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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Achslastmessgerät für Fahrzeuge,
deren Achsen mit pneumatischer und mechanischer Federung versehen
sind.
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Eine
herkömmliche
Möglichkeit,
die Achslasten von Fahrzeugen zu ermitteln, besteht darin, eine in
den Boden eingelassene Achslast- oder Fahrzeugwaage zu verwenden.
Aufgrund der üblicherweise festen
Montage derartiger Fahrzeugwaagen ist diese Technologie umständlich zu
verwenden. Eine andere bekannte Möglichkeit der Bestimmung von
Achslasten besteht in der Verwendung von relativ kleinen, flachen
Kraftmesssensoren, mit denen jeweils nur die Auflagekraft eines
Reifens bzw. eines Doppelreifens gemessen wird. Durch Anwenden dieser
Messung auf alle den Boden berührenden
Reifen, können
die einzelnen Achslasten und damit auch insgesamt der Beladungszustand
ermittelt werden. Dieses Verfahren ist kompliziert und erfordert
viel Zeit, da für
jede Radlastmessung das Fahrzeug zweimal bewegt werden muss.
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Es
ist daher wünschenswert,
auf einfache Weise den aktuellen Beladungszustand bei Fahrzeugen,
Anhängern
und Anhängerfahrzeugen
bzw. Fahrzeugen, mit einem oder mehreren Anhängern zu ermitteln. Es ist
weiterhin wünschenswert,
die bisherige Lösung
zum Ermitteln des Beladungszustandes bei Fahrzeugen und Anhängern mit
pneumatischen Federungen zu vereinfachen. Es ist darüber hinaus erstrebenswert,
eine neue Vorrichtung zur Bestimmung der Achslasten für die Anwendung
mit mechanischer Federung zu erreichen.
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Gemäß eines
Aspekts der vorliegenden Erfindung wird ein Achslastmessgerät für Fahrzeuge bereitgestellt.
Das erfindungsgemäße Achslastmessgerät umfasst
einen Anschluss zum Anschließen
eines Achslastsensors, eine Verarbeitungseinrichtung, einen Speicher,
eine Eingabevorrichtung, und eine Ausgabevorrichtung.
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Der
Anschluss zum Anschließen
eines Achslastsensors dient zum Empfangen von physikalischen Signalen,
die von einem Achslastsensor ausgegeben werden. Der Anschluss für den Achslastsensor
kann entsprechend der Art der physikalischen Messsignale gewählt sein.
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Die
Verarbeitungseinrichtung ist mit dem Anschluss für den Achslastsensor verbunden,
und kann daher Messsignale von einem Achslastsensor empfangen, auswerten
und in entsprechende Achslasten umrechnen, die dann ausgegeben werden
können.
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Der
Speicher ist mit der Verarbeitungseinrichtung verbunden, und kann
dazu verwendet werden, gemessene Sensorwerte bzw. Achslastwerte und
zugeordnete Lastwerte zu speichern.
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Die
Eingabevorrichtung wird für
Benutzereingaben bereitgestellt und ist mit der Verarbeitungseinrichtung
verbunden. Die Eingabevorrichtung kann im einfachsten Fall nur aus
einer Schnittstelle bestehen, die dazu dient, um mindestens zwei
Sensorwerte als Referenzwerte aufzuzeichnen. Die aufgezeichneten Referenzwerte
können
in dem Speicher gespeichert werden.
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Die
Ausgabevorrichtung ist mit der Verarbeitungseinrichtung verbunden,
und dient dazu gemessene bzw. berechnete Achslasten auszugeben.
Die Ausgabevorrichtung kann als eine Schnittstelle zu einem, eventuell
im Führerhaus
angeordneten, Sichtgerät
ausgeführt
sein. Diese Schnittstelle kann auch als eine Funkschnittstelle umgesetzt
sein. Die Ausgabevorrichtung kann auch als ein Display ausgeführt sein.
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Die
Verarbeitungseinrichtung ist dazu ausgelegt, auf Empfang von mindestens
zwei Eingaben von der Eingabevorrichtung durch einen Benutzer mindestens
zwei Achslastsensorwerte von dem Anschluss des Achslastsensors aufzunehmen
bzw. zu erfassen, und beispielsweise in dem Speicher zu speichern.
