DE102020001797B4 - Method and device for axle load sensing - Google Patents
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Abstract
Verfahren zur Achslastsensierung einer luftgefederten Fahrzeugachse (1) mit zumindest einer Luftfeder (1a), umfassend die Schritte:a) Erfassen eines absoluten Luftdrucks pabs der zumindest einen Luftfeder (1a);b) Ermitteln eines Atmosphärendrucks patm anhand eines Standorts der Fahrzeugachse (1); undc) Ermitteln einer auf die Fahrzeugachse (1) wirkenden Achslast auf Basis des erfassten absoluten Luftdrucks pabs und des ermittelten Atmosphärendrucks patm.Method for axle load sensing of an air-sprung vehicle axle (1) with at least one air spring (1a), comprising the steps: a) detecting an absolute air pressure pabs of the at least one air spring (1a); b) determining an atmospheric pressure patm based on a location of the vehicle axle (1) ; andc) determining an axle load acting on the vehicle axle (1) on the basis of the recorded absolute air pressure pabs and the determined atmospheric pressure patm.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Achslastsensierung einer luftgefederten Fahrzeugachse mit zumindest einer Luftfeder. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Fahrzeug mit einer entsprechenden Vorrichtung zur Achslastsensierung.The invention relates to a method and a device for axle load sensing of an air-sprung vehicle axle with at least one air spring. Furthermore, the invention relates to a vehicle with a corresponding device for axle load sensing.
Besonders im Nutzfahrzeugbereich spielt das zuverlässige Messen von Belastungen an den Achsen und/oder an anderen lasttragenden Bauteilen eine wichtige Rolle. Aufgrund der in diesem Bereich meist hohen und zudem - z. B. aufgrund von Be- und Entladevorgängen - oftmals wechselnden Kräfte unterliegen die Fahrzeugteile dort erfahrungsgemäß hohen Beanspruchungen, die zu deren Verschleiß und damit zu Gefahrensituationen (z. B. Achsbruch) führen können. Daneben stellt die Verteilung der Achslasten an den einzelnen Fahrzeugachsen eine entscheidende Größe zur Überprüfung des zulässigen Fahrzeuggesamtgewichts dar, was sich wiederum auf die Fahrzeugführung (z. B. Bremsverhalten, Befahrbarkeit von Brücken etc.) auswirken kann. Weiterhin kann das Wissen über die aktuelle Achs- bzw. Radlastverteilung auch bei einer Reihe von Fahrdynamikregelsystemen, darunter z. B. ABS und/oder ESP, Schutzsystemen gegen ein Überschlagen des Fahrzeuges und/oder Systemen zur Stabilisierung von Wankbewegungen Verwendung finden.The reliable measurement of loads on the axles and/or other load-bearing components plays an important role, particularly in the commercial vehicle sector. Due to the usually high in this area and also - z. B. due to loading and unloading processes - experience has shown that the vehicle parts are often subject to changing forces, which can lead to wear and tear and thus to dangerous situations (e.g. broken axle). In addition, the distribution of the axle loads on the individual vehicle axles is a crucial parameter for checking the permissible total vehicle weight, which in turn can affect the vehicle handling (e.g. braking behavior, passability of bridges, etc.). Furthermore, knowledge of the current axle or wheel load distribution can also be used in a number of driving dynamics control systems, including e.g. B. ABS and / or ESP, protection systems against rollover of the vehicle and / or systems to stabilize body roll use.
Zur Ermittlung von Achs- bzw. Radlasten gibt es im Stand der Technik verschiedene Ansätze, die zum Teil auf unterschiedlichen Messprinzipien beruhen. Neben dem Einsatz von Dehnungsmessstreifen und/oder von piezorestriktiven Quarz-Kraftaufnehmern kann insbesondere bei luftgefederten Fahrzeugen die Achslastsensierung auch über, an Federbälgen der Luftfedern angeschlossene bzw. an diesen angeordnete, Drucksensoren erfolgen. Grundsätzlich können dazu sowohl Absolutdrucksensoren als auch Relativdrucksensoren eingesetzt werden. Bei Absolutdrucksensoren wird ein zu messender Druck absolut, d. h. als Druckunterschied gegenüber einem, vorzugsweise idealen (p = 0 bar), Vakuum erfasst. Mit einem Relativdrucksensor wird ein zu messender Druck in Form eines Druckunterschiedes gegenüber einem Referenzdruck (zumeist dem Atmosphärendruck am Einsatzort) aufgenommen. Während im Fall von Relativdrucksensoren aufgrund der benötigen Kopplung an den Atmosphärendruck besondere Anforderungen an den Anbringungsort gestellt werden, muss im Fall von Absolutdrucksensoren in der Regel eine Anpassung bzw. Kalibrierung an den wetter- und höhenabhängigen tatsächlichen Außendruck erfolgen. There are various approaches in the prior art for determining axle or wheel loads, some of which are based on different measurement principles. In addition to the use of strain gauges and/or piezo-restrictive quartz force transducers, the axle load can also be sensed via pressure sensors connected to or arranged on the bellows of the air springs, particularly in vehicles with air suspension. In principle, both absolute pressure sensors and relative pressure sensors can be used for this purpose. With absolute pressure sensors, a pressure to be measured is absolute, i. H. recorded as a pressure difference compared to a preferably ideal (p=0 bar) vacuum. A pressure to be measured in the form of a pressure difference compared to a reference pressure (usually the atmospheric pressure at the place of use) is recorded with a relative pressure sensor. While in the case of relative pressure sensors, due to the required coupling to the atmospheric pressure, special requirements are placed on the mounting location, in the case of absolute pressure sensors, an adaptation or calibration to the actual external pressure, which is dependent on the weather and altitude, usually has to take place.
