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EINLEITUNG
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Viele Fahrzeuge sind so konstruiert, dass sie für das Ziehen oder Anhängen verschiedener Ladungen geeignet sind, darunter, ohne Einschränkung, Ladetrichter, Wohnmobile, Boote und manchmal auch andere Fahrzeuge. Es ist bekannt, dass das Ziehen von Anhängern die Beladung des Fahrzeugs, das den Anhänger zieht, verändert. Als solche wird die Fahrzeugdynamik durch eine Anhängelast beeinflusst. Es ist bekannt, dass Anhängelasten in Bezug auf das Bruttogewicht und die Lastverteilung auf den Anhänger erheblich variieren können. Solche Schwankungen wirken sich auf die Bremsleistung des Anhängers sowie auf die Beladung des Fahrzeugs, das den Anhänger zieht, und damit auf die Fahrzeug- und Anhängerkonfigurationsdynamik aus. Es sind Traktionskontrollsysteme bekannt, die die Fahrzeugstabilität über eine Reihe von Straßen- und Beladungszuständen verbessern, einschließlich der Beladung des Fahrzeugs durch einen Anhänger. Es sind automatisch einstellende Aufhängungssysteme bekannt, die die Höhe des Fahrzeugaufbaus als Reaktion auf die Verschiebung der Hinterradaufhängung aufgrund des Gewichts der Anhängerzunge verändern. Die Konfiguration des Fahrzeugs und des Anhängers, einschließlich der Einhaltung der Spezifikationen für das Ziehen von Fahrzeug und Anhänger, liegt jedoch weiterhin in der Verantwortung des Fahrzeugbetreibers.
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DE 10 2015 203 925 A1 betrifft eine Wiegevorrichtung zur Ermittlung eines Gesamtgewichtes eines Fahrzeuges, wobei die Wiegevorrichtung eine Wiegeplattform zur Aufnahme des Fahrzeuges umfasst. Auf der Wiegeplattform ist eine Anzahl von Sensoranordnungen angeordnet, wobei mittels einer Sensoranordnung ein Rad des Fahrzeuges erfassbar ist.
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DE 23 51 978 A1 betrifft eine Wiegevorrichtung zum Wägen von Fahrzeugen und dergleichen, mit einer Wiegeplatte für die zu wägende Last und einem Anzeigemittel zum Anzeigen des zu bestimmenden Gewichtes der Last.
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DE 21 22 429 A bezieht sich auf eine hydraulische Waage zum Messen des von jedem Rad eines Fahrzeuges ausgeübten Bodendruckes. Insbesondere ist die Waage zur Messung des Bodendruckes der Räder von Lastfahrzeugen bzw. Baufahrzeugen oder fahrbaren Maschinen oder Geräten bestimmt.
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BESCHREIBUNG
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Aufgabe der Erfindung ist es, die Messung für den Fahrzeugbetreiber zu verbessern. Diese Aufgabe wird gelöst durch den Gegenstand gemäß Anspruch 1. Weiterbildungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
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In einer beispielhaften nicht beanspruchten Ausführungsform kann ein Verfahren zum Bestimmen einer Zugkonfiguration eines an einen Anhänger gekoppelten Fahrzeugs das Abrollen eines Reifens des gekoppelten Fahrzeugs und Anhängers über einen kompressiblen Bereich eines mit einer Hydraulikflüssigkeit gefüllten Druckbehälters umfassen. Ein Spitzendruck der Hydraulikflüssigkeit beim Abrollen des Reifens über den kompressiblen Bereich des Druckbehälters kann in einem Prozessor bestimmt werden. Die Reifenbelastung kann im Prozessor auf der Grundlage des Spitzendrucks bestimmt werden. Und, zumindest teilweise auf der Grundlage der Reifenbelastung, kann im Prozessor bestimmt werden, ob die Zugkonfiguration einen vorbestimmten Satz von Kriterien erfüllt.
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Zusätzlich zu einem oder mehreren der hier beschriebenen Merkmale kann der kompressible Druckbehälter einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen.
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Zusätzlich zu einem oder mehreren der hier beschriebenen Merkmale kann das Bestimmen der Reifenbelastung die Verwendung einer vorbestimmten Beziehung zwischen dem Druck der Hydraulikflüssigkeit im Druckbehälter und der auf den kompressiblen Bereich ausgeübten Kraft umfassen.
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Zusätzlich zu einem oder mehreren der hier beschriebenen Merkmale kann der Reifen eine Breite aufweisen, und der kompressible Bereich des Druckbehälters kann mindestens so lang wie die Breite sein.
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Zusätzlich zu einem oder mehreren der hier beschriebenen Merkmale kann die vorgegebene Beziehung eine Nachschlagetabelle mit der Reifenbelastung als Funktion des Spitzendrucks enthalten.
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Zusätzlich zu einem oder mehreren der hier beschriebenen Merkmale kann die vorgegebene Beziehung eine Nachschlagetabelle mit der Reifenbelastung als Funktion des Spitzendrucks und der Reifenbreite umfassen.