Die Verarbeitungseinrichtung ist darüber hinaus dazu ausgelegt,
aus den mindestens zwei aufgenommenen gespeicherten Achslastsensorwerten
und aus mindestens zwei zugeordneten Lastwerten eine Lastwert/Achslastsensorwert-Funktion
zu generieren. Die zugeordneten Lastwerte können beispielsweise vorgespeichert
sein. In diesen Fall kann das Achslastmessgerät bereits für einen oder mehrere bestimmte
Lastbereiche vorkonfiguriert sein. Dies kann bei Fahrzeugen mit
einem bekannten Achslastbereich beispielsweise bei bekannten Fahrzeugserien
verwendet werden, wobei die gespeicherten Lastwerte beispielsweise
an dem Gehäuse
des Geräts eingegossen
bzw. geprägt
sein können.
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In
einem speziellen Fall können
die zwei Lastwerte nur als Prozentwerte in einem Bereich von 0 %
bis 100 %, des maximal zulässigen
Gesamtgewichts festgesetzt werden. In dem speziellen Fall können die
möglichen
Ausgabewerte beispielsweise in einem Bereich von –10 % bis
zu +120 % festgesetzt werden. Dies ergibt ein universelles Achslastmessgerät, das für beliebige
Lastbereiche vorkonfiguriert ist. Es ist möglich, die beiden zugeordneten Lastwerte über die
Eingabevorrichtung einzugeben. Dadurch kann eine besonders einfache
Ablesbarkeit des Achslastmessgeräts
in Gewichts- bzw. Masseeinheiten auch für Analphabeten ermöglicht werden.
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Die
Verarbeitungseinrichtung ist darüber
hinaus dazu konfiguriert, einen Lastwert aufgrund eines gemessenen
Achslastsensorwerts und, auf der Grundlage der erzeugten Lastwert/Achslastsensorwert-Funktion,
einen zugehörigen
Lastwert zu ermitteln. Der ermittelte Lastwert kann dann von der
Verarbeitungseinrichtung über
die Ausgabevorrichtung ausgegeben werden.
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Es
sei hier explizit darauf hingewiesen, dass sich in dem vorliegenden
Kontext die Bezeichnung Achslast auf die von dem Fahrzeug auf die
Achse ausgeübte
Last beziehen kann. Die Bezeichnung Achslast kann sich auch auf
die, von der Achse auf die Straße
ausgeübte
Last beziehen. Es wird zwischen diesen beiden Bedeutungen des Wortes
Achslast nicht unterscheiden da sich die Werte einfach durch eine
Addition/Subtraktion des Gewichts der Achse ineinander umrechnen
lassen. Mit einer gleichen Umrechnung durch eine Addition/Subtraktion der
Achslast des Leerfahrzeuges kann auch direkt die aktuelle Beladung
ermittelt werden.
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Bevorzugt
weist das Achslastmessgerät
weiter einen Wandler auf, der in der Verbindung zwischen einen Anschluss
zum Anschließen
eines Achslastsensors und der Verarbeitungseinrichtung, zwischen
geschaltet ist. Der Wandler kann in dem Falle eines elektrischen
Sensors beispielsweise ein Verstärker
sein. Der Wandler kann auch im Falle eines Digitalsensors und einer
codierten Sensorsignalübertragung
ein Decodierer sein. Der Wandler kann bei optischer Übertragung
(über Glasfaser)
auch eine Fotodiode oder ein Fotowiderstand sein. Der Wandler kann
auch als eine Schnittstelle zu einer Fahrzeug-Busleitung ausgeführt sein.
Der Wandler kann auch Filterelemente umfassen.
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Vorzugsweise
ist der Wandler ein Drucksensor. Beispielsweise ist der Anschluss
ein Anschluss für
eine Liquid- oder eine Pneumatikleitung, die (direkt) mit einer
Pneumatikfederung verbunden ist. In diesem Fall stellt der Federbalg
der Pneumatikfederung den Achslastsensor dar. Die Leitung kann insbesondere
mit einem Puffer und einem Speicher versehen sein, um während der
Fahrt zu hohe Werte aufgrund von Fahrwerksstößen zu vermeiden.
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Bevorzugt
weist das Achslastmessgerät
eine Versorgungseinrichtung für
einen Achslastsensor auf, der mit dem Anschluss zum Anschließen eines Achslastsensors
verbunden ist. Dadurch können
aktive Sensoren verwendet werden, die beispielsweise eine digitale
oder codierte Datenübertragung
verwenden. Es ist dabei auch möglich,
störende
Einflüsse
der Verbindungsleitung zwischen Sensor und Messgerät zu vermeiden.
