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Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit mindestens einer Messeinrichtung zur Messung einer Achslast und/oder einer Radlast, mit mindestens einem Federelement, über welches mindestens ein Rad oder eine Achse federnd mit einem Fahrgestell des Kraftfahrzeugs gekoppelt ist, wobei die Messeinrichtung einen Drehwinkelsensor und ein Übertragungsgetriebe aufweist, das eine Relativbewegung oder Verformung eines solchen Federelements in eine Rotation übersetzt und mindestens einen ersten Arm und mindestens einen zweiten Arm umfasst, welche gelenkig miteinander verbunden sind, wobei der erste Arm gelenkig mit dem Drehwinkelsensor gekoppelt ist, so dass der Drehwinkelsensor eine Drehbewegung des ersten Arms messen kann, und wobei das Übertragungsgetriebe einen ersten Messpunkt und der Drehwinkelsensor einen zweiten Messpunkt definiert.
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Die Messung der Radlast bzw. Achslast erhöht die Fahrsicherheit des Kraftfahrzeugs. Dem Fahrer kann mitgeteilt werden, wenn das Kraftfahrzeug überladen ist. Dadurch kann eine die Sicherheit gefährdende Überladung des Kraftfahrzeugs verhindert werden. Darüber hinaus kann durch die Radlastmessung eine Gewichtsverteilung der Zuladung im Kraftfahrzeug ermittelt werden, so dass ggf. die Ladung angepasst werden kann, um eine bessere Verteilung der Ladung zu erzielen. Ferner können bei einem an sich stahlgefederten Fahrzeug eine oder mehrere Luftgefederte Zusatzachsen gesteuert werden. Dabei ist beispielsweise bekannt Messventile zu verwenden, die als Messwert einen Druck ausgeben. Mit diesem Druck kann mittels eines Proportionalventiles der Druck in den Luftbälgen der Zusatzachsen eingestellt werden. Aufgrund der Nutzung der Proportionalventile ist allerdings ein großer Messfehler vorhanden. Darüber hinaus kann kein weiterer Einfluss auf den Druck in den Luftbälgen genommen werden.
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Des Weiteren ist bekannt zur Achslastmessung Drehwinkelsensoren zwischen Rahmen und Achse zu verwenden. Solche Messungen sind allerdings ebenfalls ungenau, da eine zu große Anzahl an Fehlerquellen die Messung beeinflusst.
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Aus der
DE 199 18 679 A1 ist ein System zur Ermittlung der Fahrzeugmasse und deren Verteilung bekannt. Dabei werden in ein Federdämpfersystem Druckmesssensoren eingebaut, um die von dem Federdämpfersystem aufgenommene Kraft zu bestimmen und damit auf die Radlast zu schließen. Dies erfordert zum einen spezielle Dämpfer, die dadurch teurer herzustellen sind. Zum anderen ist die Messung mit Hilfe der Drucksensoren in dem Dämpfer ungenau.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine verbesserte oder zumindest andere Ausführungsform eines Kraftfahrzeugs mit mindestens einer Messeinrichtung zur Messung einer Achslast und/oder einer Radlast bereitzustellen, die sich insbesondere durch eine höhere Genauigkeit auszeichnet.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, die Lastmessung über die Messung eines Federwegs eines Federelements, mit welchem ein Rad oder eine Achse federnd mit dem Fahrgestell gekoppelt ist, zu erzielen und die Anzahl der Störeinflüsse zwischen den beiden Messpunkten zu verringern. Erfindungsgemäß ist daher vorgesehen, dass der erste Messpunkt und der zweite Messpunkt an dem Federelement liegen, und dass der zweite Arm an dem Federelement gehalten ist. Durch die Messung wie stark das Federelement eingefedert ist kann auf die wirkende Kraft geschlossen werden und damit auf die Beladung des Kraftfahrzeugs. Optimal wäre, wenn der gemessene Federweg ausschließlich durch Verformung des Federelements zustande käme. Allerdings führt die Last im Kraftfahrzeug dazu, dass alle kraftführenden Bauteile zumindest geringförmig elastisch verformt werden und dadurch das Messergebnis verfälschen können. Dadurch, dass beide Messpunkte an dem Federelement liegen, können Störeinflüsse, die durch zusätzliche Übertragungselementen einfließen würden, vermieden werden.
