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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Ermitteln der auf eine Anhängerkupplung eines Fahrzeugs wirkenden Stützlast.
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Für den Nutzer eines mit einer Anhängerkupplung ausgestatteten Fahrzeugs ist es bislang schwierig, bei der Verbindung (Ankupplung) eines Anhängers mit dem Fahrzeug die aktuell wirkende Stützlast einzuschätzen und somit die fahrzeugspezifisch geltende maximal zulässige Stützlast einzuhalten und das Fahrzeug nicht etwa unbewusst im überladenen Zustand im Straßenverkehr zu führen.
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Vor diesem Hintergrund ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren anzugeben, die die Ermittlung der wirkenden Stützlast für einen Nutzer ermöglichen und der Überschreitung einer maximal zulässigen Stützlast durch Unkenntnis des Nutzers entgegenwirken, um einen vorschriftskonformen Betrieb des Fahrzeugs bzw. des Anhängers zu gewährleisten und die Sicherheit im Straßenverkehr zu erhöhen. Bevorzugt soll durch eine Anzeige der Stützlast der Nutzungskomfort erhöht werden.
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Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 14 gelöst.
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Demgemäß umfasst die Vorrichtung eine Sensoreinrichtung, die eine infolge der Aufbringung einer Stützlast eintretende Änderung der Fahrzeuglage gegenüber einer Fahrzeugstandfläche bestimmt, Skalierungsdaten, die den Zusammenhang zwischen jeweilig wirkender Stützlast und jeweiliger Fahrzeuglage gegenüber einer Fahrzeugstandfläche repräsentieren, und eine Verarbeitungseinheit, die aus der ermittelten Änderung der Fahrzeuglage unter Heranziehung der Skalierungsdaten die aktuell wirkende Stützlast ermittelt.
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Nach dem anspruchsgemäßen Verfahren ist vorgesehen, dass eine infolge der Aufbringung einer Stützlast eintretende Änderung der Fahrzeuglage gegenüber einer Fahrzeugstandfläche durch eine sensorische Messung bestimmt wird, die aktuelle Stützlast ermittelt wird, indem die sensorisch ermittelten Messwerte mit Skalierungsdaten verglichen werden, die den Zusammenhang zwischen jeweils wirkender Stützlast und jeweiliger Fahrzeuglage repräsentieren, die aktuelle Stützlast mit einem Wert einer maximal zulässigen Stützlast verglichen wird und eine Information über den Belastungszustand der Anhängerkupplung ausgegeben wird.
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Ein wesentlicher Aspekt der Erfindung besteht darin, dass unter Erhöhung der Sicherheit und des Komforts der Nutzer mit einfachen Mitteln über die Höhe der aktuell auf die Anhängerkupplung seines Fahrzeugs wirkende Stützlast informiert ist.
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Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung liegt hinsichtlich des Realisierungsaufwandes darin, dass heute bereits häufig standardmäßig am Fahrzeug vorhandene Sensoreinrichtungen (mit)genutzt werden können. Beispielsweise sind für übliche Leuchtweitenregulierungen oder Einparkhilfen in der Regel Sensoren vorgesehen, die zusätzlich auch zum Generieren von Signalen oder Informationen herangezogen werden können, die die Fahrzeuglage repräsentieren.
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Unter Fahrzeuglage ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung die Orientierung der Fahrzeuglängsachse zur fahrbahnseitig gebildeten Referenzfläche zu verstehen, die im Rahmen der Erfindung auch kurz als Fahrzeugstandfläche bezeichnet ist. Eine üblicherweise ohnehin vorhandene Sensoreinrichtung liefert grundsätzlich Signale oder Messdaten zur Längsneigung eines Fahrzeugs, die mit Hilfe von Skalierungsdaten in eine Information über das vorliegende Gewicht eines angekoppelten Anhängers bzw. über die von diesem ausgeübte Stützlast umgewandelt werden. Die Skalierungsdaten sind fahrzeugspezifisch und können mit Hilfe von Belastungskurven erstellt werden. Beispielsweise wird der Abstand zwischen Fahrzeuguntergrund (Sensor) und Fahrzeugstandfläche bei verschiedenen Belastungszuständen der Anhängerkupplung des Fahrzeugs registriert und ausgewertet. Die Nutzung vorhandener Sensoreinrichtungen zeichnet sich insbesondere durch die material-, kosten- und gewichtsneutrale Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe aus.