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Vorzugsweise
umfasst das Achslastmessgerät
weiter einen Achslastsensor, der mit dem Anschluss des Achslastsensors
verbunden ist. Der Anschluss kann in diesem Fall auch als ein fester
Anschluss ausgeführt
sein, der ohne externe trennbare Kopplungseinrichtungen ausgeführt sein
kann. Diese Ausführungsform
ist dann mit vorkonfektionierten Kabeln und Sensoren ausgestattet.
Dies ist besonders im Falle von Sensoren, die als Dehnungsmessstreifen
ausgeführt
sind, möglich.
Bei pneumatischen Federungen kann der Sensor auch in dem Achslastmessgerät eingebaut
sein, und beispielsweise als Drucksensor oder Drucksensorgruppe
ausgeführt sein.
Bei pneumatischen Federungen kann pro Achse auch nur ein einseitig
angeordneter Drucksensor verwendet werden, d. h., der Sensor ist
dann nur mit der rechten bzw. linken Pneumatikfederung verbunden.
Der Drucksensor kann ein pneumatischer Sensor für gasförmige Medien sein. Es ist auch
möglich, eine
Druckleitung zu verwenden, die (beispielsweise bei hydropneumatischen
Federungen) mit einer Flüssigkeit
gefüllt
ist, um Einflüsse
des Volumens der Messleitung auf das Federverhalten der Pneumatikfederung
auszuschließen.
Es ist auch möglich,
den Drucksensor direkt an der Pneumatikfederung anzubringen, und
die Sensorsignale beispielsweise elektrisch/digital an das Messgerät zu übertragen.
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Bevorzugt
ist der Achslastsensor ein Dehnungsstreifensensor. Die Dehnungsstreifensensoren können sowohl
bei Pneumatikfederungen als auch bei mechanischen Federungen eingesetzt
werden. Der Dehnungsstreifensensor kann direkt an einem Federelement
angebracht werden. Der Dehnungsmessstreifen kann bei Blattfedern
in Richtung der Federblätter
(d. h. üblicherweise
in Längsrichtung
des Fahrzeuges) angebracht werden. Der Dehnungsmessstreifen kann
bei Schraubenfedern mit einem Winkel von 45° zu dem Federmaterial angebracht werden,
da es sich bei einer Schraubenfeder im Wesentlichen um eine gewundene
Torsionsfeder handelt. Der Dehnungsmessstreifen muss dabei von dem
Messgerät
mit einer Messspannung versorgt werden.
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Vorzugsweise
ist der Achslastsensor ein Reifendrucksensor. Die Verwendung des
Reifendrucks hat die Vorteile, dass die Messung unabhängig von dem
tatsächlich
verwendeten Federungssystem verwendet werden kann. Ein Reifendrucksensor
kann die tatsächlich
auf die Straße
ausgeübte
Last angeben. Der Nullpunktswert kann einfach durch Aufbocken des
Fahrzeuges bzw. abheben des Rades von dem Boden ermittelt werden.
Wenn als zweiter Wert das bekannte Leergewicht des Fahrzeugs verwendet wird,
kann das leere Fahrzeug einfach mit einem Wagenheber kalibriert
werden. Die Verwendung eines Reifendrucksensors hat weiterhin den
Vorteil, dass ein zu hoher oder zu geringer Reifendruck ebenfalls erfasst
werden kann. Diese Anordnung ist nur bei falschen Reifendrücke und
bei veränderlichen
Reifendrücken,
wie sie bei längeren
Fahrten durch eine Erwärmung
der Reifen auftreten können
unzuverlässig. Bei
Zwillingsbereifung können
sich ebenfalls weitere Probleme ergeben, die beispielsweise durch
Zwillingssensoren umgangen werden können. Es ist ebenfalls möglich, dass
die vorliegende Erfindung ein bestehendes Reifendruck-Überwachungssystem nutzt,
um die gewünschten Achslastdaten
zu erfassen.
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Vorzugsweise
umfasst das Achslastmessgerät
einen Anschluss für
eine externe Stromquelle. Das Achslastmessgerät kann auch einen Spannungswandler
umfassen, um eine geeignete Betriebsspannung aus einem Bordnetz
eines Fahrzeuges zu gewinnen. Es ist auch möglich, das Achslastmessgerät zur Stromversorgung
an eine Fahrzeug-Busleitung anzuschließen.
