ist, wird der Fachmann zu schätzen wissen, dass die vorliegende Erfindung in Verbindung mit jeder Art von Verriegelungsmechanismus verwendet werden kann. Man sollte auch zur Kenntnis nehmen, dass die vorliegende Erfindung sich auf Sattelanordnungen anwenden lässt, die andere Konstruktionen aufweisen, und nicht auf die besonderen Befestigungsstellen beschränkt ist, die für die Sensoren gezeigt sind.
Die äußere Erscheinung der Statusanzeigevorrichtung 50 ist in Fig. 3 gezeigt. Wie gezeigt, enthält die Statusanzeigevorrichtung 50 ein äußeres Gehäuse 150 mit vier Anzeigelichtern wie z. B. Licht exmittierende Dioden (LEDs). Diese Anzeigelichter enthalten ein Sattelplattenbewegungsanzeigelicht 212, ein Sattelzapfenanzeigelicht 214, ein Verriegelungsanzeigelicht 216 und ein Anzeigelicht für Systemfehler 246. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Sattelplattenbewegungsanzeigelicht 212 eine gelbe LED, das Sattelzapfenanzeigelicht 214 eine rote LED, das Verriegelungsanzeigelicht 216 eine grüne LED und das Anzeigelicht für Systemfehler 246 eine rote LED, es können jedoch andere Farben verwendet werden. Wie unten genauer beschrieben wird, besteht das Verbindungskabel 45 aus vier Verbindungsleitungen, die eine Leitung 217 zum Verbinden mit gemeinsamen Anschlüssen der Sensoren 32, 34 und 36, eine Leitung 218 zum Verbinden mit Sattelplattenbewegungssensor 32, eine Leitung 220 zum Verbinden mit dem Sattelzapfensensor 34 und eine Leitung 222 zum Verbinden mit dem Verriegelungssensor 36 enthalten. Die Statusanzeigevorrichtung 50 ist auch mit der Energieversorgung des Fahrzeugs und vorzugsweise mit der Zündung des Fahrzeugs über eine Leitung 251 verbunden. Zusätzlich kann die Statusanzeigevorrichtung 50 mit dem elektrischen Kontrollsystem der Zugmaschine über eine Leitung 224 verbunden sein.
Wenn die Zugmaschine 10 unter den Anhänger zurückgesetzt wird, veranlasst der Eingriff des fünften Rads unterhalb der konventionellen Schiebeplatte um den Sattelzapfen herum abhängend von dem Anhänger, dass die Sattelplatte 26 sich von einer abgekoppelten Ruheposition in eine horizontale angekoppelte Position bewegt. Wenn dies auftritt, detektiert der Sattelplattenbewegungssensor 32 dieses Auftreten und damit die Nähe des Anhängers, was die Statusanzeigevorrichtung 50 veranlasst, das gelbe Anzeigelicht 212 einzuschalten, das mit der Sattelplatte verbunden ist. Zur selben Zeit kann ein Kontrollsignal auf Leitung 224 an das elektrische Kontrollsystem des Fahrzeugs ausgegeben werden, um den Betrieb einer Fahrzeugschaltung oder des Fahrzeugs selbst zu beeinflussen, wie zum Beispiel das Beschränken der Motorgeschwindigkeit. Wenn der Sattelzapfen des Anhängers ordnungsgemäß im Durchlass der Sattelplatte 26 positioniert ist, gibt der Sattelzapfensensor 34 ein Signal an die Statusanzeigevorrichtung 50 aus, die ein rotes Anzeigelicht 214, das zu dem Sattelzapfen gehört, aufleuchten lässt und die Fortesetzung der Erzeugung des Kontrollsignals für das elektrische Kontrollsystem der Zugmaschine über die Leitung 224 veranlasst. Sobald der Sattelzapfen ordnungsgemäß im Durchlass der Sattelplatte 26 positioniert ist, bewegt sich der Verriegelungsmechanismus 28 in eine verriegelte Position, welche durch den Verriegelungssensor 36 detektiert wird. Nach dem Detektieren dieser verriegelten Position signalisiert der Verriegelungssensor 36 dies der Statusanzeigevorrichtung, die die gelben und roten Lichter 212 und 214 löscht, ein zum Verriegelungssensor gehörendes grünes Licht 216 aufleuchten lässt und die Zuführung des Kontrollsignals auf Leitung 224 unterbricht, so dass das Fahrzeug im normalen Betriebsmodus betreiben werden kann. Im Normalbetrieb werden die Sattelzapfensensor- und der Verriegelungssensorausgabesignale virtuell gleichzeitig derart aktiviert, dass das rote Licht 214 gerade für einen Augenblick blinkt. Durch Vorsehen zweier separater Lichter für den Sattelzapfensensor und den Verriegelungsmechanismussensor kann das Fahrzeug bestimmen, ob der Verriegelungsmechanismus ordnungsgemäß funktioniert, vorausgesetzt natürlich, dass das elektronische Kupplungskontrollsystem ordnungsgemäß arbeitet.
Die Schaltung des elektronischen Kupplungskontrollsystems wird nun mit Bezug auf die Fig. 4 bis 7 beschrieben. Wie in Fig. 4 gezeigt, enthält die Schaltung des elektronischen Kupplungssteuersystems Anzeigemittel 200, die aus einem Kontrollschaltkreis 210 und LEDs 212, 214 und 216, einen Diagnoseschaltkreis 230, der mit einer LED zur Anzeige eines Systemversagens 246 verbunden ist, und einem Energieversorgungsschaltkreis 250 bestehen. Wie unten genauer beschrieben, empfängt der Kontrollschaltkreis 210 die Ausgabe der Sensoren 32, 34 und 36 über die Leitungen 218, 220 bzw. 222 und lässt selektiv die LEDs 212, 214 und 216 im Ansprechen auf die Sensorausgaben aufleuchten. Zusätzlich kann der Kontrollschaltkreis 210 ein Kontrollsignal an das elektrische Kontrollsystem der Zugmaschine über die Leitung 224 im Ansprechen auf die Sensorausgeben ausgeben. Der Diagnoseschaltkreis 230 ist angeschlossen, um den Schaltkreis 210 über die Leitungen 232, 234, 236, 242 und 244 zu kontrollieren, um die Ausgabesignalniveaus der Sensoren 218, 220 und 222 sowie die Ausgaben des Kontrollschaltkreises 210 über Leitung 244 zu überwachen, um zu bestimmen, ob des elektronische Kupplungslcontrollsystem ordnungsgemäß arbeitet. Wenn das System nicht ordnungsgemäß arbeitet, veranlasst der Diagnoseschaltkreis 230 die LED 246 für das Systemversagen dazu, schnell zu blinken und informiert dadurch den Fahrzeugführer über einen Systemfehler. Wie unten beschrieben wird, kann ein Servicetechniker auf einfache Weise bestimmen, ob ein Versagen aufgetreten ist, und zwar auf der Grundlage der Abfolge und der Kombination, in der die Anzeigelichter 212, 214, 216 und 246 aufleuchten.
