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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erfassung des Fahrzeuggewichts sowie ein Computerprogrammprodukt, welches ausführbaren Code für das Verfahren speichert.
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Bei herkömmlichen Systemen wird die auf ein Fahrzeugrad einwirkende Gewichtskraft z. B. mittels Dehnmessstreifen gemessen.
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Diese sind jedoch schwer auf z. B. einen Radträger oder ein Radlager aufzubringen, wodurch die verursachten Produktionskosten hoch sind.
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Ferner ist die Genauigkeit der Bestimmung einwirkender Gewichtskräfte verbesserungsfähig.
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Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Erfassung des Fahrzeuggewichts sowie ein Computerprogrammprodukt mit ausführbarem Code für das Verfahren anzugeben, welches die Genauigkeit der Bestimmung von auf ein Fahrzeugrad einwirkenden Gewichtskräften erhöht und somit ebenfalls die Sicherheit für Fahrzeuginsassen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weitere vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Bei einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Erfassung des Fahrzeuggewichts vorzugsweise die nachstehenden Schritte.
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Vorteilhafterweise umfasst ein Schritt ein Erfassen der auf ein Fahrzeuggrad bzw. auf ein Radlager oder auf einen Radträger einwirkenden Gewichtskraft mit einer Magnetsensoreinheit zum Detektieren der inversen Magnetostriktion. Mithilfe einer Magnetsensoreinheit, die sich der Magnetostriktion bedient, kann auf einfache und günstige Weise eine hochpräzise Messung von einwirkenden Kräften an einem Fahrzeugrad oder einem Radlager oder einem Radträger vorgenommen werden.
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Ein weiterer Schritt des Verfahrens weist vorzugsweise ein Erfassen der einwirkenden Gewichtskraft pro Fahrzeuggrad bzw. pro Radlager bzw. pro Radträger eines Fahrzeuges auf.
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Bevorzugterweise umfasst ein Schritt des Verfahrens ein Errechnen des Fahrzeuggewichts durch Summieren der erfassten Gewichtskräfte, die auf die Fahrzeugräder oder Radlager oder Radträger eines Fahrzeuges einwirken.
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Ferner ist es günstig, wenn ein weiterer Schritt des Verfahrens ein Errechnen des Schwerpunktes eines Fahrzeuges durch Berechnen des Massenschwerpunkts aus den erfassten Gewichtskräften, die auf die Fahrzeugräder oder die Radlager oder die Radträger eines Fahrzeuges einwirken. Hierbei bedient sich das Verfahren der bekannten Formeln aus der Mathematik zur Errechnung eines Massenschwerpunkts innerhalb eines Volumens bzw. Körpers. Selbstverständlich ist es auch möglich, den Schwerpunkt des Fahrzeuges bzw. den Massenschwerpunkt innerhalb einzelner Ebenen eines dreidimensionalen Koordinatensystems zu errechnen. Dies bietet den Vorteil, beispielsweise in der Ebene der Räder eines Fahrzeuges den Schwerpunkt anzuzeigen, wodurch beispielsweise ein verschobener Schwerpunkt aufgrund einer Stützlast, vorzugsweise angebracht an eine Anhängerkupplung, errechnet werden kann.
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Ferner ist es bevorzugt, wenn Übermitteln des errechneten Schwerpunkts an eine Auswerteeinheit zur Weiterleitung an eine Anzeigevorrichtung umfasst. Auf diese Weise kann der errechnete Schwerpunkt an eine Anzeigevorrichtung weitergeleitet bzw. übermittelt werden.
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Auch ist es bevorzugt, wenn ein Schritt des Verfahrens ein Darstellen des errechneten Schwerpunkts auf einer Anzeige der Anzeigevorrichtung, um einem Fahrzeugnutzer den Schwerpunkt des Fahrzeuges anzuzeigen.
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Des Weiteren ist es bevorzugt, wenn ein Schritt des Verfahrens ein Ausgeben einer Warnmeldung, insbesondere auf einer Anzeige, für den Fall umfasst, dass der errechnete Schwerpunkt des Fahrzeuges außerhalb eines vorgegebenen geometrischen Bereichs des Fahrzeuges liegt. Dabei ist es günstig, wenn der vorgegebene geometrische Bereich in einem Speicher einer Auswerteeinheit hinterlegt ist. Bei dem vorgegebenen geometrischen Bereich handelt es sich vorzugsweise um einen Bereich in der Ebene der Fahrzeugräder, der günstigerweise ein sicheres Fahrverhalten - für den Fall, dass sich der Schwerpunkt innerhalb dieses Bereichs befindet - repräsentiert. So ist es also in dem Fall möglich, wenn der errechnete Schwerpunkt außerhalb des geometrischen Bereichs liegt, vor einem unsicheren Fahrverhalten des Fahrzeugs zu warnen.