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Bevorzugt
weist das Achslastmessgerät
eine interne Stromquelle auf. Dabei kann bei geeigneter Wahl der
Betriebszustände
beispielsweise wenn die Schaltung, nur bei einer Messung aktiviert
wird, und bei Verwendung von stromsparenden Schaltungen und Anzeigevorrichtungen
auf eine direkte Verbindung zu einem Bordnetz verzichtet werden.
Dies kann vor allem für
die Nachrüstung
von Fahrzeugen von Vorteil sein, da bei einer begrenzten Resteinsatzdauer
des Fahrzeuges von beispielsweise 5 bis 8 Jahren eine hochwertige
Stromquelle zusammen mit der Schaltung in einem Gehäuse eingegossen
werden kann. Dadurch können
Eingriffe an der Fahrzeugelektrik und damit verbundene zulassungstechnische
Probleme umgangen werden. Eine interne Spannungsversorgung kann
zudem sicherstellen, dass Daten in dem Speicher gespeichert sind
erhalten bleiben, auch wenn die Bordspannung ausfallen sollte.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist das Achslastmessgerät
mit einer Solarzelle versehen. Dadurch kann auch bei einer längeren Einsatzdauer
auf eine externe Spannungsquelle vollkommen verzichtet werden. Die
Solarzelle lässt
sich ohne weiteres einsetzen, da zumindest die Anzeige bzw. das
Display des Messgerätes
von außen
an dem Fahrzeug ohne weiteres erkennbar sein soll, und damit auch
von außen
Licht einfallen kann.
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Bevorzugt
weist die Ausgabevorrichtung ein Display auf. Damit kann die Anzahl
der, zum Betrieb notwendigen Einheiten des Achslastmessgeräts verringert
werden. In einer Ausführungsform
ist die Erfindung in einer Displayeinheit integriert, an die beispielsweise
einfach nur ein Sensor oder eine Druckleitung von einer Pneumatikfederung
angeschlossen wird. Das Achslastmessgerät kann dann einfach nur in
der Nähe
der Achse außen
am Fahrtzeug angebracht werden.
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Bevorzugt
umfasst die Eingabevorrichtung mindestens eine Taste. Bei einer
Ausführungsform mit
einer Taste kann eine Eingabesequenz dazu verwendet werden, um getrennt
den oberen und den unteren Lastwert einzugeben, oder eine Aufzeichnung der
Referenzwerte zu starten. Eine einzelne Betätigung der Taste kann dazu
verwendet werden, den momentanen Beladungszustand bzw. die momentane
Achslast abzurufen. Die Eingabevorrichtung kann auch mehrere Tasten
umfassen, um jeweils die Handhabung des Achslastmessgeräts zu vereinfachen.
So kann mindestens eine Taste vorgesehen sein, um die oberen und
unteren Lastwerte einzugeben. Es können eine oder mehrere Tasten
vorgesehen sein, um die Aufzeichnung der Sensorwerte zu starten.
Es ist auch möglich
verschiedene Tasten vorzusehen, um die aktuelle Achslast und die
aktuelle Belastung der Straße
beispielsweise durch eine Taraaddition des Leergewichts bzw. des
Achsgewichts direkt angeben zu können.
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Weiterhin
kann das Achslastmessgerät
wassergeschützt
sein. Die Elektronik des Geräts
kann einfach in ein Kunstharz eingegossen sein. Dadurch kann das
Achslastmessgerät
einfach außen
an das Fahrzeug angeklebt, geschraubt, genietet, geschweißt oder
sonst wie befestigt werden.
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Das
Achslastmessgerät
kann mindestens einen weiteren Anschluss zum Anschließen eines
weiteren Achslastsensors aufweisen. Durch die Verwendung von mehreren
unabhängigen
Sensoren können auch
beide Federelemente einer Achse oder auch die Lasten mehrerer Achsen
mit einem einzigen Achslastmessgerät gemessen werden. Dies ist
beispielsweise bei Doppelachsen mit mindestens vier Federelementen
besonders interessant. Die Signale von mehreren Federelementen können auch
dazu verwendet werden, um eine laterale Gewichtsverteilung zu bestimmen.
Dadurch kann sicher gestellt werden, dass ein Fahrzeug auch in Längsrichtung gleichmäßig beladen
ist. Es ist auch möglich,
für jeden
Sensor eine einzelne Displayausgabe beispielsweise auf einem Mehrfachdisplay
zur Darstellung von umfassenden Beladungs- bzw. Lastdaten bereitzustellen.