Der Energieversorgungsschaltkreis 250 ist angeschlossen, um Energie der Zündung der Zugmaschine über Leitung 251 aufzunehmen, und er stellt eine 10-Volt-Ausgabe für den Kontrollschaltkreis 210 und den Diagnoseschaltkreis 230 über die Leitung 252 zur Verfügung. Vorzugsweise stellt der Energieversorgungsschaltkreis 250 auch eine Erdreferenz für den Kontrollschaltkreis 210 und den Diagnoseschaltkreis 230 über Leitung 256 und ein positives Spannungsniveau, das zum Betreiben von integrierten Schaltungen innerhalb des Kontrollschaltkreises 210 und des Diagnoseschaltkreises 230 ausreicht, über Leitung 254 zur Verfügung. Obwohl der Energieversorgungsschaltkreis 250 in jeder herkömmlichen Weise konstruiert werden kann, die zum Umwandeln von Leistung von einer Fahrzeugzündung in erforderliche Spannungen für den Kontrollschaltkreis 210 und den Diagnoseschaltkreis 230 ausreicht, wird eine bevorzugte Schaltungskonstruktion für den Energieversorgungsschaltkreis 250 unten mit Bezug auf Fig. 7 beschrieben, die einer ausführlichen Beschreibung des Anzeigemittels 200 mit Bezug auf Fig. 5 und des Diagnoseschaltkreises 230 mit Bezug auf Fig. 6 folgt.
Wie in Fig. 5 gezeigt, enthält das Anzeigemittel drei Sensorverstärkerschaltkreise 201a, 201b und 201c für jeden entsprechenden Sensor sowie eine Ausgabekontrollschaltung. Da die drei Sensorverstärkerschaltkreise 201a, 201b und 201c in ihrer Konstruktion nahezu identisch sind, wird nun nur einer der drei Sensorverstärkerschaltkreise beschrieben. Zu Vergleichszwecken werden Komponenten in jedem der drei Sensorverstärkerschaltkreise 201a, 201b und 201c, die einander identisch sind, durch dasselbe Bezugszeichen identifiziert, mit der Ausnahme, dass das Bezugszeichen durch ein "a", "b" oder "c" gefolgt wird. Wo sich die Komponenten in einem der drei Sensorverstärkerschaltkreise unterscheiden, werden unterschiedliche Bezugszeichen verwendet.
Das Ausgabesignal vom Sattelplattenbewegungssensor 32 wird durch den Sensorverstärkerschaltkreis 201a über Leitung 218 empfangen. Dieses Sensorausgabesignal wird mit der Erde über den Widerstand 304a verbunden, der vorzugsweise einen Widerstandswert von 2.2 k aufweist, und wird an den nicht-invertierenden Eingang eines Operationsverstärkers 308a durch einen Widerstand 306a angelegt, der vorzugsweise einen Widerstandswert von 10 k aufweist, und einen Eingangsschutz gegen Spannungsspitzen aufweist. Der Operationsverstärker 308a kann Teil Nr. LM2902 sein, das von National Semiconductors und anderen erhältlich ist. Das Ausgabesignal vom Sensor 32 wird auch durch den Widerstand 302a, der vorzugsweise einen Widerstandswert von 100 kΩ aufweist, zum Diagnoseschaltkreis 230 über Leitung 232 geleitet, um zu bestimmen, ob das Spannungsniveau des Sensorausgabesignals innerhalb akzeptabler Grenzen liegt. Ein Spannungsteiler, der aus einem Widerstand 313a, der vorzugsweise einen Widerstandswert von 1 kΩ aufweist, und einem Widerstand 314a besteht, der vorzugsweise einen Widerstandswert von 2.7 kΩ aufweist, führt eine Referenzspannung durch einen Widerstand 310a einem Inversionseingang des Operationsverstärkers 308a zu. Die durch den Spannungsteiler zugeführte Referenzspannung fällt zwischen die 10-Volt-Spannungszuführung, mit der der Widerstand 313a verbunden ist, und die Erde, mit der der Widerstand 314a verbunden ist. Ein Widerstand 316a mit einem bevorzugten Widerstandswert von 100 kΩ ist zwischen dem Ausgang des Operationsverstärkers 308a und seinem nicht-invertierenden Eingang geschaltet, um eine positive Hysterese zur Verfügung zu stellten, um das, was im Grunde ein analoges Signal vom Sensor ist, in eine Stufenfunktion umzuwandeln. Um den ordnungsgemäßen Sensor- und Schaltkreisbetrieb sicher zu stellen, kann der Diagnoseschaltkreis 230 über die Leitung 238 den Operationsverstärker 308a aktivieren und deaktivieren.
Der Sattelplattenbewegungssensor 32 gibt eine hohe Spannung aus, wenn die Sattelplatte von ihrer Ruheposition weg bewegt wird, und eine niedrige Spannung, wenn die Sattelplatte 26 sich in ihrer Ruheposition befindet. Da der Kontrollschaltkreis 201a die LED 212 aufleuchten lässt, wenn die Sattelplatte 26 aus ihrer Ruheposition weg bewegt wird (wenn die Ausgabe des Sensors 32 hoch ist) und weil die Schaltkreise 201b und 201c die LEDs 214 und 216 aufleuchten lassen, wenn die Sensoren 34 und 36 eine niedrige Spannung ausgeben, werden die Sensorausgaben von den Sensoren 34 und 36 an den Inversionseingang der Operationsverstärker 308b und 308c angelegt, und die Referenzspannungen werden an die nicht-invertierenden Eingänge der Verstärker 308b und 308c angelegt. Wenn der Sattelplattenbewegungssensor so positioniert würde, dass er eine geringe Spannung ausgibt, wenn die Sattelplatte 26 sich in ihrer horizontalen angekoppelten Position befände, würde die Ausgabe des Sensors 32 an den Inversionseingang des Verstärkers 308a angelegt, und die Referenzspannung würde an den nicht-invertierenden Eingang angelegt.
Die Ausgabe des Operationsverstärkers 308a wird an die Basis eines Transistors 230a durch einen Strombegrenzungswiderstand 318a angelegt, der vorzugsweise ein 10 kΩ-Widerstand ist. Der Transistor 318a der vorzugsweise Teil Nr. MPSA13 ist, das von Motorola Semiconductor und anderen erhältlich ist, hat seinen Emitter mit der Erde verbunden, und sein Kollektor ist mit der Kathode der Sattelplattenbewegungsanzeige-LED 212 verbunden. Die Energie wird der Anode von LED 212 über einen Transistor 338 und einen Strombegrenzungswiderstand 324a zugeführt, der vorzugsweise einen Widerstandswert von 680 S2 aufweist. Der Transistor 338 ist vorzugsweise ein NPN-Transistor, Teil Nr. MPSA56, erhältlich von Motorola Semiconductor und anderen, wobei sein Emitter so geschaltet ist, dass er die 10-Volt-Energieversorgung über Leitung 252 erhält, der Kollektor mit dem Widerstand 324a verbunden ist und seine Basis so geschaltet ist, so dass sie die Ausgabe des Operationsverstärkers 308c empfängt, der über den Widerstand 336, der vorzugsweise einen Widerstandswert von 10 kΩ aufweist, mit dem Verriegelungssensor verbunden ist. Auf diese Weise kann der mit dem Verriegelungssensor verbundene Sensorverstärkerschaltkreis das Aufleuchten des Sattelplattenbewegungsanzeigelichts 212 sowie der Sattelzapfenanzeige 214 aktivieren oder deaktivieren. Wie oben beschrieben, ist es bevorzugt, dass wenn der Verriegelungsmechanismus den Sattelzapfen in der Position verriegelt hat, das grüne Verriegelungsanzeigelicht 216 aufleuchtet, während das Sattelplattenbewegungsanzeigelicht 212 und das Sattelzapfenanzeigelicht 214 erlöschen. Ein Widerstand 340 mit vorzugsweise 2.2 k ist zwischen den Emitter und die Basis des Transistors 338 geschaltet, um die Ausgabespannung des Operationsverstärkers 308c zur Verwendung durch den Transistor 338 ordnungsgemäß zu skalieren.