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Eine günstige Möglichkeit sieht vor, dass das mindestens eine Federelement einen fahrzeugseitigen ersten Verbindungsabschnitt, an welchem das Federelement mit dem Fahrgestell verbunden ist, und mindestens einen rad- oder achsseitigen zweiten Verbindungsabschnitt aufweist, an welchem das Federelement mit einem Rad oder einer Achse gekoppelt ist und der zweite Arm des Übertragungsgetriebes an dem zweiten Verbindungsabschnitt des Federelements gelenkig gehalten ist. Auf diese Weise kann das Übertragungsgetriebe den gesamten Federweg den das Federelement einfedert erfassen, so dass die Messung des Federwegs und damit der Achslast bzw. der Radlast genauer wird.
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Eine günstige Lösung sieht vor, dass der Drehwinkelsensor unmittelbar oder mittelbar über ein Drehwinkelsensorhalteelement an dem Federelement gehalten ist. Dadurch bildet der Drehwinkelsensor den zweiten Messpunkt an dem Federträgerelement. Der zweite Arm des Übertragungsgetriebes bildet den ersten Messpunkt an dem zweiten Verbindungsabschnitt des Federelements. Daher ist zwischen den beiden Messpunkten nur das Federelement angeordnet, so dass die Messung im Wesentlichen durch die Verformung des Federelements bestimmt wird. Insbesondere bestimmt keine Verformung von kraftführenden Bauteilen (andere als das Federelement) die Lage der Messpunkte, so dass Störquellen für die Achslast bzw. Radlastmessung reduziert werden können.
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Eine vorteilhafte Lösung sieht vor, dass das Fahrgestell des Fahrzeugs eine Federträgerelement aufweist, an welchem das mindestens eine Federelement an dem Fahrzeug gehalten ist und dass der Drehwinkelsensor unmittelbar oder mittelbar über ein Drehwinkelsensorhalteelement an dem Federträgerelement gehalten ist. Dadurch bildet der Drehwinkelsensor den zweiten Messpunkt an dem Federträgerelement. Der zweite Arm des Übertragungsgetriebes bildet den ersten Messpunkt an dem zweiten Verbindungsabschnitt des Federelements. Daher ist zwischen den beiden Messpunkten nur das Federelement angeordnet, so dass die Messung im Wesentlichen durch die Verformung des Federelements bestimmt wird. Insbesondere bestimmt keine Verformung von kraftführenden Bauteilen (andere als das Federelement) die Lage der Messpunkte, so dass Störquellen für die Achslast bzw. Radlastmessung reduziert werden können.
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Eine günstige Variante sieht vor, dass das Drehwinkelsensorhalteelement ausschließlich den Drehwinkelsensor hält. Dadurch können Verformungen des Drehwinkelsensorhalteelements, welche die Messung verfälschen würden, ausgeschlossen oder zumindest verringert werden.
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Eine vorteilhafte Möglichkeit sieht vor, dass das Kraftfahrzeug mindestens eine luftdruckgefederte Zusatzachse aufweist, welche über mindestens einen Luftbalg federnd mit dem Fahrgestell gekoppelt ist und dass der Luftbalg abhängig von der Beladung oder zumindest von der Radlast bzw. Achslast gesteuert wird. Somit kann, die Zusatzachse bedarfsgerecht gesteuert werden.
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Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen.
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Die einzige 1 zeigt eine Prinzipskizze der Anordnung einer Messeinrichtung am Fahrgestell eines Kraftfahrzeugs.