Es ist auch möglich,
bei Verwendung von mehreren Sensoren an einem Federelement eine
gewisse Redundanz gegenüber
Sensor- bzw. Leitungsausfällen
zu erreichen.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist das Achslastmessgerät
mit mindestens einer Mittelungsschaltung versehen, die mit mindestens
zwei Anschlüssen
zum Anschließen
eines Achslastsensors bzw. der Sensoren verbunden ist. Dadurch ist
es möglich,
bei zwei im Wesentlichen unabhängigen
Federelementen pro Achse einen Mittelwert zu errechnen, der der
Gesamtachslast entspricht.
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Vorzugsweise
ist das Achslastmessgerät
zusätzlich
mindestens mit einer Differenzschaltung versehen, die mindestens
mit zwei Anschlüssen
zum Anschließen
eines Achslastsensors verbunden ist. Dadurch kann eine in Längsrichtung
unausgewogene Beladung schnell und sicher erkannt werden, womit
ein seitliches Umkippen des Fahrzeuges bei der Fahrt vermieden werden
kann. Das gleiche Prinzip kann auch zwischen der Vorderachse und
den Hinterachsen eines Fahrzeugs durchgeführt werden, um Fehlbeladungen
und gefährliche
Lastverteilungen sicher erkennen zu können.
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Die
Figuren veranschaulichen die vorliegende Erfindung anhand von beispielhaften
Ausführungsformen,
wobei:
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1 ein
Last/Sensorsignal Diagramm mit zwei erfassten Eckwerten darstellt,
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2 ein
Last/Sensorsignal Diagramm mit zwei erfassten Eckwerten und einer
erzeugten Last/Sensorsignal-Funktion darstellt,
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3 ein
Last/Sensorsignal Diagramm mit vier erfassten Stützwerten und einer anderen
erzeugten Last/Sensorsignal-Funktion darstellt,
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4 einen
schematischen Aufbau einer einfachen Ausführungsform eines Achslastmessgeräts für ein Fahrzeug
mit einer pneumatischen Federung zeigt,
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5 einen
schematischen Aufbau einer anderen Ausführungsform eines Achslastmessgeräts mit verteilten
Sensoren für
ein Fahrzeug zeigt,
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6 einen
schematischen Aufbau einer Ausführungsform
eines Achslastmessgeräts
für ein Fahrzeug
mit mindestens zwei Achsen und vier Rädern zeigt, und
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7A und 7B und 7C verschiedene
Ausführungsformen
möglicher
Anzeigevorrichtungen für
Achslastmessgeräte
darstellen.
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1 stellt
ein Last/Sensorsignal-Diagramm mit zwei erfassten Eckwerten dar.
Die beiden Eckwerte 10 und 12 werden jeweils in
einem unbeladenen und einem beladenen Zustand des Fahrzeugs gemessen
bzw. aufgenommen. Die Messwerte können direkt von in dem Fahrwerk
bzw. den Federn des Fahrzeuges angeordneten Sensoren aufgenommen werden.
Die zugeordneten Lastwerte der Ladung (angegeben in Kilogamm) mussen
das System eingegeben werden. Die zugeordneten Lastwerte können auch
in einem Speicher, in dem Achslastmessgerät gespeichert bzw. vorgespeichert
sein. Der Wert 10 wird bei unbeladenem Fahrzeug aufgenommen und
einer ersten Last bzw. einer ersten Ladung (beispielsweise dem Leergewicht
oder einer entsprechenden Anzeige einer Fahrzeugwaage) zugeordnet.
In dem vorliegenden Fall einer Ladung bzw. Achslast von 5,5 t und
einem Balgdruck in einer pneumatischen Federung von etwa 1,2 Einheiten, bzw.
einem Sensorwert von 1,2 Einheiten.
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Der
Wert 12 wird bei einem voll beladenen Fahrzeug aufgenommen und einer
zweiten Last bzw. einer zweiten Ladung (beispielsweise dem Gesamtgewicht
oder einer entsprechenden Anzeige einer Fahrzeugwaage) zugeordnet.
In dem vorliegenden Fall einer Ladung bzw. Achslast von 24,0 t und
einem Balgdruck in einer pneumatischen Federung von etwa 6 Einheiten,
bzw. einem Sensorwert von 6 Einheiten.