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In einer anderen beispielhaften Ausführungsform kann ein Verfahren zum Bestimmen einer Zugkonfiguration eines Fahrzeugs und eines Anhängers darin bestehen, einem Prozessor für jeden Reifen des Fahrzeugs, ohne dass der Anhänger an das Fahrzeug gekoppelt ist, eine entsprechende nichtziehende Kontaktkraft zur Verfügung zu stellen. Dem Prozessor kann für jeden Reifen des Fahrzeugs und jeden Reifen des Anhängers mit dem an das Fahrzeug gekoppelten Anhänger eine entsprechende Zuganlegekraft zur Verfügung gestellt werden. Und auf der Grundlage der jeweiligen Nichtschlepp- und Schleppkontaktkräfte kann der Prozessor bestimmen, ob die Zugkonfiguration einen vorbestimmten Satz von Kriterien erfüllt.
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Zusätzlich zu einem oder mehreren der hierin beschriebenen Merkmale kann die Kontaktkraft für jeden Reifen durch ein Verfahren bestimmt werden, das für jeden Reifen das Fahren des Reifens über einen kompressiblen Bereich eines mit einer Hydraulikflüssigkeit gefüllten Druckbehälters, das Bestimmen eines Spitzendrucks der Hydraulikflüssigkeit, wenn der Reifen über den kompressiblen Bereich des Druckbehälters rollt, und das Bestimmen der Kontaktkraft auf der Grundlage des Spitzendrucks umfasst.
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Zusätzlich zu einem oder mehreren der hier beschriebenen Merkmale kann der kompressible Bereich einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen.
Zusätzlich zu einem oder mehreren der hier beschriebenen Merkmale kann das Bestimmen der Kontaktkraft die Verwendung einer vorbestimmten Beziehung zwischen dem Druck der Hydraulikflüssigkeit innerhalb des Druckbehälters und der auf den kompressiblen Bereich ausgeübten Kraft umfassen.
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Zusätzlich zu einem oder mehreren der hier beschriebenen Merkmale kann der Reifen eine Breite aufweisen, und der kompressible Bereich des Druckbehälters kann mindestens so lang wie die Breite sein.
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Zusätzlich zu einem oder mehreren der hier beschriebenen Merkmale kann die vorgegebene Beziehung eine Nachschlagetabelle mit der Kontaktkraft als Funktion des Spitzendrucks enthalten.
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Zusätzlich zu einem oder mehreren der hier beschriebenen Merkmale kann die vorgegebene Beziehung eine Nachschlagetabelle mit der Kontaktkraft als Funktion des Spitzendrucks und der Breite des Reifens enthalten.
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In einer beispielhaften Ausführungsform kann eine Vorrichtung zum Bestimmen einer Zugkonfiguration mit einem an einen Anhänger angekuppelten Fahrzeug mindestens eine Druckmesseinrichtung mit einem mit Hydraulikflüssigkeit gefüllten Druckbehälter und einem Drucksensor zur Messung des Drucks der Hydraulikflüssigkeit innerhalb des Druckbehälters umfassen. Der Druckbehälter umfasst einen kompressiblen Bereich. Die Vorrichtung kann ferner eine Steuereinheit mit einem Speicher und einem mit dem Speicher gekoppelten Prozessor enthalten. Der Prozessor kann so betrieben werden, das Drucksensormessungen von dem mindestens einen Druckmessgerät empfängt, während die Reifen des Fahrzeugs über den kompressiblen Bereich gefahren werden, ohne dass der Anhänger im Schlepptau ist. Der Prozessor kann ferner so betreibbar sein, dass er Drucksensormessungen von der mindestens einen Druckmesseinrichtung empfängt, während die Reifen des Fahrzeugs mit dem Anhänger im Schlepptau durch den kompressiblen Bereich gefahren werden. Der Prozessor kann ferner so betreibbar sein Drucksensormessungen von der mindestens einen Druckmesseinrichtung empfängt, während die Reifen des Anhängers mit dem Anhänger im Schlepptau durch den kompressiblen Bereich gefahren werden. Der Prozessor kann ferner so betreibbar sein, dass er aus den empfangenen Drucksensormessungen Spitzendrücke für jeden Reifen des Fahrzeugs ohne den Anhänger im Schlepptau und mit dem Anhänger im Schlepptau bestimmen kann. Der Prozessor kann ferner in der Lage sein, Spitzendrücke aus den empfangenen Drucksensormessungen zu bestimmen, die jedem Reifen des Anhängers mit dem Anhänger im Schlepptau entsprechen. Und der Prozessor kann ferner in der Lage sein, auf der Grundlage der jeweiligen Spitzendrücke zu bestimmen, ob die Zugkonfiguration einen vorbestimmten Satz von Kriterien erfüllt.
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Zusätzlich zu einem oder mehreren der hier beschriebenen Merkmale kann der kompressible Bereich einen länglichen Schlauch umfassen, dessen Länge ausreicht, um die Breite jedes Reifens aufzunehmen, der über den kompressiblen Bereich gefahren wird.
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Zusätzlich zu einem oder mehreren der hier beschriebenen Merkmale kann das mindestens eine Druckmessgerät ein Datenerfassungsmodul mit einem Analog-Digital-Wandler enthalten.
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Zusätzlich zu einem oder mehreren der hier beschriebenen Merkmale kann das mindestens eine Druckmessgerät ein drahtloses Datenübertragungsmodul zur Übertragung von Drucksensormessungen enthalten.