Letzteres kann dabei z. B. über einen zusätzlich am Fahrzeug angebrachten Atmosphärendrucksensor geschehen, wobei sich dadurch der Montageaufwand und die Fehleranfälligkeit erhöhen.The latter can z. This can be done, for example, via an atmospheric pressure sensor that is additionally attached to the vehicle, which increases the assembly work and the susceptibility to errors.
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Entsprechend ist es daher Aufgabe der Erfindung, eine Lösung zur zuverlässigen Erfassung von Belastungen an lastragenden Fahrzeugteilen bereitzustellen, mit der die Nachteile der bisherigen Lösungen vermieden werden können. Insbesondere ist es dabei eine Aufgabe der Erfindung, eine Lösung bereitzustellen, mittels derer mit wenigen Sensoren eine einfache und betriebssichere Achslastsensierung ermöglicht wird.Accordingly, it is therefore the object of the invention to provide a solution for the reliable detection of loads on load-bearing vehicle parts, with which the disadvantages of the previous solutions can be avoided. In particular, it is an object of the invention to provide a solution by means of which a simple and reliable axle load sensing is made possible with few sensors.
Diese Aufgaben können mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst werden. Vorteilhafte Ausführungsformen und Anwendungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche und werden in der folgenden Beschreibung unter teilweiser Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert.These objects can be solved with the features of the independent claims. advantage tive embodiments and applications of the invention are the subject of the dependent claims and are explained in more detail in the following description with partial reference to the figures.
Nach einem ersten unabhängigen Grundgedanken der Erfindung wird ein Verfahren bereitgestellt. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Verfahren um ein Verfahren zur Achslastsensierung einer luftgefederten Fahrzeugachse mit zumindest einer Luftfeder. Unter dem Ausdruck „Fahrzeugachse“ soll hierbei gemäß der Definition in B. Heißing (Hrsg.) et al., Fahrwerkshandbuch (DOI 10.1007/978-3-8348-8168-7), Kapitel 4, die gesamte Verbindung zweier Räder und Radaufhängung für Einzelräder samt ihrer Anbindung an das Fahrgestell bzw. den Fahrgestellrahmen verstanden werden, wobei hierbei beispielsweise auch Achsen von nicht motorisierten Fahrzeugen, wie Anhängern, Sattelaufliegern etc., mitumfasst sein sollen. Gemäß obiger Definition hat somit z. B. ein üblicher PKW unabhängig von der konkreten Ausgestaltung zwei Achsen und vier Radaufhängungen. Das Verfahren umfasst dabei die folgenden Schritte:
- Erfassen eines absoluten Luftdrucks pabs der zumindest einen Luftfeder. Anders ausgedrückt soll ein Luftdruck der Luftfeder (z. B. der Druck in einem Luftfederbalg der Luftfeder) absolut, d. h. als Druckunterschied gegenüber einem, vorzugsweise idealen, Vakuum, erfasst werden.
- detecting an absolute air pressure pabs of the at least one air spring. In other words, an air pressure of the air spring (eg the pressure in an air spring bellows of the air spring) is to be recorded in absolute terms, ie as a pressure difference compared to a preferably ideal vacuum.
Ermitteln eines Atmosphärendrucks patm anhand eines, vorzugsweise aktuellen, Standorts der Fahrzeugachse. D. h., anstelle eines tatsächlichen Messens bzw. Detektierens des Atmosphärendrucks patm (z. B. über einen zusätzlichen Atmosphärendrucksensor) soll vorliegend der Atmosphärendruck patm, d. h. der hydrostatische Druck der Umgebungsluft, auf Basis des Standorts bestimmt werden. Wie nachfolgend noch eingehender beschrieben werden wird, kann patm dazu z. B. über ein hinterlegtes Atmosphärendruck-Kennfeld, das für bestimmte Positionen vorgegebene Atmosphärendruckwerte umfasst, ermittelt werden und/oder über einen vorgegebenen funktionalen Zusammenhang, beispielsweise der internationalen Höhenformel, für den jeweiligen Standort berechnet werden. Auf vorteilhafte Weise ist dadurch kein weiterer Sensor zum Erfassen des Atmosphärendrucks patm erforderlich.Determining an atmospheric pressure patm based on a preferably current location of the vehicle axle. In other words, instead of actually measuring or detecting atmospheric pressure patm (e.g. via an additional atmospheric pressure sensor), atmospheric pressure patm, i. H. the hydrostatic pressure of the surrounding air, can be determined based on the location. As will be described in more detail below, patm can do this, e.g. B. via a stored atmospheric pressure map, which includes predetermined atmospheric pressure values for certain positions, and / or calculated using a predetermined functional relationship, such as the international altitude formula, for the respective location. Advantageously, this means that no further sensor is required to detect the atmospheric pressure patm.