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Es sind verschiedene Sensoren verfügbar, die Abstandsmessungen vom Fahrzeug zum Untergrund bzw. zu Objekten im Umfeld ausführen können, beispielsweise in Vorrichtungen zur Einparkhilfe oder Leuchtweitenregulierung. Für letztere schreibt die Europäische Union vor, Fahrzeuge mit Xenon-Scheinwerfern mit Achssensoren auszustatten, die die Bewegung oder Neigung des Fahrzeugs in Längsachse (Nickwinkel) ermitteln, um die Leuchtweite automatisch zu regulieren.
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In diesem Zusammenhang sind beispielsweise aus der deutschen Patentschrift
DE 101 48 202 C1 ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung der Längsneigung (Nickwinkel) eines Fahrzeugs und zur Leuchtweitenregulierung bekannt, bei dem bzw. bei der an den vorderen und/oder hinteren Stoßfängern angebrachte Sensoren die Längsneigung des Fahrzeugs ermöglichen, indem deren Messwerte an eine Verarbeitungseinheit weitergeleitet werden, die die Längsneigung des Fahrzeugs bestimmt.
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Demgemäß ist nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung die Sensoreinrichtung Teil einer Leuchtweitenregulierungseinrichtung oder Teil einer Einparkhilfe.
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Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung umfasst die Sensorvorrichtung mindestens einen Ultraschall- und/oder einen Mikrowellensensor zur berührungslosen Abstandsmessung und zum Ermitteln der Längsneigung. Diese Sensoren können an geeigneten Stellen an der Fahrzeugunterseite vorgesehen sein und eine Abstandsmessung zur Fahrbahnoberfläche ausführen. Es ist auch denkbar, die Abstandsmessung bei Kopplung des Anhängers mit dem Fahrzeug an einer gefederten Achse des Fahrzeugs durchzuführen und den Einfederungsweg aufzunehmen. Mit Hilfe einer vorher zu ermittelnden bzw. bekannten Federkonstante der Achse kann aus diesen Messdaten die aktuell wirkende Stützlast bestimmt werden.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Ermittlung der Stützlast durch den Fahrzeugnutzer auslösbar. Hierzu ist es vorteilhaft, einen Auslöseschalter am Fahrzeugheck, beispielsweise nahe der Anhängerkupplung oder in dem Kofferraum, anzuordnen. Der Schalter kann vor Ankupplung des Anhängers ausgelöst werden, um den Ausgangswert für die Ermittlung der aktuellen Stützlast zu setzen und die Ermittlung zu starten. Anschließend wird der Anhänger angekuppelt und der veränderte Nickwinkel erfasst. Die Ermittlung kann z. B. durch erneute Betätigung des Schalters, durch Betätigung eines weiteren Schalters, automatisch nach Erreichen einer geneigten Endposition oder nach einer definierten Zeitspanne, in der die Belastung und damit der Nickwinkel konstant ist, beendet werden. Diese Ausgestaltung ist sehr bedienungsfreundlich und einfach in vorhandene Fahrzeugkonzepte zu integrieren.
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In einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung löst das Aufbringen einer Stützlast auf die Anhängerkupplung die Ermittlung der aktuell wirkenden Stützlast aus. Hierzu kann an der Anhängerkupplung am Fahrzeug und/oder an der Anhängerkupplung am Anhänger ein Kontakt vorgesehen sein, der die Ermittlung auslöst. Diese Ausführungsvariante bietet dem Nutzer einen erhöhten Komfort, da das Ermitteln der Stützlast nicht nutzerseitig initiiert werden muss.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht eine Ausgabevorrichtung vor, die die aktuell wirkende Stützlast durch optische und/oder akustische Ausgabe angibt. Dies führt zu einer Erhöhung der Transparenz für den Nutzer und dieser kann selbstständig einschätzen, ob die aufgebrachte Last im Rahmen des zulässigen Umfangs liegt.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die optische und/oder akustische Angabe bei Überschreiten einer festgelegten maximalen Stützlast. Damit generiert die erfindungsgemäße Vorrichtung in vorteilhafter Weise eine Überlast-Warnung. Ist eine maximal zulässige Stützlast überschritten, erfolgt eine optische und/oder akustische Warnung an den Nutzer. Dies hat den Vorteil, dass der Nutzer nicht selbst einschätzen muss, ob eine zulässige Stützlast überschritten ist. Konsequenz einer solchen Warnung kann beispielsweise ein Blockieren der Fahrzeugzündung sein, so dass das Fahrzeug im überbeladenen Zustand nicht gefahren werden kann. Es ist auch denkbar, die akustische und/oder optische Warnung andauern zu lassen, bis der überladene Zustand behoben ist. Dies fördert die Einhaltung der zulässigen Stützlasten und führt zu einer erhöhten Sicherheit im Straßenverkehr.