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Ferner ist es günstig, wenn ein Schritt des Verfahrens ein Übermitteln der pro Fahrzeugrad bzw. pro Radlager bzw. pro Radträger erfassten Gewichtskraft an eine Auswerteeinheit zur Weiterleitung an eine Anzeigevorrichtung umfasst. Auf diese Weise können die erfassten Gewichtskräfte für die einzelnen Fahrzeugräder in der Auswerteeinheit beispielsweise mit einander verglichen werden oder ein Gesamtgewicht des Fahrzeugs errechnet werden.
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Ein weiterer Schritt des Verfahrens weist vorzugsweise ein Darstellen der erfassten Gewichtskräfte, die auf die Fahrzeugräder bzw. Radlager bzw. Radträger eines Fahrzeuges einwirken, auf einer Anzeige der Anzeigevorrichtung, um einem Fahrzeugnutzer die Gewichtskraft pro Fahrzeugrad bzw. pro Radlager bzw. pro Radträger anzuzeigen.
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Ein alternativer oder ergänzender (und/oder) Schritt des Verfahrens umfasst vorzugsweise ein Darstellen der Summe der erfassten Gewichtskräfte, die auf die Fahrzeugräder oder Radlager oder Radträger an einer Achse eines Fahrzeuges einwirken, auf einer Anzeige der Anzeigevorrichtung, um einem Fahrzeugnutzer die Gewichtskraft pro Achse anzuzeigen.
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Ferner ist es bevorzugt, dass ein Schritt des Verfahrens ein Ausgeben einer Warnmeldung für den Fall umfasst, dass die auf ein Fahrzeugrad oder Radlager oder Radträger einwirkende Gewichtskraft oberhalb eines Referenzwertes für das Fahrzeugrad bzw. für das Radlager bzw. für den Radträger liegt, wobei vorzugsweise der Referenzwert in einem Speicher einer Auswerteeinheit hinterlegt ist. Auf diese Weise können Schäden am Fahrzeug durch Überladung vermieden werden.
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Ein weiterer Schritt des Verfahrens umfasst vorzugsweise ein Erfassen der auf ein Fahrzeugrad oder Radlager oder Radträger einwirkenden Gewichtskraft in bestimmbaren Zeitintervallen. Auf diese Weise kann innerhalb von bestimmbaren Zeitabschnitten die einwirkende Gewichtskraft neu bestimmt werden.
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Günstigerweise weist ein bevorzugter Schritt des Verfahrens ein Erfassen der einwirkenden Gewichtskraft nach Anbringung einer Stützlast, insbesondere eines Anhängers an eine Anhängerkupplung eines Fahrzeuges, auf.
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Ein bevorzugter Schritt des Verfahrens umfasst ein Auslösen des Erfassens nach Anbringung einer Stützlast nach Detektion des Anschließens eines Anhängersteckers an ein Fahrzeug. Somit kann also sichergestellt werden, dass nach dem Anschließen eines Anhängers bzw. einer Stützlast an ein Fahrzeug die einwirkende Gewichtskraft pro Fahrzeugrad bzw. pro Radlager bzw. Radträger erfasst wird.
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Des Weiteren ist es günstig, wenn ein weiterer Schritt des Verfahrens ein Errechnen des Fahrzeuggewichts durch Summieren der erfassten Gewichtskräfte umfasst, die auf die Fahrzeugräder oder Radlager oder Radträger eines Fahrzeuges einwirken. Auf diese Weise kann auch das Gesamtgewicht des Fahrzeuges und einer Stützlast geschlossen werden.
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Auch ist es von Vorteil, wenn ein weiterer Schritt des Verfahrens ein Errechnen des Fahrzeuggewichts pro Achse durch Summieren der erfassten Gewichtskräfte aller Fahrzeugräder oder Radlager oder Radträger an einer Achse eines Fahrzeuges umfasst. Auf diese Weise kann errechnet werden, ob während der Fahrt eines Fahrzeuges sich beispielsweise die Vorderachse bzw. deren Räder vom Untergrund aufgrund eines ungünstigen Schwerpunkts lösen können.