Ferner umfasst das Verfahren den Schritt eines Ermittelns einer auf die Fahrzeugachse wirkenden Achslast auf Basis des erfassten absoluten Luftdrucks pabs und des ermittelten Atmosphärendrucks patm. Mit anderen Worten soll letztlich auf Grundlage der beiden Größen pabs und patm ein Bestimmen der Achslast erfolgen, wozu im Stand der Technik bekannte Berechnungsmethoden verwendet werden können. Beispielsweise kann die auf die Fahrzeugachse wirkende Achslast, d. h. die auf die Fahrzeugachse ausgeübte (Gewichts-)Kraft, über den Zusammenhang
In diesem Zusammenhang kann der Schritt des Ermittelns der Achslast gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung auch ein Umrechnen des erfassten absoluten Luftdrucks pabs in einen relativen Luftdruck prel anhand des berechneten Atmosphärendrucks patm umfassen. Mit anderen Worten soll explizit, vorzugsweise in einem Zwischenschritt, die Größe „relativer Luftdruck prel“ z. B. durch die oben genannte Differenzbildung prel = pabs - Patm berechnet werden. Auf vorteilhafte Weise kann dadurch der in der Luftfeder herrschende relative Luftdruck prel auch für andere Anwendungen, z. B. Druck- bzw. Niveauregulierung der Luftfederanlage, zur Verfügung stehen. Die Achslast kann sodann - lediglich beispielhaft - über den nachfolgenden Zusammenhang berechnet werden:
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung kann das Verfahren ein Empfangen von Positionsdaten und Ermitteln des Standorts anhand der empfangenen Positionsdaten umfassen. Vorzugsweise handelt es sich bei den Positionsdaten um GPS-Positionsdaten, die z. B. von mehreren GPS-Satelliten gesendet werden, oder um andere sattelitenbasierte Positionsdaten. Zudem oder alternativ können die Positionsdaten auch von terrestrischen Sendern, wie z. B. GSM-, UMTS-, LTE-Sendeanlagen, empfangen werden. Auf Basis der empfangenen Positionsdaten - d. h. von Daten, die eine Lage (Koordinaten) eines Ortes im Raum betreffen - soll sodann eine Standortbestimmung erfolgen, wobei im Stand der Technik bekannte Methoden (z. B. Trilateration und/oder Triangulation) Verwendung finden können. Auf vorteilhafte Weise steht dadurch ein möglichst aktueller sowie genauer Standort zur Ermittlung des Atmosphärendrucks patm zur Verfügung.According to a further aspect of the invention, the method can include receiving position data and determining the location using the received position data. The position data is preferably GPS position data, which z. B. sent by multiple GPS satellites, or other satellite-based position data. In addition, or alternatively, the position data from terrestrial transmitters such. B. GSM, UMTS, LTE transmitters are received. Based on the received position data - i. H. of data that relate to a location (coordinates) of a location in space - a location is then to be determined, with methods known in the prior art (e.g. trilateration and/or triangulation) being able to be used. As a result, a location that is as up-to-date and precise as possible is advantageously available for determining the atmospheric pressure patm.
Zudem oder alternativ kann das Verfahren auch ein direktes Empfangen des, vorzugsweise aktuellen, Standorts umfassen. Mit anderen Worten soll die Standortbestimmung extern erfolgen und lediglich das Ergebnis bereitgestellt werden. Auf vorteilhafte Weise kann dadurch auf eine fahrzeugseitige Standortermittlung verzichtet werden, wodurch dort Rechenkapazität eingespart werden kann.In addition or as an alternative, the method can also include direct reception of the preferably current location. In other words, the location should be determined externally and only the result should be made available. Advantageously, this can be done on a fahrzeugsei Term location determination can be dispensed with, which can save computing capacity there.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung kann der Schritt des Ermittelns des Atmosphärendrucks patm ein Bestimmen einer Standorthöhenlage hs (z. B. einer Höhe über dem Meeresspiegel oder einer ellipsoidischen Höhe) umfassen. Dies kann z. B. anhand des Standorts und/oder der empfangenen Positionsdaten erfolgen. Weiterhin kann der Schritt des Ermittelns des Atmosphärendrucks patm sodann ein Berechnen des Atmosphärendrucks patm anhand eines vorgegebenen, d. h. zuvor festgelegten, funktionalen Zusammenhangs zwischen Atmosphärendruck patm und Standorthöhenlage hs umfassen. Beispielsweise kann hierbei ein Berechnen des Atmosphärendrucks patm in der Näherung einer isothermen Atmosphäre erfolgen:
In diesem Zusammenhang soll p0 den auf Normalnull bezogenen Luftdruck (z. B. 1.013,25 hPa) und hs die Standorthöhenlage in Höhe über Normalnull bezeichnen. Alternativ kann als funktionaler Zusammenhang auch die internationale Höhenformel verwendet werden