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Weiter bevorzugt ist es, zur optischen Ausgabe als Leuchtsignal eine am Heck (in der Regel ohnehin) befindliche Leuchteinrichtung zu verwenden. Bei der Ankupplung eines Anhängers befindet sich notwendigerweise ein Nutzer am Heck des Fahrzeugs. Wird der Anhänger an das Fahrzeug angekuppelt und überschreitet dieser eine zulässige Stützlast, gibt wenigstens eine hintere Leuchte als Warnsignal ein Leuchtsignal – beispielsweise blinkend oder dauerhaft – aus. Es ist möglich, dass die hinteren Blinkleuchten ein blinkendes Signal ausgeben. Dies hat den Vorteil, dass das Warnsignal im direkten Sichtfeld des Nutzers beim Ankuppeln des Anhängers ausgegeben wird und der Nutzer einfach und komfortabel über den Überladungszustand informiert wird.
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In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die optische Ausgabe als Anzeige ausgestaltet, die die ermittelte Stützlast anzeigt. Die Anzeige kann beispielsweise als numerische Anzeige oder Display ausgestaltet sein und es können Hinweise an den Nutzer und/oder die Stützlast als numerischer Wert ausgegeben werden. Beispielsweise kann als Warnhinweis „Vorsicht, Stützlast überschritten!” ausgegeben werden. Die aktuelle Stützlast kann auch als Balkenanzeige dargestellt sein, so dass der Nutzer sieht, wie viel weitere Last noch zugeladen werden kann. Es ist vorteilhaft die Anzeige im Heckbereich des Fahrzeugs vorzusehen. Es ist aber auch denkbar, diese Anzeige in den Armaturenbereich des Fahrzeugs oder an anderer geeigneter Stelle zu integrieren.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass zur akustischen Ausgabe die Ausgabevorrichtung die ermittelte Stützlast ansagt. Diese Ausgestaltung ist alternativ oder zusätzlich zu den vorher genannten Ausgabevarianten möglich. Die Ansage der vorliegenden Stützlast und/oder eines Hinweises bzw. einer Warnung bei Überlast führen zu einer weiteren Erhöhung der Sicherheit im Straßenverkehr. Diese Lösung ist für den Nutzer besonders komfortabel und erhöht den Nutzungskomfort des Fahrzeugs, da eine Sprachansage als besonders hochwertige Funktion wahrgenommen wird.
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In weiterer bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung weist die Vorrichtung eine Eingabeeinheit zur Eingabe einer maximal zulässigen Stützlast auf. Der Nutzer kann so die zulässige Stützlast den geltenden Bestimmungen gemäß eingeben und – wenn notwendig – diese auch ändern, wobei diese Eingaben in einer Speichereinheit zur Verarbeitung abgelegt sein können.
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Als alternative Ausgestaltung ist die zulässige Stützlast in der Speichereinheit bevorzugt werksseitig gespeichert. Der Hersteller kann somit die fahrzeugspezifische zulassungsgemäße maximale Stützlast vorgeben, die damit für den Vergleich mit der ermittelten aktuellen Stützlast zur Verfügung steht. Hierbei ist es sinnvoll, die fahrzeugspezifische Stützlast als so genannte „Bandendeprogrammierung”, d. h. am Ende der Fertigungs- und Montagekette auf die Speichereinheit bzw. in ein Steuergerät einzuspeichern. Durch die Bandendeprogrammierung ist es möglich, gleiche Bauteile in verschiedenen Fahrzeugtypen einzusetzen und fahrzeugspezifische Daten erst am Ende einzugeben oder zu programmieren. Die werksseitige Speicherung der zulässigen Stützlast erhöht den Komfort des Kunden und verhindert nutzerseitige Falscheingaben.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird für die sensorische Messung eine Sensoreinrichtung einer Vorrichtung zur Leuchtweitenregulierung und/oder Einparkhilfe verwendet, die üblicherweise am Fahrzeug ohnehin vorhanden ist.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer Zeichnung näher erläutert.