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Ferner ist es vorteilhaft, wenn ein Schritt des Verfahrens ein Errechnen der Stützlast durch Vergleich der erfassten Gewichtkräfte, insbesondere pro Achse eines Fahrzeuges, vor und nach der Anbringung der Stützlast umfasst. Auf diese Weise kann einfach die zulässige Stützlast für ein Fahrzeug geprüft werden.
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Auch ist es bevorzugt, wenn ein Schritt des Verfahrens ein Ausgeben einer Warnmeldung, insbesondere auf einer Anzeige einer Anzeigevorrichtung, für den Fall umfasst, dass die errechnete Stützlast des Fahrzeuges oberhalb der zugelassenen Stützlast für das Fahrzeug liegt. Vorzugsweise ist die zugelassene Stützlast in einem Speicher einer Auswerteeinheit hinterlegt.
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Es wird darauf hingewiesen, dass vorzugsweise die Gewichtskraft, die auf ein Fahrzeugrad einwirkt, ebenfalls auf ein Radlager, an dem das Fahrzeugrad installiert ist, einwirkt. Selbstverständlich wirkt vorzugsweise die Gewichtskraft, die auf ein Fahrzeugrad einwirkt, auch auf einen Radträger, an welchem das Fahrzeugrad angebaut ist, ein.
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Des Weiteren ist bevorzugt, dass einwirkende Kräfte, insbesondere die Gewichtskraft, auf ein Fahrzeugrad von einem Radlager und/oder Radträger erfasst werden.
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Ein zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Computerprogrammprodukt.
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Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die Merkmale des Verfahrens, wie sie unter dem ersten Aspekt erwähnt werden, einzeln oder miteinander kombinierbar bei dem Computerprogrammprodukt Anwendung finden können.
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Anders ausgedrückt, die oben unter dem ersten Aspekt der Erfindung genannten Merkmale betreffend ein Verfahren zur Erfassung des Fahrzeuggewichts können auch hier unter dem zweiten Aspekt der Erfindung mit weiteren Merkmalen kombiniert werden.
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Vorteilhafterweise speichert das Computerprogrammprodukt ausführbaren Code für das Verfahren nach dem oben geschilderten ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung.
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Bei dem Computerprogrammprodukt kann es sich beispielsweise um einen Speicher, wie zum Beispiel einen USB Speicher, eine CD und/oder eine Festplatte handeln.
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Selbst verständlich ist es auch möglich, dass das Computerprogrammprodukt als ein Informationsspeicherelement, wie zum Beispiel ein ROM, innerhalb eines Fahrzeuges ausgebildet ist.
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Nachfolgend wird der oben dargestellte Erfindungsgedanke ergänzend mit anderen Worten ausgedrückt.
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Dieser Gedanke betrifft vorzugsweise - vereinfacht dargestellt - ein Verfahren zur Erfassung des Fahrzeuggewichts mithilfe einer Radkraftmessung.
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Durch die Radkraftmessung mittels inverser Magnetostriktion können z. B. vorzugsweise die einwirkenden Kräfte auf ein Radlager oder einen Radträger in allen Raumrichtungen bestimmt werden.
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Mit Hilfe einer Radkraftmessung vorzugsweise mittels inverser Magnetostriktion können die Kräfte in allen Raumrichtungen bestimmt werden, wodurch bevorzugterweise ein Radlager oder ein Radträger um die Funktionalität der Bestimmung des Fahrzeuggewichtes bzw. der Gewichtsverteilung erweitert werden kann.
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Auch ist es möglich, neben der Verteilung des Fahrzeuggewichts den Fahrzeugschwerpunkt durch die Aufstandskräfte aller vier Räder zu ermitteln und darzustellen.
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Beispielsweise im Falle eines Fahrzeuges mit Anhängerkupplung kann durch die Änderung der Radaufstandskräfte an Vorder- und Hinterachse die Stützlast errechnet werden.
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Bei Überschreiten dieser kann z. B. eine Warnung ausgegeben werden.
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Die Ermittlung der Differenz der Radaufstandskräfte wird vorzugsweise durch das Anschließen des Anhängersteckers und einer sprunghaften Änderung in der Gewichtsverteilung getriggert.