Um die Genauigkeit bei der Ermittlung des Atmosphärendrucks patm zu erhöhen, kann nach einem weiteren Aspekt der Erfindung das Verfahren ferner ein Erfassen und/oder Empfangen einer Standorttemperatur Ts umfassen. Als Standorttemperatur Ts kann dabei eine Temperatur der Umgebung bzw. Atmosphäre am Standort der Fahrzeugachse verstanden werden. Beispielsweise kann die Standorttemperatur Ts mittels eines Außentemperatursensors erfasst werden und/oder von externen Sendern empfangen werden. Die Übertragung kann dabei z.B. über ein Mobilfunknetz, über „Car2Car“-Kommunikation, über „Car2Infrastructure“-Kommunikation oder andere „Car2x“-Kommunikation erfolgen. Anhand der Standorttemperatur Ts kann sodann ein Ermitteln des Atmosphärendrucks patm erfolgen. Mit anderen Worten soll neben dem Standort, vorzugsweise der Standorthöhenlage, der Fahrzeugachse auch die Standorttemperatur Ts bei der Ermittlung des Atmosphärendrucks patm miteinfließen, wodurch auf vorteilhafte Weise auch der meteorologische Zustand der Atmosphäre mitberücksichtig werden kann.In order to increase the accuracy when determining the atmospheric pressure p atm , according to a further aspect of the invention, the method can also include detecting and/or receiving a location temperature T s . A temperature of the environment or atmosphere at the location of the vehicle axle can be understood as the location temperature T s . For example, the location temperature T s can be detected using an outside temperature sensor and/or received from external transmitters. The transmission can take place, for example, via a cellular network, via "Car2Car" communication, via "Car2Infrastructure" communication or other "Car2x" communication. The atmospheric pressure p atm can then be determined on the basis of the location temperature T s . In other words, in addition to the location, preferably the location altitude, of the vehicle axle, the location temperature T s should also be included when determining the atmospheric pressure p atm , which advantageously also allows the meteorological condition of the atmosphere to be taken into account.
Hierbei kann, falls das Ermitteln des Atmosphärendrucks patm, wie vorstehend erwähnt, über einen vorgegebenen funktionalen Zusammenhang erfolgt, der vorgegebene funktionale Zusammenhang - gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung - ein funktionaler Zusammenhang zwischen Atmosphärendruck patm, Standorthöhenlage hs und Standorttemperatur Ts sein.If the atmospheric pressure patm is determined, as mentioned above, via a predetermined functional relationship, the predetermined functional relationship—according to a further aspect of the invention—is a functional relationship between atmospheric pressure patm , location altitude hs and location temperature Ts .
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung kann das Ermitteln des Atmosphärendrucks patm mittels eines Atmosphärendruck-Kennfelds erfolgen. Dazu soll das Atmosphärendruck-Kennfeld - das z. B. in Form einer Atmosphärendruck-Datenbank ausgebildet sein kann - für bestimmte Positionen vorgegebene, d. h. zuvor festgelegte, Atmosphärendruckwerte umfassen. Als Positionen können dabei, z. B. über geographische Länge und Breite definierte, Orte der Erde verstanden werden. Anstelle eines entsprechenden Berechnens des Atmosphärendrucks patm kann gemäß diesem Aspekt somit in erster Linie ein Auslesen bzw. Abfragen des entsprechenden Atmosphärendruckwerts aus dem, vorzugsweise regelmäßig aktualisierten, Atmosphärendruck-Kennfeld erfolgen. Dieses kann dabei z. B. im Fahrzeug und/oder in einer externen Speichereinrichtung hinterlegt sein, wobei das Verfahren in letzterem Fall ein entsprechendes Empfangen eines Atmosphärendruckwerts umfassen kann. According to a further aspect of the invention, the atmospheric pressure p atm can be determined by means of an atmospheric pressure characteristic diagram. For this purpose, the atmospheric pressure map - the z. B. can be in the form of an atmospheric pressure database - include predetermined, ie predetermined, atmospheric pressure values for specific positions. As positions, z. B. defined by longitude and latitude, places on earth are understood. According to this aspect, instead of a corresponding calculation of the atmospheric pressure patm, the corresponding atmospheric pressure value can primarily be read out or queried from the atmospheric pressure characteristics map, which is preferably updated regularly. This can z. B. be stored in the vehicle and / or in an external storage device, wherein the method in the latter case can include a corresponding reception of an atmospheric pressure value.