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Zusätzlich zu einem oder mehreren der hier beschriebenen Merkmale kann die Steuerung zumindest einen Teil einer Steuerungsarchitektur des Fahrzeugs umfassen.
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Zusätzlich zu einem oder mehreren der hier beschriebenen Merkmale kann die Steuerung ein Handgerät enthalten.
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Zusätzlich zu einem oder mehreren der hierin beschriebenen Merkmale kann das Bestimmen auf der Grundlage der jeweiligen Spitzendrücke, ob die Zugkonfiguration einen vorbestimmten Satz von Kriterien erfüllt, das Bestimmen einer Reifenbelastung entsprechend dem jeweiligen Spitzendruck unter Verwendung einer vorbestimmten Beziehung zwischen Reifenbelastung, Hydraulikflüssigkeitsdruck im Druckbehälter und Reifenbreite umfassen.
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Die oben genannten Merkmale und Vorteile sowie andere Merkmale und Vorteile der Offenbarung sind aus der folgenden detaillierten Beschreibung leicht ersichtlich, wenn sie in Verbindung mit den beigefügten Figuren aufgenommen werden.
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KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
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Weitere Merkmale, Vorteile und Details erscheinen nur beispielhaft in der folgenden ausführlichen Beschreibung, wobei sich die ausführliche Beschreibung auf die Figuren bezieht, in denen:
- 1 zeigt eine beispielhafte Fahrzeug- und Anhängerkonfiguration in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung;
- 2 zeigt ein Paar Sensorvorrichtungen in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung;
- 3 zeigt beispielhafte Druckspuren aus der beispielhaften Sensoreinrichtung von 2 in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung;
- 4 veranschaulicht ein beispielhaftes Druck/Kraft-Verhältnis in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung; und
- 5 veranschaulicht ein beispielhaftes System und ein Verfahren in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Die folgende Beschreibung hat lediglich beispielhaften Charakter und soll die vorliegende Offenbarung, ihre Anwendung oder ihren Gebrauch nicht einschränken. Überall in den Zeichnungen weisen entsprechende Bezugsziffern auf ähnliche oder entsprechende Teile und Merkmale hin. Unter Steuermodul, Modul, Steuerung, Regler, Steuereinheit, Prozessor und ähnlichen Begriffen sind hier eine oder mehrere Kombinationen aus einer oder mehreren anwendungsspezifischen integrierten Schaltung(en) (ASIC), elektronischen Schaltungen, Zentraleinheit(en) (vorzugsweise Mikroprozessoren)) und zugehörigem Speicher und Speicher (Festwertspeicher (ROM), Direktzugriffsspeicher (RAM), elektrisch programmierbarer Festwertspeicher (EPROM), Festplatte usw.) zu verstehen.) oder Mikrocontroller, die ein oder mehrere Software- oder Firmware-Programme oder -Routinen ausführen, kombinatorische Logikschaltung(en),
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Ein-/Ausgabeschaltungen und -geräte (E/A) und geeignete Signalkonditionierungs- und Pufferschaltungen, Hochgeschwindigkeitstaktgeber, Analog-zu-Digital- (A/D) und Digital-zu-Analog- (D/A) Schaltungen und andere Komponenten zur Bereitstellung der beschriebenen Funktionalität. Ein Steuermodul kann eine Vielzahl von Kommunikationsschnittstellen enthalten, darunter Punkt-zu-Punkt- oder diskrete Leitungen und drahtgebundene oder drahtlose Schnittstellen zu Netzwerken, einschließlich Wide Area Networks und Local Area Networks, auf Fahrzeug-Controller Area Networks und innerbetrieblichen und dienstbezogenen Netzwerken. Die in dieser Offenbarung dargelegten Funktionen des Steuermoduls können in einer verteilten Steuerungsarchitektur unter mehreren vernetzten Steuermodulen ausgeführt werden. Unter Software, Firmware, Programmen, Anweisungen, Routinen, Code, Algorithmen und ähnlichen Begriffen sind alle vom Steuergerät ausführbaren Befehlssätze einschließlich Kalibrierungen, Datenstrukturen und Nachschlagetabellen zu verstehen. Ein Steuermodul verfügt über einen Satz von Steuerroutinen, die ausgeführt werden, um beschriebene Funktionen bereitzustellen. Die Routinen werden z.B. von einer Zentraleinheit ausgeführt und dienen zur Überwachung der Eingänge von Abtastvorrichtungen und anderen vernetzten Steuermodulen sowie zur Ausführung von Steuer- und Diagnoseroutinen zur Steuerung des Betriebs von Stellgliedern. Die Routinen können in regelmäßigen Abständen während des laufenden Motor- und Fahrzeugbetriebs ausgeführt werden. Alternativ können Routinen als Reaktion auf das Eintreten eines Ereignisses, auf Softwareaufrufe oder auf Anforderung über Eingaben oder Anforderungen der Benutzeroberfläche ausgeführt werden.