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Nachstehend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigen schematisch:
- 1 eine Schnittansicht auf ein Radlager zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens nach einem ersten Ausführungsbeispiel;
- 2 eine schematische Skizze zum leichteren Verständnis des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Erfassung des Fahrzeuggewichts nach einem ersten Ausführungsbeispiel;
- 3 ebenfalls eine schematische Skizze zum leichteren Verständnis des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Erfassung des Fahrzeuggewichts nach einem ersten Ausführungsbeispiel; und
- 4 eine schematische Skizze zum leichteren Verständnis des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Erfassung des Fahrzeuggewichts nach einem zweiten Ausführungsbeispiel.
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In der nachfolgenden Beschreibung werden gleiche Bezugszeichen für gleiche Gegenstände verwendet.
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1 zeigt eine Schnittansicht auf ein Radlager 1 zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens nach einem ersten Ausführungsbeispiel.
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Folglich kann mithilfe des Radlagers 1 das erfindungsgemäße Verfahren zur Erfassung des Fahrzeuggewichts durchgeführt werden.
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Genauer dargestellt zeigt 1 ein Radlager 1 mit einer Magnetsensoreinheit 2 sowie mit einem ersten Lagerelement 3 und einem zweiten Lagerelement 8 und dazwischen angeordneten Wälzkörper.
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Hierbei ist das erste Lagerelement 3 um die Drehachse D drehbar, während das zweite Lagerelement 8 ortsfest ausgebildet ist.
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Die Magnetsensoreinheit 2 weist zwei magnetisierte Elemente 5, 6 am ersten Lagerelement 3 sowie einen zu den Elementen 5, 6 beanstandeten Magnetsensor 4 auf, der magnetische Felder bzw. deren Änderung erfassen kann.
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2 zeigt eine schematische Skizze zum leichteren Verständnis des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Erfassung des Fahrzeuggewichts nach einem ersten Ausführungsbeispiel.
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Gleiches gilt für 3. Diese zeigt ebenfalls eine schematische Skizze zum leichteren Verständnis des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Erfassung des Fahrzeuggewichts nach dem ersten Ausführungsbeispiel.
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Dabei zeigen die 2 und 3 die jeweils auf ein Radlager 1 eines Fahrzeugrades 7 einwirkende Gewichtskraft FZ bzw. die vom Radlager 1 aufzubringende Kraft, die entgegen der Gewichtskraft des Fahrzeuges wirkt.
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Das Fahrzeugrad 7 steht dabei auf einem Untergrund U bzw. auf einer Straße U.
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In 3 ist dargestellt, wo das Fahrzeug F seinen Schwerpunkt S hat, wenn die Gewichtskräfte FZ auf die Räder 7 einwirken.
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Nachfolgend wird der Verfahrensablauf zur Erfassung des Fahrzeuggewichts kurz beispielhaft geschildert.
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In einem ersten Schritt werden zunächst die auf die Radlager 1 bzw. Fahrzeugräder 7 einwirkenden Gewichtskräfte FZ mit einer Magnetsensoreinheit 2 zum Detektieren der inversen Magnetostriktion pro Fahrzeugrad 7 bzw. Radlager 1 erfasst.
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Danach wird das Fahrzeuggewicht durch Summieren der erfassten Gewichtskräfte FZ , die auf die Radlager 1 des Fahrzeuges F einwirken, errechnet.
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Hieraufhin werden alle erfassten Gewichtskräfte FZ an eine Auswerteeinheit (nicht dargestellt) zur Weiterleitung an eine Anzeigevorrichtung (ebenfalls nicht dargestellt) übermittelt.
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Im Anschluss daran werden die erfassten Gewichtskräfte FZ , die auf die Radlager 1 des Fahrzeuges F einwirken, auf einer Anzeige der Anzeigevorrichtung dargestellt, um einem Fahrzeugnutzer die Gewichtskraft FZ pro Radlager 1 anzuzeigen.
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Ferner wird die Summe der erfassten Gewichtskräfte FZ aller Radlager 1 an einer Achse eines Fahrzeuges F, auf der Anzeige der Anzeigevorrichtung dargestellt, um einem Fahrzeugnutzer die Gewichtskraft FZ pro Achse anzuzeigen. Dies ist zum Beispiel wichtig, um eine Stützlast einer Anhängevorrichtung zu ermitteln bzw. zu erfassen.