Das Verriegelungsanzeigelicht 216 ist wird durch die Leitung 252 durch den Strombegrenzungswiderstand 324c mit Energie versorgt. So wird die Energieversorgung für das Verriegelungsanzeigelicht 216 nicht von der Ausgabe des Operationsverstärkers 308c abhängig gemacht, obwohl das Verriegelungsanzeigelicht 216 durch den Operationsverstärker 308c über den Transistor 230c ein und ausgeschaltet wird. Der mit dem Sattelzapfensensor verbundene Sensorverstärkerschaltkreis 201b unterscheidet sich vom Sensorverstärkerschaltkreis 201a dadurch, dass der Spannungsteiler, der aus den Widerständen 313b und 314b besteht, zwischen Erde und die Spannung am Ausgang des Operationsverstärkers 308a geschaltet ist, anstatt an die 10-Volt-Energieversorgung an Leitung 252. Somit wird, nach der Konstruktion, der Operationsverstärker 308b nur aktiviert, wenn das Ausgabespannungsniveau des Operationsverstärkers 308a hoch ist. Ähnlich wird der Spannungsteiler, der aus den Widerständen 313c und 314c im Sensorverstärkerschaltkreis 201c besteht, der mit dem Verriegelungssensor verbunden ist, zwischen Erde und den Ausgang des Operationsverstärkers 308b geschaltet. So wird der Operationsverstärker 308c nicht aktiviert, bis die Ausgabe des Operationsverstärkers 308b hoch ist. Obwohl sich die Ausgebe der Sensoren 32, 34 und 36 in einer bestimmten Abfolge ändern wird, so dass der Sattelplattenbewegungssensor 32 detektiert, dass die Sattelplatte sich von einer Ruheposition bewegt hat, bevor der Sattelzapfensensor 34 bzw. der Verriegelungssensor 36 detektiert haben, dass der Sattelzapfen sich in Position befindet und der Verriegelungsmechanismus in einer verriegelten Position ist, stellt die sequentielle Aktivierung der Operationsverstärker 308a, 308b und 308c eine Grundlage für den Diagnoseschaltkreis 230 zur Verfügung, um zu identifizieren, wo ein Fehler aufgetreten ist.
Der Kontrollschaltkreis 210 kann optional mit einem Relaisschaltkreis 332 versehen werden, welcher als Schnittstelle zum elektrischen Kontrollsystem des Fahrzeugs arbeitet. Vorzugsweise enthält der Relaisschaltkreis 332 eine Relaisspule 334, einen Schalter 335, Spannungsspitzenunterdrückungsdiode 330, die zwischen die Enden der Relaisspule 334 geschaltet ist, und einen Relaisantriebstransistor 328. Die Diode 330 ist vorzugsweise Teil Nr. 1N4001, erhältlich von Motorola Semiconductor und anderen, und der Relaisantriebstransistor 328 ist vorzugsweise ein PNP-Transistor, Teil Nr. MPSA13, erhältlich bei Motorola Semiconductor und anderen. Wenn sein Kollektor mit einem Ende der Relaisspule 334 und sein Emitter mit der Erde und seine Basis mit dem Ausgang des Operationsverstärkers 308a verbunden ist, der mit dem Sattelplattenbewegungssensor 32 über den Widerstand 326 verbunden ist, verbindet der Relaisantriebstransistor 328 den Relaisschaltkreis mit der Erde, wenn der Sattelplattenbewegungssensor 32 feststellt, dass die Sattelplatte 26 sich von einer Ruheposition weg bewegt hat. Vorzugsweise weist der Widerstand einen Widerstandswert von 10 kΩ auf. Das andere Ende der Relaisspule 334 ist mit der 10-Volt- Energieversorgungsleitung 252 über den Transistor 328 verbunden, welcher durch die Ausgabe des Operationsverstärkers 308c kontrolliert wird, der mit dem Verriegelungssensor 36 verbunden ist. So wird die Relaisspule 334 mit 10-Volt an Energie versorgt, bis der Verriegelungssensor feststellt, dass der Verriegelungsmechanismus 28 sich in einer verriegelten Position befindet. Wenn die Verbindung besteht, wird die Relaisspule mit Energie versorgt, was bewirkt, dass der Schalter 334 von einer normalerweise offenen in eine geschlossene Position während der Zeitperiode umschaltet, die beginnt, wenn zum ersten mal festgestellt wird, dass die Sattelplatte von einer gekippten Ruheposition aus gedreht wird, und die endet, wenn der Verriegelungssensor detektiert hat, dass der Verriegelungsmechanismus 28 sich in der verriegelten Position befindet.
Das Kontrollsignal, das von dem normalerweise geöffneten oder normalerweise geschlossenen Anschluss des Relaisschalters 335 abgegriffen wird, kann über die Leitung 224 am elektrischen System des Fahrzeugs angelegt werden, um das Funktionieren der Fahrzeugverkabelung oder den Betrieb des Fahrzeugs selbst zu bewirken. Das Kontrollsignal kann zum Beispiel an dem Bremssystem des Fahrzeugs angebracht werden, was bewirkt, dass das Fahrzeug leicht seine Bremsen betätigt. Weiter könnte das Kontrollsignal verwendet werden, um ein inneres oder äußeres Licht des Fahrzeugs aufleuchten zu lassen. Andere mögliche Arten zum Beeinflussen der Funktionsweise der Fahrzeugs schließen das Beschränken der maximal erlaubten Geschwindigkeit des Fahrzeugs, das Verhindern, dass das Getriebe in jeden höheren Vorwärtsgang als den ersten geschaltet wird, oder das Beeinflussen einer anderen Funktion ein, die den Normalbetrieb des Fahrzeugs in Vorwärts- und/oder Rückwärtsrichtung beeinflussen würde. Durch Vorsehen dieser Schnittstelle am elektrischen Kontrollsystem des Fahrzeugs kann der Betrieb des Fahrzeugs verhindert werden, während es einen nicht ordnungsgemäß angekoppelten Anhänger zieht, ohne dass der Fahrzeugführer auf die Anzeigelichter schauen muss, die an der Statusanzeigevorrichtung 50 vorgesehen sind.
Die Dioden 322a-c, deren Kathoden mit den Anoden der LEDs 212, 214 bzw. 216 verbunden sind und deren Anoden miteinander und mit der 10-Volt-Energiezuführungsleitung 252 über den Widerstand 342 verbunden sind, sind vorgesehen, um die LED- Antriebsschaltkreise voneinander zu isolieren, während über Leitung 244 eine Diagnosesignalspannung für den Diagnoseschaltkreis 230 bereitgestellt wird. Die Anoden der Dioden 322a-c werden auch mit der Erde durch einen Kondensator 344 verbunden. Die Dioden sind vorzugsweise Teil Nr. DIN4148, erhältlich von Diodes Inc., der Widerstand 342 hat einen Widerstandswert von 10 kΩ und der Kondensator eine Kapazität von 0.47 uF.