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Eine in 1 dargestellte Messeinrichtung 10 wird dazu verwendet, eine Achslast und/oder eine Radlast eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines LKWs zu messen. Das Kraftfahrzeug weist dabei mehrere, bspw. sechs Räder 12 auf, wobei in 1 nur zwei Räder zu sehen sind. Jeweils zwei der Räder 12 sind einer Achse 14 zugeordnet. Die Achse 14 kann dabei tatsächlich mechanisch vorhanden sein und die beiden betreffenden Räder 12 miteinander verbinden. Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass die Räder 12 lediglich auf der gleichen Höhe bezogen auf die Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs an den Seiten des Kraftfahrzeugs angeordnet sind, ohne dabei über eine starre oder variable Achse miteinander verbunden zu sein.
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Wenigstens zwei solche Räder 12 sind vorzugsweise federnd an einem Fahrgestell 16 des Kraftfahrzeugs gehalten. Dazu weist das Kraftfahrzeug mindestens ein Federelement 18 auf, welches bspw. als Blattfeder oder Ringfeder ausgebildet sein kann. Das Federelement 18 weist mindestens einen ersten Verbindungsabschnitt 28 auf, an welchem das Federelement 18 an dem Fahrgestell 16, vorzugsweise gelenkig, gehalten ist. Vorzugsweise ist das Federelement 18 an einem Federträgerelement 30 des Fahrgestells 16 gehalten. Des Weiteren weist das Federelement 18 mindestens einen rad- oder achsseitigen zweiten Verbindungsabschnitt 34 auf, an welchem das Federelement 18 mit einem der Räder 12 oder einer der Achsen 14 gekoppelt ist.
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Die Messeinrichtung 10 ist dazu ausgebildet, den Federweg des mindestens einen Federelements 18 zu messen. Aus der bekannten Federkonstante des Federelements 18 kann daher die Kraft ermittelt werden, welche auf den Rädern 12 bzw. den Achsen 14 liegt, wodurch die Achslast bzw. Radlast des Kraftfahrzeugs bestimmt werden kann.
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Die Messeinrichtung 10 weist einen Drehwinkelsensor 20 und ein Übertragungsgetriebe 22 auf. Das Übertragungsgetriebe 22 ist derart ausgebildet, dass ein Federweg des Federelements 18 bzw. eine Relativbewegung des Federelements 18 in eine Rotation umgesetzt wird. Diese Rotation kann dann mit Hilfe des Drehwinkelsensors 20 gemessen werden, um auf die Achslast bzw. Radlast zu schließen.
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Das Übertragungsgetriebe 22 weist mindestens einen ersten Arm 24 und mindestens einen zweiten Arm 26 auf. Der erste Arm 24 und der zweite Arm 26 sind gelenkig miteinander verbunden. Vorzugsweise sind der erste Arm 24 und der zweite Arm 26 jeweils an einem axialen Ende des jeweiligen Arms gelenkig miteinander verbunden.
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Der erste Arm 24 ist drehbar mit dem Drehwinkelsensor 20 gekoppelt. Vorzugsweise ist der erste Arm 24 an einem dem zweiten Arm 26 gegenüberliegenden Ende des ersten Arms 24 mit dem Drehwinkelsensor 20 gekoppelt. Die Kopplung des ersten Arms 24 mit dem Drehwinkelsensor 20 ist dabei derart ausgestaltet, dass der Drehwinkelsensor eine Drehbewegung des ersten Arms 24 relativ zu dem Drehwinkelsensor 20 messen kann.
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Der mindestens eine zweite Arm 26 ist an einem von dem ersten Arm 24 abgewandten Ende an dem mindestens einen Federelement 18 gehalten. Dadurch überträgt sich eine Bewegung des Federelements 18 auf den zweiten Arm 26, welcher diese Bewegung auf den ersten Arm 24 überträgt. Der erste Arm 24 wird dadurch in Rotation um eine Achse des Drehwinkelsensors 20 versetzt. Daher kann mit Hilfe des Drehwinkelsensors 20 eine Lage des Federelements 18 bestimmt werden. Somit ist ein erster Messpunkt 21 der Messeinrichtung 10 an dem Federelement 18 angeordnet.