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Es zeigen:
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1 eine schematische Seitenansicht eines Fahrzeugs mit einem Anhänger und einer erfindungsgemäßen Vorrichtung und
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2 ein Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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1 zeigt in schematischer Darstellung ein Fahrzeug 1 mit einem Anhänger 2 und einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 3 zur Bestimmung der wirkenden Stützlast 4 an einer Anhängerkupplung 5. Die Vorrichtung 3 umfasst eine Sensoreinrichtung 6, die bei Lastaufbringung an der Anhängerkupplung 5 eine Änderung der Fahrzeuglage 7 (des Nickwinkels) in Längsrichtung gegenüber einer Fahrzeugstandfläche 8 bestimmt. Des Weiteren liegen Informationen zur Änderung der Fahrzeuglage 7 infolge verschiedener Belastungen der Anhängerkupplung 5 vor, beispielsweise in Form eines Algorithmus oder einer Eich- oder Messwertkurve, die im Rahmen der Erfindung allgemein als Skalierungsdaten 9 bezeichnet sind. Zudem ist eine Verarbeitungseinheit 10 zur Ermittlung der Größe der aktuellen Stützlast 4 vorgesehen.
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Für die sensorische Bestimmung der Fahrzeuglage 7 gegenüber der Fahrzeugstandfläche 8 kann eine Sensoreinrichtung 6 einer Leuchtweitenregulierung 11 oder einer Einparkhilfe 12 verwendet werden. Die Sensoreinrichtung 6 umfasst zumindest einen Ultraschallsensor 15 oder Mikrowellensensor 16.
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Die Messung der Stützlast 4 wird durch die nutzerseitige Betätigung eines Schalters 17 ausgelöst. Alternativ kann das Aufbringen der Stützlast 4 auf die Anhängerkupplung 5 die sensorische Messung automatisch auslösen. Die Ermittlung der aktuellen Stützlast kann nach einem Zeitintervall automatisch oder nach erneutem Betätigen des Schalters 17 beendet werden.
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Zur Information eines Nutzers wird die aktuell vorliegende Stützlast 4 auf einer Ausgabevorrichtung 18 durch eine optische und/oder akustische Ausgabe 19 angezeigt. Die Ausgabe 19 kann beispielsweise nur bei Überschreitung einer zulässigen Stützlast 4 ausgelöst werden. Zur Warnung eines Nutzers wird bei Überladung der Anhängerkupplung 5 – d. h. beim Überschreiten einer maximal zulässigen Stützlast, deren Größe in der Verarbeitungseinheit 10 oder einer Speichereinheit (wie unten beschrieben) gespeichert ist – ein Leuchtsignal 20 von einer am Fahrzeugheck 25 befindlichen Leuchte 26 ausgegeben. Die Ausgabevorrichtung 18 kann als numerische Anzeige 27 oder Display 28 ausgeführt sein und Hinweise 29 an den Nutzer und/oder den tatsächlichen numerischen Wert 30 der aktuellen Stützlast 4 angeben.
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Alternativ oder zusätzlich gibt die Ausgabevorrichtung 18 die vorliegende Stützlast 4 als Sprachansage 35 über einen Lautsprecher 36 aus.
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Die zulässige Stützlast 4 kann über eine Eingabeeinheit 37 nutzerseitig eingegeben und in einer Speichereinheit 38 abgelegt werden oder werksseitig vom Hersteller in die Speichereinheit 38 vorprogrammiert werden.
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In 2 ist das erfindungsgemäße Verfahren als Ablaufdiagramm dargestellt. Die wirkende Stützlast 4 an der Anhängerkupplung 5 des Fahrzeugs 1 (1) wird in einem ersten Schritt 39 (sensorische Messung) bestimmt, der die Änderung der Fahrzeuglage 7 gegenüber einer Fahrzeugstandfläche 8 ermittelt. Im Folgenden (Verfahrensschritt 40) wird die Größe der aktuellen Stützlast 4 ermittelt und mit einem Wert für die zulässige Stützlast verglichen (Verfahrensschritt 45). Eine Information über den Stützlastzustand wird an einen Nutzer ausgegeben (Verfahrensschritt 46).
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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