Die Leitung 217, die mit dem gemeinsamen Ausgang der Sensoren 32, 34 und 36 verbunden ist, ist im Kontrollschaltkreis 210 mit der 10-Volt-Energieversorgungsleitung 252 verbunden. In dieser Weise erzeugen die Sensoren, die von einer nicht-schaltenden Vielzahl sind, immer eine Ausgangsspannung, die zwischen 10 V und Erdpotential liegt. Die Sensoren geben ein hohes Spannungsniveau aus, wenn sie mit Energie versorgt werden. In Anwesenheit eines eisenhaltigen Metalls (d. h. eines metallischen Sattelzapfens 70, einer Metallplatte 29 des Verriegelungsmechanismus und einer Platte 85) geben die Sensoren eine niedrige Spannung aus. Durch Vergleichen der Ausgabe des Sensors mit Referenzspannungen in der Nähe von 10 V oder Erdpotential kann der Diagnoseschaltkreis 230 bestimmen, ob ein Sensorschaltkreis kurzgeschlossen oder offen ist. Nach der Beschreibung des genauen Aufbaus des Anzeigemittels 200 folgt nun die Beschreibung des genauen Aufbaus des Diagnoseschaltkreises 230 mit Bezug auf Fig. 6.
Der Diagnoseschaltkreis 230 enthält einen Zähler 402, der im wesentlichen die gesamte Diagnoseabfolge kontrolliert und vorzugsweise Teil Nr. CD4017 ist, das von Harris und anderen erhältlich ist. Eine Takteingabe an den Zähler 402 wird aus einem Oszillator 404 abgeleitet, der um einen Operationsverstärker 464 herum gebaut ist, welcher mit etwa 1 Hz arbeitet. Die Ausgabe dieses Oszillators 404 wird verwendet, um das Systemfehleranzeigelicht 246 blinken zu lassen, wenn eine nicht ordnungsgemäße oder keine Operation während der Diagnoseabfolge gemessen wird. Der Zähler 246 stellt Aktivierungssignale den Operationsverstärkern 308a-c der Sensorverstärkerschaltkreise 201a-c über die Leitungen 238, 240 bzw. 242 zur Verfügung. Die Aktivierungssignale werden vom Zähler 402 an den Ausgabeanschlüssen Q0, Q1 und Q2 an die Leitungen 238, 240 und 242 über die Dioden 426, 428 bzw. 430 ausgegeben. Vorzugsweise bestehen die Dioden 426, 428 und 430 aus Teil Nr. DIN4148, erhältlich von Diodes Inc. Die Aktivierungssignale, die von den Anschlüssen Q0, Q1 und Q2 ausgegeben wurden, werden auch den ersten Eingängen von UND-Toren 414, 416 bzw. 418 zugeführt, die vorzugsweise Teil Nr. CD4081 sind, das von Harris und anderen erhältlich ist. Die zweiten Eingänge der UND-Tore 414, 416 und 418 werden miteinander und mit der 10-Volt-Energieleitung 212 über den Widerstand 422 (vorzugsweise 10 kΩ) verbunden, und ihre Ausgänge werden mit drei von vier Eingabeauswahlanschlüssen eines Multiplexers 432 verbunden. Der vierte Eingabeauswahlanschluss des Multiplexers 432 ist mit dem Ausgang eines vierten UND-Tors 420 verbunden, dessen einer Eingabeanschluss mit dem Ausgabeanschluss Q3 des Zählers 402 über den Widerstand 424 (vorzugsweise 100 kΩ) verbunden ist, und dessen zweiter Eingabeauswahlanschluss mit der 10-Volt- Energieleitung 252 über den Widerstand 421 (vorzugsweise 100 kΩ) und mit der Erde über den Kondensator 423 (vorzugsweise 0.01 uF) verbunden ist.
Der Multiplexer 432 kann vier Umschalttore 434, 436, 438 und 440 enthalten, die vorzugsweise Teil Nr. CD4066, erhältlich von Harns und anderen, sind, wobei jedes einen Umschaltkontrolleingang aufweist, der mit einem entsprechenden der UND-Tore 414, 416, 418 und 420 verbunden ist, so dass sie in einer kombinierten Weise funktionieren, um ein ausgewähltes der Sensorsignale auszugeben, welches in den Leitungen 218, 220, 222 oder der Kontrollschaltkreisausgabe in Leitung 244 vorhanden ist. Die Ausgabe des Multiplexers 432 wird mit der Erde über einen Widerstand 448 (vorzugsweise 1 MΩ) verbunden und an einem Fensterdetektor 442 angelegt, der feststellt, ob des von dem Multiplexer 432 ausgegebene Spannungsniveau innerhalb eines akzeptablen Fensters liegt, welches durch obere und untere Spannungsschwellen festgelegt ist. Der Fensterdetektor 442 enthält einen oberen Schwellenkomparator 444 und einen unteren Schwellenkomparator 446, bei welchen es sich vorzugsweise um Teil Nr. LM2901, erhältlich von National Semiconductor und anderen, handelt. Die Ausgabe vom Multiplexer 432 wird an den negativen Anschluss des Komparators 444 und den positiven Anschluss des Komparators 446 derat angelegt, dass der Komparator 444 ein Fehlerdetektionssignal erzeugt, wenn die Ausgabespannung von einem der Sensoren oder dem System, welches durch den Multiplexer ausgewählt wird, eine obere Schwellenspannung übersteigt, die seinem positiven Anschluss von einem Spannungsteilerschaltkreis zugeführt wurde. Auf ähnliche Weise erzeugt der Komparator 446 ein Fehlerdetektionssignal, wenn der Spannungspegel am Multiplexer unter eine zweite Spannungsschwelle fällt, die durch den aus den Widerständen 450, 452 und 454 zusammengesetzten Spannungsteilerschaltkreis bereitgestellt wurde. In diesem Spannungsteilerschaltkreis ist der Widerstand 450, der vorzugsweise einen Widerstandswert von 19 kΩ aufweist, zwischen der 10-Volt-Energieleitung 252 und dem positiven Anschluss es Komparators 444 geschaltet. Der Widerstand 452, der vorzugsweise einen Widerstandswert von 47 kΩ aufweist, ist zwischen den positiven Anschluss des Komparators 444 und den negativen Anschluss des Komparators 446 geschaltet. Der Widerstand 454, der vorzugsweise einen Widerstandswert von 2.7 k aufweist, ist zwischen den negativen Anschluss des Komparators 446 und Erde geschaltet.
Die Ausgaben von Komparator 444 und 446 werden beide mit der 10-Volt-Energieleitung 252 durch einen Widerstand 456 (vorzugsweise 10 kΩ) und mit dem Taktausgang des Oszillators 404 über eine Diode 463, bei der es sich vorzugsweise um DIN4148, erhältlich von Diodes, Inc., handelt, und mit der Anode der Diode 459 verbunden. Diode 459, bei der es sich vorzugsweise um DIN4148, erhältlich von Diodes, Inc., handelt, ist auch über Diode 463 mit ihrer Anode am Taktausgang des Oszillator 404 angelegt, und ihre Kathode ist mit dem positiven Anschluss des Komparators 460 verbunden, der das Systemfehleranzeigelicht 246 antreibt, und ist mit dem positiven Anschluss des Komparators 458 und dem negativen Anschluss des Komparators 446 über den Widerstand 461 (vorzugsweise 100 kΩ) verbunden. Der Komparator 458 ist mit seinem negativen Anschluss mit dem Ausgabeanschluss Q3 des Zählers 402 und mit seinem Ausgang mit den zweiten Eingabeanschlüssen der UND-Tore 414, 416 und 418 verbunden.