Abhängig von der Rasterung des Atmosphärendruck-Kennfelds wird der Standort der Luftfeder in der Regel nicht unmittelbar einem Positionseintrag des Atmosphärendruck-Kennfelds entsprechen, sodass zur Atmosphärendruck-Ermittlung z.B. der Atmosphärendruckwert einer dem Standort nächstgelegenen Position verwendet werden kann. Um hierbei auf vorteilhafte Weise die Genauigkeit der Atmosphärendruck-Ermittlung weiter zu erhöhen, kann das Ermitteln des Atmosphärendrucks patm gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung auch ein Interpolieren zwischen mehreren vorgegebenen Atmosphärendruckwerten umfassen. Beispielsweise kann dazu der Mittelwert von zwei oder drei Atmosphärendruckwerten gebildet werden, wobei die Atmosphärendruckwerte den zwei oder drei dem Standort nächstgelegenen Positionseinträgen des Atmosphärendruck-Kennfelds zugeordnet sind. Zudem oder alternativ können auch andere Methoden der Schätzung des Atmosphärendruckverlaufs zwischen den vorgegebenen Atmosphärendruckwerten verwendet werden, beispielsweise eine Polynominterpolation.Depending on the rasterization of the atmospheric pressure map, the location of the air spring will usually not directly correspond to a position entry in the atmospheric pressure map, so that the atmospheric pressure value of a position closest to the location can be used to determine the atmospheric pressure. In order to further increase the accuracy of the atmospheric pressure determination in an advantageous manner, the determination of the atmospheric pressure p atm according to a further aspect of the invention can also include an interpolation between a plurality of predefined atmospheric pressure values. For example, the mean value of two or three atmospheric pressure values can be formed for this purpose, with the atmospheric pressure values being assigned to the two or three position entries in the atmospheric pressure characteristic map that are closest to the location. In addition or as an alternative, other methods of estimating the course of the atmospheric pressure between the predefined atmospheric pressures can also be used values are used, for example a polynomial interpolation.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung kann, falls das Verfahren, wie vorstehend erwähnt, ein Erfassen und/oder Empfangen einer Standorttemperatur Ts umfasst, das Atmosphärendruckkennfeld auch ein Atmosphärendruck-Temperatur-Kennfeld sein. Mit anderen Worten soll das Atmosphärendruck-Kennfeld für bestimmte Positionen und für bestimmte Temperaturen vorgegebene, d. h. zuvor festgelegte, Atmosphärendruckwerte umfassen. Auf vorteilhafte Weise kann dadurch eine einfache Möglichkeit der Atmosphärendruck-Ermittlung bereitgestellt werden, bei der auch der meteorologische Zustand der Atmosphäre mitberücksichtig wird.According to a further aspect of the invention, if the method as mentioned above comprises detecting and/or receiving a location temperature T s , the atmospheric pressure map can also be an atmospheric pressure-temperature map. In other words, the atmospheric pressure characteristics map should include predetermined, ie previously specified, atmospheric pressure values for specific positions and for specific temperatures. In this way, a simple possibility of determining the atmospheric pressure can advantageously be provided, in which the meteorological condition of the atmosphere is also taken into account.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung kann die zumindest eine Luftfeder Teil einer Luftfederanlage zur Niveauregulierung der Fahrzeugachse sein. Anders ausgedrückt kann die Luftfederanlage eingerichtet sein, den Abstand zwischen einem Fahrzeugaufbau und der Fahrzeugachse bzw. den üblicherweise daran angeschlossenen Radaufhängungen oder Rädern zu regeln. Zudem oder alternativ kann die Fahrzeugachse eine Hinterachse sein und/oder die Luftfederanlage eine Hinterachsluftfederanlage sein. Eine derartige Hinterachsluftfederanlage ist beispielsweise bei Sattelzugmaschinen und Lastkraftwagen vom BL (Blatt-Luft)-Typ bereits vorhanden. Beim BL-Typ ist an der Vorderachse eine Stahlblattfeder und an der. Hinterachse eine Luftfederanlage verbaut. Damit kann das Verfahren auf vorteilhafte Weise auf Komponenten zurückgreifen, die bereits vorhanden sind.According to a further aspect of the invention, the at least one air spring can be part of an air spring system for leveling the vehicle axle. In other words, the air spring system can be set up to regulate the distance between a vehicle body and the vehicle axle or the wheel suspension or wheels usually connected to it. Additionally or alternatively, the vehicle axle can be a rear axle and/or the air spring system can be a rear axle air spring system. Such a rear-axle air spring system is already present, for example, in semitrailer tractors and trucks of the BL (leaf-air) type. The BL type has a steel leaf spring on the front axle and on the. Rear axle installed an air suspension system. In this way, the method can advantageously use components that are already present.