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In Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung werden nachstehend und in den verschiedenen Figuren ein Verfahren und ein System zum Bestimmen von Fahrzeug- und Anhänger-Zugkonfigurationen dargelegt. 1 veranschaulicht eine Zugkonfiguration 100 einschließlich eines Fahrzeugs 101, das an einen Anhänger 103 gekoppelt ist. Das Fahrzeug 101 ist mit einer beispielhaften Empfängerkupplung und Kugelhalterung 111 einschließlich einer Kugel konfiguriert, und der Anhänger 103 ist mit einer komplementären Kugelpfannenkupplung 115 am Ende einer Zunge 113 konfiguriert. Alternative Kupplungen sind für Ausführungsformen von Zugkonfigurationen vorgesehen, einschließlich, als Beispiel, Schwanenhals- und Sattelkupplungen mit Pritschenbett. Das Fahrzeug 101 kann ein vierrädriges Fahrzeug mit einem Rad und einem Reifen 105 an jeder Ecke sein, wobei die Positionen weiter durch Konvention mit angehängten Buchstaben wie folgt bezeichnet werden: LF (links vorne), LR (links hinten), RF (rechts vorne) und RR (rechts hinten). Der Anhänger 103 ist beispielhaft als ein einachsiger Anhänger mit einem Rad und einem Reifen 107 an jeder seitlichen Seite mit Positionen dargestellt, die durch die Konvention mit den angehängten Buchstaben L (links) und R (rechts) weiter bezeichnet werden. Ein beispielhafter Anhänger umfasst ein Bett 121, das auf einem Anhängerrahmen abgestützt ist, der seinerseits durch eine gefederte oder ungefederte Aufhängung an die Räder 107L, 107R gekoppelt ist. Anhänger 103 ist beispielhaft und nicht einschränkend, wobei davon auszugehen ist, dass alternative Anhängerkonfigurationen z.B. mehrere Achsen (Tandemachse, Dreiachse usw.) umfassen, offen oder geschlossen sein, zum Ziehen und Auskippen von Lasten geeignet sein, Kippbetten haben oder Mittelhebevorrichtungen und einen schmalen Radstand haben (z.B. für Pontonboote). Unter Achse wird hier ein Paar seitlich gegenüberliegender Räder und Reifen an einem Fahrzeug oder Anhänger verstanden. So hat das Fahrzeug 101 eine Vorderachse mit den Reifen 105LF und 105RF und eine Hinterachse mit den Reifen 105LR und 105RR. Der Anhänger 103 hat eine Achse einschließlich der Reifen 107L und 107R. Wie hier verwendet, kann sich Reifen auf einen einzelnen Reifen oder auf mehrere Reifen auf einer Seite einer Achse beziehen, z.B. auf eine zweiachsige Pick-up-Achse oder einen ein- oder mehrachsigen zweiachsigen Anhänger. Die hier verwendete Reifenbreite kann als die Reifenspezifikation Reifenbreite bestimmt werden. Reifenbreite, wie sie hier in Bezug auf Mehrfachreifen auf einer Seite einer Achse verwendet wird, bedeutet eine effektive Reifenbreite der Mehrfachreifen, wobei die effektive Reifenbreite im Wesentlichen die kombinierten individuellen Reifenbreiten der Mehrfachreifen ist.
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Jeder Reifen des Fahrzeugs 101 und des Anhängers 103 hat eine entsprechende Reifenbelastung. Die Reifenbelastung kann in verschiedenen Beschreibungen oder Zusammenhängen in der vorliegenden Offenbarung unterschiedlich als Kontaktkraft, Kraft oder Gewicht bezeichnet oder als solche verstanden werden. Reifenlasten werden durch die Gewichtsverteilung (quer und längs) der im Fahrzeug und im Anhänger beförderten Lasten beeinflusst. Ein Fahrzeug, das an einen Anhänger gekoppelt ist, wird Reifenlasten haben, die sich von den Reifenlasten desselben Fahrzeugs ohne den daran gekoppelten Anhänger unterscheiden. Dies ist in erster Linie auf die Stützlast des Anhängers zurückzuführen, die ihrerseits von der Anhängelast und ihrer Verteilung abhängt. Wenn man ein gewöhnliches Geschick in der Kunst hat, erkennt man, dass das Fahrzeug ein zugehöriges Bruttofahrzeuggewicht (GVW) hat, das das Leergewicht des Fahrzeugs und das Gesamtgewicht der Passagiere und der Ladung einschließt. Das GVW wird auf die Vorder- und Hinterachse des Fahrzeugs aufgeteilt, wobei jedes als das Brutto-Achsgewicht (GAW) der jeweiligen Vorder- und Hinterachse bezeichnet wird. Die GAW des Fahrzeugs können ferner durch das Zungengewicht eines gekoppelten Anhängers in einer Anhängerkonfiguration beeinflusst werden. GVW und GAW des Fahrzeugs können weiter auf jeden Reifen des Fahrzeugs aufgeteilt und als individuelle Reifenlasten oder einfach als Reifenlasten des Fahrzeugs bezeichnet werden. In ähnlicher Weise hat ein Anhänger ein zugehöriges Gesamtgewicht des Anhängers (GTW), das sein Leergewicht und das Gewicht seiner Ladung umfasst. Das GTW wird auf die Achsen des Anhängers aufgeteilt, wenn es sich um mehrere Achsen handelt, die jeweils als Bruttoachslast (GAW) der jeweiligen Anhängerachse bezeichnet werden. Bei einem einachsigen Anhänger entspricht das GTW dem GAW der Anhängerachse. GTW und GAW des Anhängers können weiter auf die einzelnen Reifen des Anhängers aufgeteilt und als einzelne Reifenlasten oder einfach als Reifenlasten des Anhängers bezeichnet werden.