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Die
Aufnahme der Sensorwerte kann beispielsweise über die Eingabe an den Tasten
des Achslastmessgeräts
oder über
eine entsprechende Eingabe über
ein, an einer Schnittstelle angeschlossenes Eingabegerät (das auch
mit einer entsprechenden fest montierten Fahrzeugwaage gekoppelt sein
kann) eingeleitet werden.
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2 stellt
das Last/Sensorsignal Diagramm von 1 mit den
zwei erfassten Eckwerten 10 und 12 und einer aus
diesen Werten erzeugten linearen Last/Sensorsignal-Funktion dar.
Die Steigung der Geraden und der Achsenabschnitt definieren die Funktion
hinreichend. Die mathematischen Grundlagen zur Berechnung sind in
jedem Lehrbuch der Algebra nachzulesen, und werden daher hier nicht
explizit besprochen.
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Wenn
die lineare Funktion erzeugt bzw. ermittelt ist, kann jedem erfassten
Sensorwert bzw. jedem Balgdruck ein Gewicht bzw. eine Last zugeordnet
werden, die einfach errechnet werden und an ein Display ausgegeben
werden kann.
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3 stellt
ein Last/Sensorsignal Diagramm mit vier erfassten Stützwerten
und zwei möglichen Last/Sensorsignal-Funktionen
dar. Zusätzlich
zu den zwei Sensor- bzw. Stützwerten
von 1 und 2 wurden in 3 zwei
weitere Stützwerte 16 und 20 ermittelt
und entsprechenden Lastwerten zugeordnet. Die gestrichelte Linie 22 stellt
eine aus den Stützwerten 10, 20, 16 und 12 interpolierte
Funktion dar, die eine genauere Korrelation der Sensorwerte zu den
Lasten bzw. Beladungen ermöglicht.
Wenn eine Näherung
der Kurve als hinreichend angesehen wird, kann die Funktion auch
durch einen Polygonzug 24, 24', 24'' angenähert werden,
der lediglich eine Aneinanderreihung des Verfahrens von 2 für mehrere
Punkte darstellt. Es ist lediglich zu beachten, dass die Funktion
monoton bzw. streng monoton ist, da sonst keine Eineindeutigkeit
gewahrt ist, was notwendig ist, damit zu jedem Sensorwert bzw. Balgdruckwert
nur einen Lastwert ausgegeben werden kann.
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4 zeigt
einen schematischen Aufbau einer einfachen Ausführungsform eines Achslastmessgeräts für ein Fahrzeug
mit einer pneumatischen Federung. In 4 ist das
Achslastmessgerät 30 als eine
Ausführungsform
für eine
pneumatische Federung dargestellt. Das Achslastmessgerät 30 umfasst dabei
eine Verarbeitungseinrichtung 32, einen Speicher 34,
ein Eingabeelement 33, einen Sensor 35 und eine
Anzeigevorrichtung 48, 48'. Die Verarbeitungseinrichtung 32 ist
jeweils mit dem Speicher 34, dem Eingabeelement 33,
dem Sensor 35 und der Anzeigevorrichtung 48, 48' verbunden.
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Der
Sensor 35 ist jeweils über
die Verbindungen 36, 36' mit den Federelementen 38, 38' verbunden,
die Teil einer Fahrwerksaufhängung
der Achse 40 mit den Rädern 44 sind.
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In
einer Basisversion ist nur das Federelement 38 über die
Verbindung 36 mit dem Sensor 35 verbunden. Diese
Anordnung kann hinreichend sein, wenn angenommen wird, dass das
Fahrzeug bezüglich
seiner Längsachse
immer symmetrisch beladen ist.
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Es
sei in 4 angenommen, dass die Federelemente Pneumatikfedern
sind. Dann können die
Leitungen 36, 36' einfach
nur als Druckleitungen ausgeführt
werden, die den Innendruck der Pneumatikfedern dem (Druck-) Sensor 35 zuführen. Eine Querverbindung
zwischen den Pneumatikfedern 38 und 38' sollte nicht
bestehen, da sonst gerade bei ungleicher bzw. unsymmetrischer Beladung
die Federn nicht der unsymmetrischen Beladung entgegenwirken können. Die
Beladungs- bzw. die (nach dem in den 1 bis 3 dargestellten
Prinzip ermittelten) Lastwerte, können auf der Anzeige 48 dargestellt werden.