Um auch bei eventuellen Änderungen der Niveauhöhe eine zuverlässige Achslastsensierung zu ermöglichen kann gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung das Verfahren ein Ermitteln einer Niveauhöhe der zumindest einer Luftfeder umfassen. Neben einer direkten Erfassung der - als Niveauhöhe bezeichneten - Höhe der zumindest einen Luftfeder kann dabei alternativ auch ein Ermitteln einer Größe erfolgen, von der die Niveauhöhe der zumindest einer Luftfeder ableitbar ist. Beispielsweise kann ein Abstand zwischen zwei - im Fall von Niveauänderungen - relativ zueinander bewegten Teilen (z. B. Fahrzeugaufbau und Fahrzeugachse) ermittelt werden. Weiterhin kann das Verfahren ein Ermitteln der auf die Fahrzeugachse wirkenden Achslast unter Berücksichtigung der ermittelten Niveauhöhe umfassen. D. h. die ermittelte Niveauhöhe kann bei der Ermittlung bzw. Berechnung der Achslast miteinfließen, beispielsweise in Form einer niveauhöhenabhängiger, wirksamen Fläche A. Hintergrund hierbei ist, dass sich die wirksame Fläche A der Luftfeder in der Regel mit der Niveauhöhe ändert (z. B. durch Änderung der Faltung beim Faltenbalg), sodass sich ggf. trotz gleichbleibender Beladung bei unterschiedlichen Niveauhöhen unterschiedliche Achslastwerte ergeben könnten. Zur Kompensation soll vorliegend beim Ermitteln der Achslast die ermittelten Niveauhöhe mitberücksichtigt werden. Dies kann dabei z. B. in Form von, für den jeweiligen Luftfedertyp (Rollbalg, Faltenbalg etc.) vorgegebenen und/oder zuvor kalibrierten, Kennlinien erfolgen.In order to enable reliable axle load sensing even in the event of any changes in the level, the method can, according to a further aspect of the invention, include determining a level of the at least one air spring. In addition to direct detection of the height—referred to as level height—of the at least one air spring, a variable can alternatively also be determined from which the level height of the at least one air spring can be derived. For example, a distance between two parts (eg, vehicle body and vehicle axle) that are moving relative to one another—in the case of level changes—can be determined. Furthermore, the method can include determining the axle load acting on the vehicle axle, taking into account the level determined. i.e. The determined level height can be included in the determination or calculation of the axle load, for example in the form of a level-dependent, effective area A. The background here is that the effective area A of the air spring usually changes with the level height (e.g. due to a change the fold of the bellows) so that, despite the load remaining the same, there could be different axle load values at different heights. In order to compensate, the level determined should also be taken into account when determining the axle load. This can z. B. in the form of, for the respective type of air spring (rolling bellows, bellows, etc.) specified and / or previously calibrated, take place characteristics.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung kann die luftgefederte Fahrzeugachse zumindest zwei, vorzugsweise an gegenüberliegenden Enden der Fahrzeugachse angeordnete, Luftfedern umfassen, die nachfolgend zur besseren Unterscheidbarkeit als erste und zweite Luftfeder bezeichnet werden sollen. Hierbei kann der Schritt des Erfassens sowohl ein Erfassen eines ersten absoluten Luftdrucks pabs der ersten Luftfeder als auch ein Erfassen eines zweiten absoluten Luftdrucks pabs der zweiten Luftfeder umfassen. Weiterhin kann das Ermitteln der Achslast auf Basis des erfassten ersten und zweiten absoluten Luftdrucks pabs und des ermittelten Atmosphärendrucks patm erfolgen. Hierzu kann beispielsweise zunächst der Mittelwert aus dem ersten und zweiten absoluten Luftdruck pabs berechnet werden. Alternativ dazu kann auch für jede der Luftfedern separat eine entsprechende Achslastermittlung erfolgen (was in der Regel einer Radlastermittlung entspricht) und anschließend ggf. eine gewichtete Mittelung der Achs- bzw. Radlasten vorgenommen werden. Auf vorteilhafte Weise können dadurch auch unsymmetrische Lastverteilungen berücksichtigt werden. Zudem oder alternativ können die, in diesem Zusammenhang ermittelten, Radlasten auch einem Fahrer und/oder einem Fahrdynamikregelsystem bereitgestellt werden.According to a further aspect of the invention, the air-sprung vehicle axle can comprise at least two air springs, preferably arranged at opposite ends of the vehicle axle, which are referred to below as the first and second air springs for better differentiation. In this case, the step of detecting can include both detecting a first absolute air pressure p abs of the first air spring and detecting a second absolute air pressure p abs of the second air spring. Furthermore, the axle load can be determined on the basis of the detected first and second absolute air pressure pabs and the determined atmospheric pressure p atm . For this purpose, for example, the mean value can first be calculated from the first and second absolute air pressure pabs. As an alternative to this, a corresponding axle load determination can also be carried out separately for each of the air springs (which generally corresponds to a wheel load determination) and then, if necessary, a weighted averaging of the axle or wheel loads can be carried out. As a result, asymmetrical load distributions can also be taken into account in an advantageous manner. In addition or as an alternative, the wheel loads determined in this context can also be made available to a driver and/or a driving dynamics control system.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung können die erste und zweite Luftfeder an verschiedenen Stellen der Fahrzeugachse angeordnet sein. Vorzugsweise befinden sich die verschiedenen Stellen dabei an gegenüberliegenden Enden der Fahrzeugachse und/oder gegenüberliegenden Fahrzeuglängsseiten. Beispielsweise kann die erste Luftfeder - bezogen auf die Fahrzeuglängsrichtung - auf einer linken und die zweite Luftfeder - bezogen auf die Fahrzeuglängsrichtung - auf einer rechten Seite der Fahrzeugachse angeordnet sein. Wie vorstehend erwähnt ist dies besonders vorteilhaft, um unsymmetrische Lastverteilungen auf die Fahrzeugachse zu erfassen.According to a further aspect of the invention, the first and second air springs can be arranged at different points on the vehicle axle. The various points are preferably located at opposite ends of the vehicle axle and/or opposite longitudinal sides of the vehicle. For example, the first air spring--relative to the longitudinal direction of the vehicle--on a left-hand side and the second air spring--relative to the longitudinal direction of the vehicle--can be arranged on a right-hand side of the vehicle axle. As mentioned above, this is particularly advantageous in order to detect asymmetrical load distributions on the vehicle axle.