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In Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung und unter zusätzlicher Bezugnahme auf 2 kann eine beispielhafte Ausführungsform eines Verfahrens und eines Systems zum Bestimmen von Fahrzeug- und Anhängerzugkonfigurationen mindestens eine Druckmessvorrichtung 125 umfassen, die zur Bestimmen der individuellen Reifenlasten verwendet wird. Eine beispielhafte Druckmessvorrichtung umfasst einen flüssigkeitsgefüllten Druckbehälter mit einem länglichen, flexiblen Schlauch 231 als Teil des Druckbehälters. Der Schlauch 231 ist zumindest in einem Teilbereich desselben, über den ein Fahrzeug und Anhänger gefahren werden soll, komprimierbar. Der kompressible Bereich ist vorzugsweise mindestens so lang wie die Breite der über ihn laufenden Reifen. Der Schlauch kann gleichmäßig konstruiert und im Wesentlichen über seine gesamte Länge komprimierbar sein. Vorzugsweise ist der Schlauch 231 im Querschnitt kreisförmig; alternative Ausführungsformen können jedoch auch andere Geometrien, z.B. rechteckige Querschnitte, umfassen. Ein Drucksensor 243 ist der Arbeitsflüssigkeit im Druckbehälter ausgesetzt und liefert ein Rohsignal, das mit dem Druck der Flüssigkeit korreliert ist. Der Drucksensor 243 kann ein Druckaufnehmer jedes geeigneten Typs sein, einschließlich, aber nicht beschränkt auf Dehnungsmessstreifen, variabel kapazitiv, faseroptisch, MEMS, Schwingungselement oder piezoresistiv. Ein Elektronikgehäuse 241 umschließt ein Datenerfassungsmodul 245, das das Signal vom Drucksensor 243 liest, wenn die Fahrzeug- und Anhängerräder 105, 107 über den kompressiblen Bereich des Schlauchs 231 gefahren werden, und die Daten zur weiteren Verarbeitung an eine Steuereinheit liefert, die z.B. das Bestimmen des Gewichts an jedem Fahrzeug- und Anhängerreifen und die Ableitung von GAWs des Fahrzeugs, GAWs des Anhängers, GVW, GTW, Anhängerzungengewicht und kombiniertem Gesamtgewicht (GCW) der Fahrzeug- und Anhängerkonfiguration umfassen kann. Eine Steuereinheit 131 für den Informationsaustausch mit einem oder mehreren Druckmessgeräten 125 kann z.B. eine oder mehrere elektronische Kfz-Steuereinheiten (ECU) 131A an Bord des Fahrzeugs 101 sein. Alternativ oder zusätzlich kann die Steuerung 131 ein Handgerät, wie z.B. ein mobiles Gerät 131B, wie z.B. ein Smartphone oder Tablet, enthalten. Alternativ oder zusätzlich kann die Steuerung 131 ein Laptop-Computer 131C oder ein ähnliches Gerät sein. Alternativ oder zusätzlich kann die Steuerung 131 in ein oder mehrere Druckmessgeräte 125 eingebettet sein. Vorzugsweise enthält die Druckmessvorrichtung 125 ferner ein Transceivermodul 247 für die drahtlose Kommunikation mit einer Steuereinheit 131, wie z.B. ECU 131A, Mobilgerät 131B, Laptop-Computer 131C oder alternativ, oder zwischen Druckmessvorrichtungen, z.B. wenn eine Druckmessvorrichtung 125 in einer gepaarten Konfiguration eine eingebettete Steuereinheit 131 enthält, in der Datenverarbeitungsroutinen nach der Erfassung ausgeführt werden können.
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Die Aufgabe des Sammelns einzelner Reifenlasten in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung kann einen interaktiven Prozess mit dem Fahrzeugbetreiber beinhalten. Dies kann mit Hilfe eines oder mehrerer beispielhafter Druckmessgeräte 125 erfolgen. Vorzugsweise wird ein Paar solcher Druckmessgeräte 125 verwendet, um die Zykluszeit zu verringern, die mit dem Abschluss einer Bewertung der Zugkonfiguration in Übereinstimmung mit dieser Bekanntmachung verbunden ist.