Zusätzlich zum Operationsverstärker 464 enthält der Oszillator 404 auch einen Spannungsteiler, der aus Widerstand 466 (vorzugsweise 100 kΩ) und Widerstand 468 (vorzugsweise 100 k ) besteht, die in Reihe zwischen die 10-Volt-Energieleitung 252 und die Erde geschaltet sind, um dazwischen eine Referenzspannung für den nicht-invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 464 zur Verfügung zu stellen. Ein Widerstand 472, der vorzugsweise einen Widerstandswert von 100 kΩ aufweist, ist zwischen den Ausgang und den nicht-invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 464 geschaltet. Der Inversionseingang des Operationsverstärkers 464 ist mit dem Ausgang des Operationsverstärkers durch einen Widerstand 474 (vorzugsweise 1 MΩ) und mit der Erde über einen Kondensator 470 (vorzugsweise 0.47 uF) geschaltet. Der Ausgang des Operationsverstärkers 464 ist mit dem negativen Eingabeanschluss des Komparators 460 über den Widerstand 476 (vorzugsweise 10 kΩ) und mit einem Ende des Widerstandes 478 (vorzugsweise 10 kΩ) verbunden. Das andere Ende des Widerstandes 478 ist mit der Erde durch einen Kondensator (vorzugsweise 0.01 uF) verbunden und stellt ein 1 Hz-Oszillatorausgangssignal dem Takteingabeanschluss des Zählers 402 und der Anode der Diode 459 zur Verfügung. Die Ausgabe vom Ausgabeanschluss Q3 des Zählers 402 wird an den Inversionsanschluss des Operationsverstärkers 464 über eine Diode 488 und an den positiven Anschluss des Komparators 460 über Diode 490 bereitgestellt. Die Dioden 488 und 490 sind vorzugsweise Teil Nr. DIN4148, erhältlich von Diodes, Inc.. Zusätzlich zur Verbindung mit dem Ausgang des Operationsverstärkers 464 wird der negative Eingabeanschluss des Komparators 460 mit der Erde über einen Widerstand 492 verbunden, der vorzugsweise einen Widerstandswert von 10 kΩ aufweist. Der Ausgang des Komparators 460 ist mit der Kathode der Systemfehler-LED 246 verbunden, um eine Erdverbindung derart herzustellen, dass die LED 246 Energie von der 10-Volt- Energieleitung 252 über einen Strombegrenzungswiderstand 462 (vorzugsweise 680 Ω) empfängt und dadurch aufleuchtet.
Der Diagnoseschaltkreis 230 ist weiter mit einem Schaltkreis zum selektiven Einstellen des Zählers 402 versehen. Der Schaltkreis enthält einen Diode 408, deren Kathode mit dem Zurücksetzungsanschluss des Zählers 402 und deren Anode mit der 10-Volt- Energieversorgungsleitung 252 über einen Kondensator 406 (vorzugsweise 0.01 uF) und mit der Erde über einen Widerstand 410 (vorzugsweise 100 kΩ) verbunden ist. Die Anode der Diode 408 ist auch mit der Erde über den Widerstand 412 verbunden, der vorzugsweise einen Widerstandswert von 1 MΩ aufweist. Diese Zurücksetzungsschaltung enthält weiter eine Diode 486, deren Kathode mit dem Zurücksetzungsanschluss des Zählers 402 und deren Anode mit der Erde über einen Widerstand (vorzugsweise 100 kΩ) und mit dem Ausgang des UND-Tores 420 über einen Kondensator 484 (vorzugsweise 0.01 uF) verbunden ist. Der Ausgang des UND-Tors 420 ist mit seinem ersten Eingabeanschluss über eine Diode 482 verbunden, um die Ausgabe des UND-Tores 420 effektiv festzuhalten. Der Zurücksetzungsschaltkreis verbindet auch den Aktivierungsanschluss des Zählers mit der Erde. Nach der Beschreibung der physikalischen Struktur des Diagnoseschaltkreises 230, folgt nun eine Beschreibung seiner Arbeitsweise.
Wenn die Fahrzeugzündung eingeschaltet wird, führt der Energieversorgungsschaltkreis 250 die 10-Volt-Energie in Leitung 252 dem Kondensator 406 zu, der einen Zählerrücksetzungsimpuls erzeugt, welcher dem Rücksetzungsanschluss des Zählers 402 über die Diode 408 zugeführt wird. Anfangs sind alle Ausgaben Q0-Q3 niedrig, die UND-Tore 414, 416 und 420 sind nicht aktiviert, und die Ausgabe des Komparators 460 ist hoch, so dass die Systemfehler-LED 246 nicht aufleuchtet. Da die Ausgeben Q0-Q3 des Zählers 402 niedrig sind, werden die nicht-invertierenden Anschlüsse der Operationsverstärker 308a-c nicht beeinflusst. Während der Diagnoseprozedur leuchten die LEDs 212, 214 und 216 (über die Verstärker 308a-c) als Zählerschritte nacheinander auf, so dass einem Techniker ermöglicht wird, den Ort eines Fehlers zu bestimmen, der während der Diagnoseprozedur entdeckt wurde, da der Taktzähler anhält, wenn ein Fehler detektiert wird. Diese Diagnoseprozedur funktioniert auch dann noch, wenn der Anhänger angekoppelt oder sogar teilweise angekoppelt ist.
Wenn die Fahrzeugzündung eingeschaltet wird und der Energieversorgungsschaltkreis 250 die 10-Volt-Energie in Leitung 252 zuführt, wird der Oszillator 404 hochgefahren und stellt eine 1 Hz-Ausgabe dem Taktanschluss des Zählers 402 zur Verfügung. Wenn der Zähler 402 den ersten Taktimpuls vom Oszillator 404 empfängt, wird die Ausgebe des Ausgabeanschlusses Q3 hoch und aktiviert somit den Sensorverstärkerschaltkreis 201a und das UND- Tor 414, wodurch der Schalter 434 zum Leiten gebracht wird. Mit dem leitenden Schalter 434 legt der Multiplexer 432 den Ausgang des Sattelplattenbewegungssensors 32 am Fensterdetektor 422 an. Der Fensterdetektor 422 bestimmt dann, ob die Ausgabe vom Satteplattenbewegungssensor 32 innerhalb des vorbestimmten Fensters liegt (weder offen noch kurzgeschlossen). Wenn die Ausgabe des Sattelplattenbewegungssensors 32 innerhalb des Fensters liegt, erzeugt der Fensterdetektor 422 kein Fehlerdetektionssignal, und der nächste Taktimpuls vom Oszillator 404 veranlasst, dass der Zähler 402 seinen Ausgabeanschluss Q0 auf einen niedrigen Wert zurücksetzt und seinen Ausgabeanschluss Q1 auf einen hohen Wert setzt. Wenn der Ausgabeanschluss Q1 auf einen hohen Wert gesetzt wird, wird der Verstärker 308b aktiviert, und das UND-Tor 416 wird aktiviert, wodurch der Multiplexer 432 veranlasst wird, das vom Sattelzapfensensor 