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Um die Messung des Federwegs des Federelements 18 und damit die Messung der Achslast bzw. der Radlast zu verbessern, ist der mindestens eine zweite Arm 26 an einem zweiten Verbindungsabschnitt 34 des Federelements 18 mit dem Federelement 18 verbunden, an welchem auch das Rad 12 bzw. die Achse mit dem Federelement 18 gekoppelt ist. Vorzugsweise ist der zweite Arm 26 des Übertragungsgetriebes 22 gelenkig an dem zweiten Verbindungsabschnitt 34 des Federelements 18 mit dem Federelement 18 verbunden. Dadurch kann der genaue Federweg des Federelements 18, welcher durch die Gewichtskraft des Kraftfahrzeugs samt Beladung verursacht wird, durch die Messeinrichtung 10 gemessen werden.
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Der Drehwinkelsensor 20 kann direkt an dem Federelement 18, beispeislweise an dem ersten Verbindungsabschnitt 28, angeordnet sein. Somit ist ein zweiter Messpunkt 23 der Messeinrichtung 10 an dem Federelement 18 angeordnet. Ferner kann alternativ hierzu vorgesehen sein, dass der Drehwinkelsensor 20 mittelbar über ein Drehwinkelsensorhalteelement 32 an dem Federelement 18 gehalten ist. Auch dabei ist der zweite Messpunkt 23 an dem Federelement 18 angeordnet.
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Alternativ oder ergänzend hierzu kann vorgesehen sein, dass der Drehwinkelsensor 20 am Fahrgestell 16 des Kraftfahrzeugs gehalten ist. Dabei ist der Drehwinkelsensor 20 derart an dem Fahrgestell angeordnet, dass die Relativlage des Drehwinkelsensors 20 zu dem Federelement 18, insbesondere zu dem ersten Verbindungsabschnitt 28 des Federelements 18, an welchem das Federelement 18 mit dem Fahrgestell 16 verbunden ist, stabil ist. Das heißt, dass diese Relativlage des Drehwinkelsensors 20 nicht oder zumindest sehr wenig durch die Beladung des Kraftfahrzeugs beeinflusst wird. Dies kann bspw. dadurch erreicht werden, dass zwischen dem ersten Verbindungsabschnitt 28 des Federelements 18 und dem Drehwinkelsensor 20 keine kraftführenden Bauteile liegen. Vorzugsweise werden keine kraftführenden Bauteile für die Verbindung des Drehwinkelsensors 20 mit dem ersten Verbindungsabschnitt 28 des Federelements 18 verwendet. Der Drehwinkelsensor kann direkt oder mittelbar über ein Drehwinkelsensorhalteelement 32 an einem Federträgerelement 30 des Fahrgestells 16 angeordnet sein. Auch somit kann erreicht werden, dass der zweite Messpunkt 23 an dem Federelement 18 liegt.
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Das Drehwinkelsensorhalteelement 32 wird vorzugsweise ausschließlich zur Halterung des Drehwinkelsensors 20 verwendet. Dadurch können zusätzliche Störeinflüsse durch die Verformung des Drehwinkelsensorhalteelements 32 vermieden werden.
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Durch diese Ausgestaltung der Messeinrichtung 10 reduzieren sich die Störgrößen, welche die Messung des Drehwinkels beeinflussen. Weiterhin bleibt allerdings das Spiel der Gelenke an den ersten Arm 24 und dem zweiten Arm 26 des Übertragungsgetriebes 22 und das sich Setzen des Federelements 18, die die Messung beeinflussen. Sonstige Störgrößen, wie bspw. weitere Gelenke oder das Verformen einzelner Träger des Fahrgestells aufgrund der Zuladung im Kraftfahrzeug können vermieden werden.
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Falls das Kraftfahrzeug eine Zusatzachse aufweist, die bspw. über einen Luftbalg federnd mit dem Fahrgestell 16 des Kraftfahrzeugs verbunden ist, kann vorgesehen sein, dass die Steuerung der Zusatzachse, insbesondere des Druckes in dem Luftbalg, durch die Daten, welche durch die Messvorrichtung 10 erfasst wurden, gesteuert wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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