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Ein erster Datensatz zum Bestimmen von Fahrzeugreifenlasten für das Fahrzeug, einschließlich der beabsichtigten Fahrzeugbeladung, wird erhalten, indem jeder Schlauch 231 der Drucksensorvorrichtungen 125 vor dem Fahrzeug 101 verlängert wird, die im Wesentlichen senkrecht zur Fahrtrichtung des Fahrzeugs ausgerichtet sind, wobei sich jeder entsprechende Schlauch im Weg der Reifen einer Fahrzeugseite befindet. Bei einer solchen Anordnung wird das Fahrzeug 101 ohne den Anhänger im Schlepptau lediglich mit niedriger Geschwindigkeit gefahren, so dass jeder Reifen über den jeweiligen Schlauch rollt - zuerst die Vorderreifen 105LF, 105RF und dann die Hinterreifen 105LR, 105RR. Die genauen Geschwindigkeiten, mit denen die Reifen über den Schlauch rollen, sind in der beispielhaften Ausführungsform nicht entscheidend. Typische Parkplatzmanöver mit einer Geschwindigkeit von einem Kriechen bis etwa 5 mph haben akzeptabel wiederholbare und genaue Ergebnisse geliefert. Der Drucksensor 243 in jedem Druckmessgerät 125 liefert ein dem Flüssigkeitsdruck im Druckbehälter entsprechendes Analogsignal an das Datenerfassungsmodul 245, das das Analogsignal filtert und in digitale Daten umwandelt. Die Daten können an die Steuerung 131 übermittelt werden, z.B. ECU 131A, Mobilgerät 131B, Laptop-Computer 131C oder alternativ. Die Übertragung der Daten kann im Wesentlichen in Echtzeit oder alternativ im Anschluss an die Datenpufferung und Zwischenspeicherung in der Druckmessvorrichtung erfolgen. Man kann sich vorstellen, dass bei einer Anordnung mit zwei Drucksensoren 125 ein einziger Durchgang des beladenen Fahrzeugs 101 digitale Daten liefern kann, die allen vier Reifen des Fahrzeugs entsprechen. Alternativ kann ein einziger Drucksensor 125 in der gleichen Weise eingesetzt werden, um digitale Daten zu liefern, die allen vier Reifen des Fahrzeuges 101 entsprechen, jedoch in einem Prozess, der die Konfiguration für zwei Durchgänge des Fahrzeuges erfordert - einen für die linken Reifen 105LF, 105LR und einen für die rechten Reifen 105RF, 105RR des Fahrzeuges 101.
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Ein zweiter Datensatz zum Bestimmen der Fahrzeugreifenbelastungen für das Fahrzeug, einschließlich der beabsichtigten Fahrzeugbeladung und mit dem Anhänger im Schlepptau in der beabsichtigten Zugkonfiguration, wird als nächstes in ähnlicher Weise erhalten, indem das Fahrzeug 101 und der Anhänger 103 über die Druckmessvorrichtungen 125 gefahren werden. Zusätzlich zu dem zweiten Satz von Fahrzeugreifenlasten, der der zu analysierenden Anhängerkonfiguration entspricht, wird auch ein Satz von Daten erhalten, die den Reifen des Anhängers entsprechen. Die der Anhängerkonfiguration entsprechenden Daten können dem Steuergerät 131 auf die gleiche Weise mitgeteilt werden, wie sie oben in Bezug auf die dem Fahrzeug allein entsprechende Nicht-Anhängerkonfiguration diskutiert wurde.
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Unter zusätzlicher Bezugnahme auf 3 wird eine graphische Darstellung 300 des reifeninduzierten hydraulischen Drucks innerhalb des exemplarischen Druckbehälters von Druckmessgeräten 125 entsprechend einer Zugkonfiguration gemäß der vorliegenden Offenbarung dargestellt. Beide Grafiken veranschaulichen den hydraulischen Druck (P) in Kilopascal (kPa) entlang der vertikalen Achsen und die Zeit (t) in Sekunden (sec) entlang der horizontalen Achsen. Das obere Diagramm 301L entspricht den Reifen auf der linken Seite, während das untere Diagramm 301R den Reifen auf der rechten Seite entspricht. Von links nach rechts in jedem Diagramm erscheinen induzierte Drücke durch den jeweiligen Vorderreifen, den jeweiligen Hinterreifen und den jeweiligen Anhängerreifen. Jede Druckspur hat eine identifizierbare Spitze oder ein identifizierbares Maximum, das in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung von besonderem Interesse ist.
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Der Spitzendruck der Hydraulikflüssigkeit im Druckbehälter der Druckmessvorrichtung 125 kann mit der Reifenbelastung oder dem Gewicht korreliert werden. Wenn die Reifenbreite bekannt ist, kann der Spitzendruck innerhalb des Druckbehälters, der durch eine gegebene Reifenlast auf den kompressiblen Bereich des Reifens induziert wird, im Wesentlichen wiederholbar sein, und variierende Reifenlasten können einzigartige, aber wiederholbare Spitzendrücke erzeugen. Konventionelle Kurvenanpassungstechniken können auf den Spitzendruck bei unterschiedlichen Reifenbelastungen angewandt werden, um mathematische Gleichungen zu entwickeln, die wiederum eine Beziehung zwischen dem Druck der Hydraulikflüssigkeit im Druckbehälter und der auf den kompressiblen Bereich des Druckbehälters ausgeübten Reifenbelastung darstellen können. Zusätzlich können andere Faktoren, die den innerhalb des Druckbehälters gemessenen Druck beeinflussen können, in komplexeren mathematischen Gleichungen oder Familien von mathematischen Gleichungen berücksichtigt werden. Zum Beispiel können die Fahrzeuggeschwindigkeit und der Reifendruck den im Druckbehälter gemessenen Druck beeinflussen. Sowohl die Fahrzeuggeschwindigkeit als auch der Reifendruck sind leicht erhältlich, zum Beispiel durch ein Controller Area Network (CAN) zur Verwendung in Verbindung mit solchen mathematischen