34 zugeführte Signal an den Fensterdetektor 442 auszugeben. Wenn die Ausgabe des Sattelzapfensensors innerhalb des Fensters ist, gibt der Fensterdetektor ein Fehlerdetektionssignal aus und der Zähler 402 setzt den Ausgabeanschluss Q1 auf einen niedrigen und den Ausgabeanschluss Q2 auf einen hohen Wert, wenn der nächste Taktimpuls vom Oszillator 404 empfangen wird. Wenn der Ausgabeanschluss auf einem hohen Wert liegt, wird der wird der Verstärker 308c aktiviert, und das UND-Tor 418 wird aktiviert, wodurch der Multiplexer 432 veranlasst wird, das vom Verriegelungssensor 36 zugeführte Signal an den Fensterdetektor 442 auszugeben. Wenn die Ausgabe des Verriegelungssensors 36 innerhalb des Fensters ist, gibt der Fensterdetektor 442 kein Fehlerdetektionssignal aus und der Zähler 402 setzt den Ausgabeanschluss Q2 auf einen niedrigen Wert zurück und setzt den Ausgabeanschluss Q3 auf einen hohen Wert, wenn der nächste Taktimpuls vom Oszillator 404 empfangen wird. Wenn der Ausgabeanschluss Q3 auf einem hohen Wert liegt, wird das UND-Tor 420 eingeschaltet, wodurch der Multiplexer 432 veranlasst wird, das Spannungssignal in Leitung 244 dem Fensterdetektor 442 zuzuführen. Wenn der Ausgabeanschluss Q3 auf einem hohen Wert liegt, wird auch der negative Anschluss des Komparators 458 hoch und veranlasst, dass seine Ausgabe niedrig wird, um dadurch die UND-Tore 414, 416 und 418 zu deaktivieren. Wenn das UND-Tor 420 durch den Ausgabeanschluss Q3, der auf einen hohen Wert geht, eingeschaltet wird, veranlasst die Diode 482, dass das UND-Tor 420 in den "EIN"-Zustand umschaltet, und erzeugt einen Rücksetzungsimpuls über den Kondensator 484 und die Diode 486, was den Zähler 402 veranlasst, alle Ausgabeanschlüsse Q0-Q3 auf einen niedrigen Wert zu setzten, und aktiviert nachfolgend nacheinander die Verstärker 308, 308a, 308b und 308c. Während dieser Zeit bleibt das UND-Tor 420 aktiviert aufgrund des Festhaltens der Diode 482, während die Dioden 322a-c die Ausgabe von den Verstärker/LED-Antriebsschaltkreisen (Fig. 5) lesen, deren Spannungen über Leitung 244 an den Fensterdetektor 442 angelegt werden. Wenn alle Spannungen zwischen den oberen und unteren Schwellen liegen, wird kein Fehlerdetektionssignal erzeugt, und der nächste Taktimpuls vom Oszillator 404 veranlasst, dass der Zähler den Ausgabeanschluss Q3 hoch setzt, was den Oszillator 404 über die Diode 488 deaktiviert, während der Komparator 460 über die Diode 490 ausgesperrt wird.
Sollte ein Fehler oder Versagen während einer dieser Tests detektiert worden sein, würde der Fensterdetektor 442 ein Fehlerdetektionssignal erzeugen, wodurch die Ausgabe auf einen niedrigen Wert geht. Wenn die Ausgabe des Fensterdetektors 442 auf einen niedrigen Wert geht, wird das durch den Oszillator 404 an den Zähler gegebene Taktsignal verkürzt und stoppt somit den Zähler 402, in welchem Zustand er sich auch immer befindet, wenn der Fehler entdeckt wird. Der LED-Treiber 460 würde dann aktiviert, und ermöglicht es den Oszillator 404 zu veranlassen, dass die LED 246 blinkt und die Anwesenheit eines Problems anzeigt. Durch Lesen der LED-Aufleuchteabfolge, während der Diagnoseschaltkreis voranschreitet, könnte ein Techniker auf einfache Weise bestimmen, welcher Teil welches Schaltkreises das Problem verursacht hat. Somit ermöglicht der Normalbetrieb, dass die Testabfolge ungehindert voranschreitet, während eine Fehlerbedingung den Taktgeber anhält und veranlasst, dass das Fehlerlicht zu blinken beginnt. Die Zustands-LEDs sagen einem Techniker, wo er nach einem Fehler suchen muss.
Mit Bezug auf Fig. 7 wird nun ein bevorzugter Aufbau eines Energieversorgungsschaltkreises beschrieben. Vorzugsweise ist der Energieversorgungsschaltkreis 259 ein linearer Regulator mit niedriger Absenkung (low-dropout) mit einer einstellbaren Ausgebe, die nominell auf 10 V eingestellt ist. Der Energieversorgungsschaltkreis 250 kann eine Seriendiode 502 aufweisen, deren Anode über Leitung 251 mit der Fahrzeugzündung und deren Kathode über den Kondensator 504 (vorzugsweise 0.047 uF) mit der Erde und mit dem Eingabeanschluss eines Spannungsregulators 506 verbunden ist. Vorzugsweise ist die Diode, die zum Schutz gegen umgekehrte Polarität vorgesehen ist, Teil Nr. 1N4004, das bei Motorola Semiconductor und andern erhältlich ist, und der Regulator ist Teil Nr. LM2931 CT, erhältlich von National Semiconductor und anderen. Der Ausgang des Regulators 506 ist mit der Erde über den Kondensator 512 (vorzugsweise 100 uF) und mit einem Spannungsteiler verbunden, der aus einem Widerstand 508 (vorzugsweise 28.0 kΩ) und einem Widerstand 510 (vorzugsweise 249 kΩ) zusammengesetzt ist, welcher eine Referenzspannung dem Anpassungseingangsanschluss des Regulators 506 zur Verfügung stellt. Wie in Fig. 7 gezeigt, wird die Ausgabe des Regulators 506 an den Kontrollschaltkreis 210 und den Diagnoseschaltkreis 230 über Leitung 252 angelegt, wenn die Energie über die Zündung des Fahrzeugs in Leitung 251 zugeführt wird. Wenn die aktiven Komponenten des Kontrollschaltkreises 210 und des Diagnoseschaltkreises 230 eine 10-Volt-Betriebsspannung erfordern, kann ihnen weiter die Ausgabe des Regulators 506 über Leitung 252 oder 254 zugeführt werden. Wenn andererseits die erforderlichen Betriebsspannungen für diese aktiven Komponenten geringer als 10 V sind, können zusätzliche Komponenten im Energieversorgungsschaltkreis 250 enthalten sein, um diese separate Spannung über Leitung 254 an die aktiven Komponenten zuzuführen.
Die oben beschriebene Ausführungsform wurde zum Zecke der Beschreibung nur einer erfindungsgemäßen Anwendung gewählt. Diejenigen, die die Erfindung ausführen, und die Fachleute werden verstehen, dass verschiedene Modifikationen und Verbesserungen an der Erfindung durchgeführt werden können, wie sie durch die anliegenden Ansprüche definiert sind. Es können zum Beispiel statt Näherungssensoren andere Arten von Sensoren verwendet werden, um den Status der Ankopplungsoperation zu detektieren. Weiter können statt oder zusätzlich zu LEDs, die zur visuellen Warnung des Fahrers verwendet werden, die Anzeigen hörbare Warnungen sein.