Weiterhin betrifft die Erfindung auch eine Vorrichtung zur Achslastsensierung. Die Vorrichtung soll hierbei dazu eingerichtet sein, ein Verfahren wie in diesem Dokument beschrieben durchzuführen. Dazu kann die Vorrichtung zumindest eine Sensoreinrichtung aufweisen, die ausgebildet ist, einen absoluten Luftdruck pabs der zumindest einen Luftfeder zu erfassen. Weiterhin kann die Vorrichtung eine Ermittlungseinrichtung umfassen, die ausgebildet ist, einen Atmosphärendruck patm anhand eines Standorts der Fahrzeugachse zu ermitteln. Dies kann lediglich beispielhaft z. B. über ein hinterlegtes Atmosphärendruck-Kennfeld und/oder über einen vorgegebenen funktionalen Zusammenhang, wie beispielsweise die internationale Höhenformel, für den jeweiligen Standort berechnet werden. Weiterhin kann die Ermittlungseinrichtung ausgebildet sein, eine auf die Fahrzeugachse wirkende Achslast auf Basis des erfassten absoluten Luftdrucks pabs und des ermittelten Atmosphärendrucks patm zu ermitteln. Je nach . Ausführungsform kann die Vorrichtung ggf. über entsprechende Komponenten verfügen, darunter z. B. eine Empfangseinrichtung, die ausgebildet ist, Positionsdaten und/oder eine Standorttemperatur zu empfangen, und/oder eine weitere Sensoreinrichtung, die ausgebildet ist, eine Standorttemperatur zu erfassen, und/oder eine Höhenmesseinrichtung, die ausgebildet ist, eine Niveauhöhe der zumindest einer Luftfeder zu erfassen.Furthermore, the invention also relates to a device for axle load sensing. In this case, the device should be set up to carry out a method as described in this document. For this purpose, the device can have at least one sensor device which is designed to measure an absolute air pressure p abs of the at least one air spring to capture. Furthermore, the device can include a determination device that is designed to determine an atmospheric pressure p atm based on a location of the vehicle axle. This can only be an example z. B. via a stored atmospheric pressure map and / or via a predetermined functional relationship, such as the international altitude formula, for the respective location. Furthermore, the determination device can be designed to determine an axle load acting on the vehicle axle on the basis of the detected absolute air pressure p abs and the determined atmospheric pressure p atm . Depending on . Embodiment, the device may have appropriate components, including z. B. a receiving device that is designed to receive position data and/or a location temperature, and/or a further sensor device that is designed to detect a location temperature, and/or a height measuring device that is designed to measure the level of the at least one air spring capture.
Zur Vermeidung von Wiederholungen sollen rein verfahrensgemäß offenbarte Merkmale auch als vorrichtungsgemäß offenbart gelten und beanspruchbar sein und umgekehrt. Die vorgenannten Aspekte und erfindungsgemäßen Merkmale, insbesondere betreffend das Ermitteln des Atmosphärendrucks und das Ermitteln der auf die Fahrzeugachse wirkenden Achslast gelten somit auch für die Vorrichtung und die Ermittlungseinrichtung.To avoid repetition, features disclosed purely in terms of the method should also apply and be claimable as disclosed in terms of the device and vice versa. The aforementioned aspects and features according to the invention, in particular relating to determining the atmospheric pressure and determining the axle load acting on the vehicle axle, therefore also apply to the device and the determination device.
Ferner betrifft die Erfindung ein Fahrzeug aufweisend eine Vorrichtung zur Achslastsensierung, wie in diesem Dokument beschrieben. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Fahrzeug um ein Nutzfahrzeug. Mit anderen Worten kann es sich bei dem Fahrzeug um ein Fahrzeug handeln, das durch seine Bauart und Einrichtung zur Beförderung von Personen, zum Transport von Gütern oder zum Ziehen von Anhängerfahrzeugen ausgelegt ist. Furthermore, the invention relates to a vehicle having a device for sensing the axle load, as described in this document. The vehicle is preferably a commercial vehicle. In other words, the vehicle can be a vehicle which, due to its design and equipment, is designed for transporting people, for transporting goods or for towing trailer vehicles.
Beispielsweise kann es sich bei dem Fahrzeug um einen Lastkraftwagen, einen Omnibus und oder einen Sattelzug handeln.For example, the vehicle can be a truck, a bus and/or a trailer truck.
Die zuvor beschriebenen Aspekte und Merkmale der Erfindung sind dabei beliebig miteinander kombinierbar. Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
-
1 : ein Flussdiagramm des Verfahrens zur Achslastsensierung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung; und -
2 : eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einer Vorrichtung zur Achslastsensierung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
-
1 1: a flow chart of the method for axle load sensing according to a first embodiment of the invention; and -
2 1: a schematic representation of a vehicle with a device for axle load sensing according to an embodiment of the invention.