Gleichungen bei dem Bestimmen der Reifenbelastung. Alternativ können durch bekannte Systemkalibrierungs- und Charakterisierungstechniken Datensätze oder Nachschlagetabellen entwickelt werden, die die Beziehungen zwischen dem Druck innerhalb des Druckbehälters, der Reifenbreite und der Reifenbelastung widerspiegeln. Diese empirisch ermittelten Beziehungen zwischen Druck innerhalb des Druckbehälters, Reifenbreite und Reifenlast können bei dem Bestimmen der individuellen Reifenlasten in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung verwendet werden. Auch hier können andere Faktoren wie Fahrzeuggeschwindigkeit und Reifendruck, die den im Druckbehälter gemessenen Druck beeinflussen können, in zusätzlichen Dimensionen in der Struktur der Nachschlagetabelle berücksichtigt und über ein Controller Area Network (CAN) zur Verwendung bei der Datenabfrage in der Nachschlagetabelle bereitgestellt werden. Unter zusätzlicher Bezugnahme auf 4 wird eine graphische Darstellung 400 der Beziehungen zwischen dem durch den Reifen induzierten hydraulischen Druck innerhalb des beispielhaften Druckbehälters von Druckmessgeräten 125 und der Reifenbelastung dargestellt. Die Grafik zeigt den hydraulischen Druck (P) in Kilopascal (kPa) entlang der horizontalen Achse und die Reifenbelastung (F) in Newton (N) entlang der vertikalen Achse. Die Vielzahl der Kurven 411 stellt verschiedene zunehmende Reifenbreiten in Richtung des Pfeils 413 dar. So kann man erkennen, dass breitere Reifen bei jeder gegebenen Reifenbelastung zu niedrigeren Spitzendrücken führen.
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In Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung und unter zusätzlicher Bezugnahme auf 5 kann eine beispielhafte Ausführungsform eines Verfahrens und eines Systems zum Bestimmen von Fahrzeug- und Anhängerzugkonfigurationen mindestens eine Druckmessvorrichtung 125 umfassen, die zum Bestimmen der individuellen Reifenlasten verwendet wird. Die Druckmessvorrichtung 125 umfasst den Druckbehälterschlauch 231, den Drucksensor 243, das Elektronikgehäuse 241 mit dem Datenerfassungsmodul 245 und das Transceivermodul 247. Im Betrieb wird der Schlauch in den Weg 506 der Fahrzeug- und Anhängerreifen und im Wesentlichen senkrecht dazu verlängert. Eine Steuereinheit 131, wie z.B. ECU 131A, Mobilgerät 131B, Laptop-Computer 131C oder alternativ, ist so konfiguriert, dass sie den Datenstrom 511 von der Drucksensorvorrichtung 125 empfängt, vorzugsweise über drahtlose Kommunikation, aber nicht darauf beschränkt. Ein solcher Datenstrom kann über jedes geeignete Mittel empfangen werden, einschließlich eines zwischengeschalteten Unternehmensnetzwerks, eines direkten Kabels oder Busses oder eines Bussystems im Fahrzeug, wie z.B. den CAN-Bus , oder über ein tragbares, zwischengeschaltetes Speichergerät, wie z.B. einen sogenannten Daumenantrieb. Der Datenstrom umfasst seriell gesammelte Daten, die die durch den Reifen induzierten Drücke innerhalb der Drucksensorvorrichtung 125 Druckbehälter repräsentieren, während die Reifen über den kompressiblen Bereich davon rollen, wie hier beschrieben. Ein Datensatz kann Daten enthalten, die den linken Seitenreifen des Fahrzeugs 101 von vorne nach hinten ohne einen Anhänger im Schlepptau entsprechen, gefolgt von den rechten Seitenreifen des Fahrzeugs 101 von vorne nach hinten ohne einen Anhänger im Schlepptau. Ein anderer Datensatz kann Daten enthalten, die den linken Seitenreifen des Fahrzeugs 101 und des Anhängers 103 von vorne nach hinten mit dem Anhänger im Schlepptau gefolgt von den rechten Seitenreifen des Fahrzeugs 101 und des Anhängers 103 von vorne nach hinten mit dem Anhänger im Schlepptau entsprechen.
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Eine Routine 500 beinhaltet die Verarbeitung des Datenstroms und kann in einem Computerprogramm verkörpert sein, das in einer oder mehreren Steuereinheiten 131 ausgeführt wird, wie zuvor bekannt gegeben. Die Routine kann Aufgaben (513) einschließlich der automatischen oder durch Benutzereingabe oder -bestätigung erfolgenden anfänglichen Datenerfassung umfassen. Zum Beispiel können verschiedene Daten in Bezug auf das Fahrzeug und den Anhänger für die besten Ergebnisse einer Analyse der Anhängerkonfiguration in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung erforderlich sein. Daten wie die GVW-Einstufung, die GAW-Einstufung des Fahrzeugs und die GCW-Einstufung können im Speicher der bordeigenen Fahrzeugsysteme gespeichert werden und für die Steuerung 131 zugänglich sein. Andere Daten, wie z.B. GAW-Werte für den Anhänger, GTW-Werte und die verschiedenen Reifenbreiten an Fahrzeug und Anhänger können im Speicher der Steuereinheit 131 gespeichert werden, unterliegen jedoch aufgrund ihrer potentiellen zeitlichen Natur der Überprüfung. Alternativ dazu kann es erforderlich sein, dass solche zeitlichen Daten bei jeder Bewertung einer Zugkonfiguration separat eingegeben werden müssen. Die Benutzereingabe und die Initialisierung der Auswertung der Zugkonfiguration kann über eine graphische und instruktive Benutzerschnittstelle erfolgen, wie z.B. über einen Touchscreen 543, der mit einem in der Kabine 541 des Fahrzeugs 101 befindlichen Mittelstapel verbunden ist, oder über einen Touchscreen, der mit einem mobilen Gerät 141 oder einem Laptop-Computer 151 gemäß alternativen Ausführungsformen verbunden ist.