Claims

1. Ein elektronisches Kupplungskontrollsystem für eine auf einem Fahrzeug anzuordnende Anhängersattelanordnung (20), wobei die Anhängersattelanordnung einen Durchlass zur Aufnahme eines Anhängersattelzapfens (70) und einen Vernegelungsmechanismus (28) zum Verriegeln des Sattelzapfens in dem Durchlass aufweist, wobei das elektronische Kupplungskontrollsystem umfasst:

einen Verriegelungssensor (36), der misst, wann sich der Verriegelungsmechanismus in einer verriegelten Position befindet, und

eine im Fahrzeug befindliche Anzeigeeinheit (50), un dem Betreiber des Fahrzeugs Informationen über den Status der Sattelkupplung zur Verfügung zu stellen, einen Energieversorgungsschaltkreis (250), und

eine mit dem Verriegelungssensor und der Anzeigeeinheit gekoppelte Kontrolleinheit (210, 230) zum Aktivieren der Anzeigeeinheit, um den Betreiber zu informieren, wenn sich der Verriegelungsmechanismus in einer verriegelten Position befindet,

dadurch gekennzeichnet, dass

der Energieversorgungsschaltkreis so angeschlossen ist, dass er Energie von der Zündung des Fahrzeugs erhält und die Kontrolleinheit mit Energie versorgt, wobei die Kontrolleinheit so angeordnet ist, dass sie eine Diagnoseroutine ausführt, um einen ordnungsgemäßen Betrieb der Anhängersattelanordnung und des Verriegelungssensors sicherzustellen und die Anzeigeeinheit zu aktivieren, um den Betreiber jedes Mal wenn die Zündung des Fahrzeugs eingeschaltet wird zu informieren, wenn der Verriegelungsmechanismus sich in einer verriegelten Position befindet.