Die Anzeige 48' kann,
wenn die Leitung 36' auch
das Federelement 38 mit dem (Mehrfach-) Sensor 35 verbindet,
und wenn die Verarbeitungseinrichtung 32 in der Lage ist,
diese Sensorwerte zu differenzieren, einen Lastunterschied zwischen
den Federelementen 38 und 38' berechnen und anzeigen. In diesem
Fall sollte die Verarbeitungseinrichtung 32 für jedes
der Sensorelemente des Sensors 35 bzw. der Federelemente 38 bzw. 38' eine eigene
Korrelationsfunktion erzeugen bzw. berechnen und verwenden. Durch
die einzelnen und unabhängigen
Korrelationsfunktionen können
auch Fertigungsunterschiede in den Sensoren unterschiedlich lange,
Signalleitungen und andere Störeffekte
ausgeglichen werden. Aus dem Mittelwert bzw. der Addition der einzelnen Lastwerte
die Gesamtlast und Differenz der Lastwerte kann eine Asymmetrie
der momentanen Beladung errechnet werden.
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In 5 ist
ein schematischer Aufbau einer anderen Ausführungsform eines Achslastmessgeräts mit verteilten
Sensoren 50, 50' und
zwei externen Displayeinheiten 48, 48' und 49, 49' gezeigt. Im
Gegensatz zu der in 4 gezeigten Lösung sind
hier die Sensoren direkt an den Federelementen 38, 38' befestigt.
Durch die direkt an den Federelementen 38, 38' angeordneten
Sensoren kann die Datenübertragung
bzw. Sensorsignalübertragung
zu dem Achslastmessgerät
beispielsweise digital oder codiert erfolgen. Dadurch kann verhindert
werden, dass bei Pneumatikfederungen ein Versagen der Messleitung auch
ein Versagen der Federung bewirken kann. Fehler, die durch lange
Zuleitungen verursacht werden, können
durch Sensoren, die an den Federelementen angeordnet sind ebenfalls
ausgeschlossen werden.
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Die
dargestellte Ausführungsform
lässt sich auch
bei mechanischen Federelementen 38, 38', die beispielsweise
mit Dehnungsmessstreifen versehen sind anwenden. In diesem Fall
bilden die Messstreifen alleine oder zusammen mit einer Treiberschaltung
jeweils die Sensoren 50, 50'.
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Die
externen Displayeinheiten 48, 48' und 49, 49' können jeweils
an einer Seite des Fahrzeuges in der Nähe der jeweiligen Achse von
außen
sichtbar montiert werden. Die Displayeinheiten 48' und 49' zeigen jeweils
einen Anteil einer unsymmetrischen Beladung an.
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6 zeigt
einen schematischen Aufbau einer Ausführungsform eines Achslastmessgeräts für ein Fahrzeug
mit mindestens zwei Achsen und vier Rädern. Die 6 weist
gegenüber 4 zusätzlich die
Anzeigevorrichtungen 48'', 48''',
und die Verbindungen 136, 136', die den Sensor 35 mit
den zusätzlichen
Federelementen 138, 138' verbinden auf. Die Federelemente 138, 138' bilden einen
Teil der Fahrwerksaufhängung
einer zweiten Achse 140 mit den Rädern 144.
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Die
zusätzlichen
Displayeinheiten 48'', 48''' sind
in 6 bereitgestellt, um eine Auflagelast 48'' auf der Straße und eine Lastverteilung
bzw. einen Lastunterschied 48"' zwischen Vorderachse und Hinterachse
darzustellen. Auch hier kann für
jeden Sensor unabhängig
eine Last/Sensorwert-Funktion erzeugt werden.
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In
den 7A und 7B und 7C sind verschiedene
Ausführungsformen
möglicher
Anzeigevorrichtungen dargestellt.
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In 7A weist
die Displayeinheit nur eine Anzeige 72 auf, die einen Achslastwert
direkt angibt. Der Taster 33' dient
dazu, den momentanen Beladungs- bzw. Achslastwert auszulesen. Mit
dem anderen Knopf kann die Speicherung der Referenzwerte gestartet,
bzw. die Referenzwerte selber eingegeben werden.
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In 7B weist
die Displayeinheit ebenfalls nur eine Anzeige 72 auf, die
einen Achslastwert direkt angibt. Der Taster 33' dient dazu,
den momentanen Beladungs- bzw. Achslastwert abzurufen. Das Eingabeelement 70,
das hier als ein Anschluss für eine
Kalibrierungsschaltung ausgeführt
ist, kann durch eine Plombe versiegelt sein, um zu verhindern, dass
die Einstellung der Schaltung manipuliert wird.