Gleiche oder funktional äquivalente Elemente sind dabei in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen bezeichnet und zum Teil nicht gesondert beschrieben.Identical or functionally equivalent elements are denoted by the same reference symbols in all figures and some of them are not described separately.
In einem Schritt S2 erfolgt sodann ein Ermitteln eines Atmosphärendrucks patm anhand eines, vorzugsweise aktuellen, Standorts der Fahrzeugachse 1. D. h., anstelle eines tatsächlichen Messens des Atmosphärendrucks patm (z. B. über einen zusätzlichen Atmosphärendrucksensor) soll vorliegend der Atmosphärendruck patm, d. h. der hydrostatische Druck der Umgebungsluft, auf Basis des Standorts bestimmt werden. Die kann lediglich beispielhaft z. B. über ein hinterlegtes Atmosphärendruck-Kennfeld, das für bestimmte Positionen vorgegebene Atmosphärendruckwerte umfassen soll, ermittelt werden und/oder über einen vorgegebenen funktionalen Zusammenhang, beispielsweise der internationalen Höhenformel, für den jeweiligen Standort berechnet werden.In a step S2, an atmospheric pressure patm is then determined based on a preferably current location of the
In einem Schritt S3 erfolgt sodann ein Ermitteln einer auf die Fahrzeugachse 1 wirkenden Achslast auf Basis des erfassten absoluten Luftdrucks pabs und des ermittelten Atmosphärendrucks patm. D. h., auf Grundlage der beiden Größen pabs und patm soll letztlich ein Bestimmen der Achslast erfolgen, wozu im Stand der Technik bekannte Berechnungsmethoden verwendet werden können. Beispielsweise kann die auf die Fahrzeugachse 1 wirkende Achslast dabei über den Zusammenhang
Weiterhin umfasst das Fahrzeug 20 eine Vorrichtung 10 zur Achslastsensierung, die eingerichtet ist, ein Verfahren wie in diesem Dokument beschrieben durchzuführen. Dazu kann die Vorrichtung 10 z. B. zumindest eine Sensoreinrichtung 2 aufweisen, die ausgebildet ist, einen absoluten Luftdruck pabs der zumindest einen Luftfeder 1a zu erfassen. Weiterhin kann die Vorrichtung eine Ermittlungseinrichtung 3 umfassen, die ausgebildet ist, einen Atmosphärendruck patm anhand eines Standorts der Fahrzeugachse 1 zu ermitteln. Dies kann lediglich beispielhaft z. B. über ein hinterlegtes Atmosphärendruck-Kennfeld und/oder über einen vorgegebenen funktionalen Zusammenhang, wie beispielsweise der internationalen Höhenformel, für den jeweiligen Standort berechnet werden. Zur Standortermittlung kann die Vorrichtung 10 hierbei ferner über eine Empfangseinrichtung 4 verfügen, die ausgebildet ist, Positionsdaten, vorzugsweise GPS-Positionsdaten, zu empfangen und diese der Ermittlungseinrichtung 3 zur Ermittlung des Standorts und damit des Atmosphärendrucks patm am Standort bereitzustellen. Auf Basis des erfassten absoluten Luftdrucks pabs und des ermittelten Atmosphärendrucks patm kann mittels der Ermittlungseinrichtung 3 sodann eine Ermittlung der auf die Fahrzeugachse 1 wirkende Achslast erfolgen.Furthermore, the
Obwohl die Erfindung unter Bezugnahme auf bestimmte Ausführungsbeispiele beschrieben worden ist, ist es für einen Fachmann ersichtlich, dass verschiedene Änderungen ausgeführt werden können und Äquivalente als Ersatz verwendet werden können, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen. Folglich soll die Erfindung nicht auf die offenbarten Ausführungsbeispiele begrenzt sein, sondern soll alle Ausführungsbeispiele umfassen, die in den Bereich der beigefügten Patentansprüche fallen. Insbesondere beansprucht die Erfindung auch Schutz für den Gegenstand und die Merkmale der Unteransprüche unabhängig von den in Bezug genommenen Ansprüchen.Although the invention has been described with reference to specific embodiments, it will be apparent to those skilled in the art that various changes may be made and equivalents substituted without departing from the scope of the invention. Accordingly, the invention should not be limited to the disclosed embodiments, but should include all embodiments falling within the scope of the appended claims. In particular, the invention also claims protection for the subject matter and the features of the subclaims independently of the claims referred to.
BezugszeichenlisteReference List
- 11
- Fahrzeugachsevehicle axle
- 1a1a
- Luftfederair spring
- 22
- Sensoreinrichtungsensor device
- 33
- Ermittlungseinrichtunginvestigation facility
- 44
- Empfangseinrichtungreceiving device
- 1010
- Vorrichtung zur AchslastsensierungDevice for axle load sensing
- 2020
- Fahrzeugvehicle
- 20a20a
- Sattelzugmaschinetractor unit
- 20a20a
- Sattelanhängersemitrailer
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Also Published As
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