2. Das elektronische Kupplungslcontrollsystem nach Anspruch 1, bei dem die Kontrolleinheit einen Kontrollschaltkreis (210) und einen mit dem Kontrollschaltkreis verbundenen Diagnoseschaltkreis (230) enthält, wobei die Diagnoseroutine durch den Diagnoseschaltkreis ausgeführt wird, um den ordnungsgemäßen Betrieb der Anhängersattelanordnung (20), des Verriegelungssensors (36) und des Kontrollschaltkreises sicher zu stellen.

3. Das elektronische Kupplungslcontrollsystem nach Anspruch 2, bei dem der Diagnoseschaltkreis (230) mit dem Kontrollschaltkreis (210) verbunden ist, so dass er ein Ausgabesignal vom Verriegelungssensor (36) und ein Ausgabesignal vom Kontrollschaltkreis derart empfängt, dass der Diagnoseschaltkreis einen detektierten Fehler isolieren und identifizieren kann, ob der Verriegelungssensor oder der Kontrollschaltkreis den Fehler verursacht haben.

4. Das elektronische Kupplungskontrollsystem nach Anspruch 1, welches weiter einen Sattelzapfensensor (34) zum Fühlen der Anwesenheit des Sattelzapfens (70) im Durchlass (60) enthält, wobei die Kontrolleinheit (210, 230) mit dem Sattelzapfensensor (34) verbunden ist, um den Betreiber zu informieren, wenn der Sattelzapfen im Durchlass positioniert ist, und wobei die Kontrolleinheit die Diagnoseroutine ausführt, un sicherzustellen, dass der Sattelzapfensensor ordnungsgemäß arbeitet.

5. Das elektronische Kupplungskontrollsystem nach einem der vorherigen Ansprüche, welches weiter eine Anhängernäherungssensor (32) enthält zum Fühlen, wann der Anhänger sich in der Nähe der Sattelanordnung (20) befindet, wobei die Kontrolleinheit (210, 230) mit dem Anhängenäherungssensor verbunden ist, um den Betreiber zu informieren, wenn der Anhänger sich in der Nähe der Sattelanordnung befindet, und wobei die Kontrolleinheit die Diagnoseroutine ausführt, um sicherzustellen, dass der Anhängernäherungssensor ordnungsgemäß arbeitet.

6. Das elektronische Kupplungskontrollsystem nach Anspruch 5, bei dem die Anzeigeeinheit ein erstes Anzeigelicht (212), das durch die Kontrolleinheit (210, 230) illuminiert wird, wenn der Anhänger in der Nähe der Sattelanordnung (20) detektiert wird, ein zweites Anzeigelicht (214), das durch die Kontrolleinheit illuminiert wird, wenn der Sattelzapfen (70) im Durchlass (60) detektiert wird, ein drittes Anzeigelicht (216), das durch die Kontrolleinheit illuminiert wird, wenn der Verriegelungsmechanismus (28) in der verriegelten Position detektiert wird, und ein viertes Anzeigelicht (246) enthält, das mit der Kontrolleinheit verbunden ist und durch die Kontrolleinheit illuminiert wird, wem ein Fehler detektiert wird.

7. Das elektronische Kupplungskontrollsystem nach Anspruch 4 und 5, bei dem die Kontrolleinheit (210, 230) Ausgabesignale sowohl vom Sattelzapfensensor (34) als auch vom Verriegelungssensor (32) empfängt, so dass die Kontrolleinheit einen detektierten Fehler isolieren und die wahrscheinliche Ursache des Fehlers identifizieren kann.

8. Das elektronische Kupplungskontrollsystem nach Anspruch 5 oder 6, bei der der Kontrollschaltkreis (210) mehrere Sensorverstärkerschaltkreise (201a, 201b, 201c) enthält, die jeweils mit dem Anhängernäherungssensor (32), dem Sattelzapfensensor (34) oder dem Verriegelungssensor (36) verbunden sind, und wobei der Diagnoseschaltkreis (230) mit jedem der Sensorverstärkerschaltkreise verbunden ist, so dass die Sensorverstärkerschaltkreise separat in die Lage versetzt werden zu isolieren und zu identifizieren, welcher der Sensorverstärkerschaltkreise gegebenenfalls einen Fehler verursacht.

9. Das elektronische Kupplungskontrollsystem nach Anspruch 8, sofern von Anspruch 5 abhängig, bei dem der Diagnoseschaltkreis (230) die Diagnoseroutine beim Detektieren eines Fehlers anhält, so dass die Aufleuchtabfolge und der Status der Anzeigelichter (212, 214, 216) einen Techniker darüber informieren, wo ein Fehler aufgetreten ist.

10. Das elektronische Kupplungskontrollsystem nach Anspruch 2, bei dem der Diagnoseschaltkreis (230) einen Fensterdetektor (442) enthält, um zu detektieren, ob die Spannungsniveaus eines Ausgangssignals vom Verriegelungssensor (36) und vom Kontrollschaltkreis (210) innerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegen, wobei der Fensterdetektor ein Fehlerdetektionssignal erzeugt, wenn die Spannungsniveaus eines Ausgangssignals vom Verriegelungssensor und vom Kontrollschaltkreis nicht innerhalb des vorbestimmten Bereichs liegen.

11. Das elektronische Kupplungskontrollsystem nach Anspruch 4 oder 5, welche weiter eine Schnittstelle (335) zum Verbinden mit einem Kontrolleingang eines elektrischen Kontrollsystems des Fahrzeugs enthält, wobei die Kontrolleinheit (210, 230) mit der Schnittstelle zum Erzeugen und Bereitstellen eines Kontrollsignals für das elektrische Kontrollsystem des Fahrzeugs verbunden wird, wenn ein Anhängersattelzapfen (70) im Durchlass (60) der Sattelanordnung ertastet wird und der Verriegelungsmechanismus (28) sich nicht in einer verriegelten Position befindet, so dass eine Fahrzeugfunktion beeinflusst wird.

12. Das elektronische Kupplungskontrollsystem nach Anspruch 11, bei dem das elektrische Kontrollsystem des Fahrzeugs auf das Kontrollsignal dadurch anspricht, dass verhindert wird, dass das Getriebe des Fahrzeugs in einen Gang oberhalb eines vorbestimmten Gangs geschaltet wird.

13. Das elektronische Kupplungskontrollsystem nach Anspruch 11, bei dem das elektrische Kontrollsystem des Fahrzeugs auf das Kontrollsignal dadurch anspricht, dass es vorsichtig die Bremsen des Fahrzeugs betätigt.

14. Das elektronische Kupplungslcontrollsystem nach Anspruch 11, bei dem das elektrische Kontrollsystem des Fahrzeugs auf das Kontrollsignal dadurch anspricht, dass es die maximal erlaubte Motorgeschwindigkeit des Fahrzugs beschränkt.