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In 7C ist
die Displayeinheit als eine Balkenanzeige 74 ausgeführt, die
einen prozentualen Beladungs- bzw. Achslastwert anzeigt. Diese Ausführungsform
weist den Vorteil auf, dass keine genaue bzw. absolute Gewichtsangabe
notwendig ist. Das gezeigte Displayelement kann universal für alle Gewichtsbereiche
und alle Fahrzeuge angewendet werden. Die Skala erstreckt sich über die
100-%-Marke hinaus, um auch eine Überladung anzeigen zu können. Die
beiden Balken der Anzeigen können
sich auf verschiedene Federelemente einer Achse oder auch auf verschiedene
Achsen beziehen. Es ist auch möglich,
bei mehrachsigen Fahrzeugen mehrere z. B. 3, 4, 5 oder mehr Balkenanzeigen
zu verwenden. Es kann auch vorteilhaft sein eine Balkenanzeige mit einer
numerischen bzw. alphanumerischen Anzeige zu kombinieren.
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Der
Taster 33' dient
dazu, den momentanen Beladungs- bzw. Achslastwert auszulesen. Das
Eingabeelement 33, dient zur Eingabe bzw. zur Aufzeichnung
der Referenzwerte.
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Zum
Erfassen der Achslast bei pneumatischer Achsenfederung kann das
Messgerät
direkt an den Luftbalg angeschlossen werden. Dadurch steht immer
der aktuelle Druck in dem Federelement zur Messung zur Verfügung. Der
aktuelle Druck wird am Gerät
abgerufen, d. h. der korrelierende Messwert. Das Gerät 30 selbst
wird am Chassis des Trailers befestigt. Vom Gerät geht ein Luftschlauch an
den Luftbalg. Das Abrufen des jeweiligen Beladungszustandes erfolgt
beispielsweise über
einen 2-fachen Tastendruck an einer Eingabetaste. Das Gerät kann mit einer
(nicht gezeigten) Batterie versehen sein, die zur Versorgung der
im Gerät
befindlichen Elektronik dient. Das Gerät kann sehr klein und sehr
einfach aufgebaut sein, beispielsweise nur mit einer Anzeige und
einer Eingabetaste. Das Gerät
kann beispielsweise nur mit einer einzelnen Leitung zu einem Federelement
versehen sein. Das Gerät
kann auch an eine Bordstromversorgung des Fahrzeugs angeschlossen
werden.
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Das
Kalibrieren des Gerätes
wird wie folgt vorgenommen: Nachdem das Achslastmessgerät eingebaut
wurde, werden die Sensormesswerte bei unbeladenem Fahrzeug gemessen
und in einen Speicher abgelegt. Danach wird das Fahrzeug beladen
und die Sensormesswerte bei beladenem Fahrzeug gemessen und ebenfalls
in den Speicher abgelegt. Dies kann durch Drücken einer Eingabetaste erfolgen.
Das Fahrzeug sollte bei der Kalibrierung nicht überladen sein. Den Sensorwerten
müssen
dann Lastwerte zugeordnet werden. Dann berechnet eine Elektronik
eine Linie bzw. eine Kurve, die die gespeicherten Messwerte miteinander
verbindet. Durch die ermittelte Funktion kann dann jedem Sensorwert
ein entsprechender Lastwert zugeordnet werden, der dann über eine
Ausgabeeinheit ausgegeben werden kann.
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Bei
Fahrzeugen mit mechanischer Federung erfolgt ein Aufkleben eines
Kraftmessglieds (wie DMS). Dieses wird mit dem Auswertegerät mittels Kabel
verbunden. Das Gerät
beinhaltet eine Elektronik, welche beim Einbau kalibriert wird.
Analog der Luftfedermesseinheit folgt ein Nullsetzten bei unbeladenem
Zustand. Danach wird das Fahrzeug beladen und der zweite Messwert
gesetzt. Beide Werte werden zu einer Geraden verbunden und als Eichkurve abgespeichert.
Mittels Tastendruck kann später
jeweils der Beladungszustand abzurufen werden.
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Im
Gerät befindet
sich eine Batterie, die über den
Tastendruck eine Spannung auf die Messmittel gibt. Der Messwert
wird jeweils abgerufen und digital angezeigt. Das Gehäuse kann
die gleichen Form wie bei der Luftfederung haben, stellt jedoch
eine separate Ausführung
dar, da die im Gerät
befindliche Elektronik unterschiedlich ist.