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Des Weiteren wird eine Warnmeldung für den Fall ausgegeben, dass die auf ein Radlager 1 einwirkende Gewichtskraft FZ oberhalb eines Referenzwertes für das Radlager 1 liegt, wobei der Referenzwert in einem Speicher der Auswerteeinheit hinterlegt ist.
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Betreffend 3 wird neben der Gewichtskraft FZ pro Fahrzeugrad 7 zusätzlich der Schwerpunkt S des Fahrzeuges F durch Berechnen des Massenschwerpunkts aus den erfassten Gewichtskräften FZ errechnet, die auf die Radlager 1 des Fahrzeuges F einwirken.
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Danach wird der errechnete Schwerpunkt S an die Auswerteeinheit zur Weiterleitung an die Anzeigevorrichtung übermittelt, wo der Schwerpunkt S auf einer Anzeige der Anzeigevorrichtung dargestellt wird, um einem Fahrzeugnutzer den Schwerpunkt S des Fahrzeuges F anzuzeigen.
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Für den Fall, dass der errechnete Schwerpunkt S des Fahrzeuges F außerhalb eines vorgegebenen geometrischen Bereichs des Fahrzeuges F liegt, der in einem Speicher einer Auswerteeinheit hinterlegt ist, wird eine Warnmeldung auf einer Anzeige ausgegeben. Denn nur innerhalb des vorgegebenen geometrischen Bereichs ist ein sicheres betreiben des Fahrzeuges möglich.
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4 zeigt eine schematische Skizze zum leichteren Verständnis des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Erfassung des Fahrzeuggewichts nach einem zweiten Ausführungsbeispiel.
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In einem ersten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens werden zunächst die auf ein Radlager 1 einwirkenden Gewichtskräfte FZ in bestimmbaren Zeitintervallen erfasst.
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Dabei werden insbesondere die einwirkenden Gewichtskräfte FZ nach Anbringung einer Stützlast FS , wie z. B. eines Anhängers an eine Anhängerkupplung des Fahrzeuges F erfasst, wobei das Erfassen der Stützlast FS nach der Detektion des Anschließens eines Anhängersteckers an das Fahrzeug F ausgelöst wird.
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In einem anschließenden Schritt wird das Fahrzeuggewicht durch Summieren der erfassten Gewichtskräfte FZ aller Radlager 1 des Fahrzeuges F errechnet.
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Dabei wird vorzugsweise das Fahrzeuggewicht pro Achse durch Summieren der erfassten Gewichtskräfte FZ aller Radlager 1 an einer Achse eines Fahrzeuges F errechnet. So kann im Ergebnis also die Gewichtskraft FZ HA an der Hinterachse und Gewichtskraft an der Vorderachse FZ VA bestimmt werden.
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Danach wird die Stützlast FS durch Vergleich der erfassten Gewichtkräfte FZ pro Achse des Fahrzeuges F vor und nach der Anbringung der Stützlast FS errechnet.
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Auch wird wieder eine Warnmeldung auf der Anzeige der Anzeigevorrichtung ausgegeben, für den Fall, dass die errechnete Stützlast FS des Fahrzeuges F oberhalb der zugelassenen Stützlast für das Fahrzeug F liegt, wobei die zugelassene Stützlast in einem Speicher einer Auswerteeinheit hinterlegt ist. Denn das Überschreiten der zugelassenen Stützlast kann zu Beeinträchtigungen bei Betreiben des Fahrzeugs führen und somit die Sicherheit von Fahrzeuginsassen gefährden.
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Die einzelnen Schritte der oben vorgestellten Verfahren können als ausführbarer Code für ein Computerprogrammprodukt, beispielsweise in Form eines USB Speichers oder einer CD-ROM oder eines ROMs, gespeichert werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Radlager
- 2
- Magnetsensoreinheit
- 3
- erstes Lagerelement
- 4
- Magnetsensor
- 5
- magnetisiertes Element
- 6
- magnetisiertes Element
- 7
- Rad / Fahrzeugrad
- 8
- zweites Lagerelement
- D
- Drehachse
- F
- Fahrzeug
- FS
- Stützlast
- FZ
- Gewichtskraft
- FZ HA
- Gewichtskraft an der Hinterachse
- FZ VA
- Gewichtskraft an der Vorderachse
- S
- Schwerpunkt
- U
- Untergrund / Straße