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Die Routine kann die Auswertung (515) des Datenstroms 511 umfassen, z.B. durch Filtern von Ruhe-Daten, die Perioden während der Aufgabe der Erfassung einzelner Reifenlasten entsprechen, wenn der Reifen nicht in Kontakt mit dem Schlauch 231 ist. Solche Ruhe-Daten werden ignoriert (519), und die nächsten Daten im Datenstrom werden ausgewertet (515). Alle Daten, die nicht im Ruhezustand sind, werden weiter in einem Spitzenwert-Erfassungsmodul (517) ausgewertet, das die aktuell gespeicherten Daten, die einem Reifen entsprechen, mit den nächsten sequentiellen Daten vergleichen kann, die dem Reifen entsprechen und die den größeren der beiden speichern. Andernfalls wird der kleinere der beiden ignoriert (519) und die nächsten Daten im Datenstrom ausgewertet (515). Solange die Daten nicht im Ruhezustand sind und somit den durch den Reifen induzierten Druck anzeigen, laufen die Vergleiche des Spitzenwert-Erkennungsmoduls (517) weiter. Wenn die Strömungsdaten erneut in den Ruhezustand übergehen, dann sind die Daten des reifeninduzierten Drucks für den gegenwärtig ausgewerteten Reifen alle im Spitzenwert-Erfassungsmodul (517) ausgewertet worden, und die gespeicherten Spitzenwertdaten, die dem höchsten reifeninduzierten Druck für diesen Reifen entsprechen, werden als Spitzendruck für diesen Reifen gespeichert. Die Routine wird für alle Datenströme fortgesetzt, was dazu führen kann, dass die Spitzendrücke für alle Reifen des Fahrzeugs 101 ohne Anhänger im Schlepptau (521) und alle Reifen des Fahrzeugs 101 und des Anhängers 103 mit Anhänger im Schlepptau (523) gespeichert werden.
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Spitzendrücke für jeden Fahrzeugreifen mit und ohne Anhänger im Schlepptau und die Spitzendrücke für jeden Anhängerreifen können als nächstes in der Routine verwendet werden, um individuelle Reifenlasten zu bestimmen (525). Individuelle Reifenbelastungen können z.B. durch einen oder mehrere mathematische Ausdrücke, Gleichungen oder Formeln bestimmt werden, die die empirisch ermittelten Beziehungen zwischen Spitzendruck, Reifenbelastung und Reifenbreite, wie in der vorliegenden Offenbarung dargelegt, verkörpern. Alternativ können die empirisch ermittelten Beziehungen zwischen Spitzendruck, Reifenbelastung und Reifenbreite in verschiedenen Nachschlagetabellen dargestellt werden, die zum Bestimmen der einzelnen Reifenbelastungen verwendet werden.
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Die Routine kann eine Vielzahl von Ableitungen zusätzlicher Daten aus den einzelnen hier ermittelten Reifenlasten enthalten. Die Routine kann zusätzlich eine Vielzahl von Prüfungen und Vergleichen in einer Bewertung der gegenwärtigen Zugkonfiguration des Fahrzeugs 101 und des Anhängers 103 umfassen. So kann das Auswertemodul (527) bestimmte individuelle Reifenlasten kombinieren, um verschiedene GAW für das Fahrzeug 101 und den Anhänger 103, GVW (mit und ohne Anhänger), GTW, GCW, Längs- und Querlastverteilungen in Fahrzeug und Anhänger sowie das Zungengewicht zu bestimmen. Daher können auf der Grundlage der individuellen Reifenlasten, wie sie gemäß der vorliegenden Offenbarung bestimmt wurden, Vergleiche mit einer Vielzahl von Fahrzeug- und Anhänger-Rating-Spezifikationen durchgeführt und Informationen über die Zugkonfiguration dem Fahrzeugführer über die mit der Steuereinheit 131 verbundene Benutzeroberfläche übermittelt werden. Solche Vergleiche oder Bewertungen können z.B. Vergleiche des ermittelten Zungengewichts mit einem empfohlenen Mindestprozentsatz GTW und die Mitteilung an den Betreiber umfassen, ob die gegenwärtige Zugkonfiguration das empfohlene Minimum erfüllt. Andere Auswertungen können z.B. Vergleiche des GCW mit der GCW-Einstufung und Benachrichtigung des Bedieners, ob die gegenwärtige Zugkonfiguration die Einstufung verletzt, umfassen. Derjenige, der über gewöhnliche Fachkenntnisse verfügt, wird verstehen, dass eine Vielzahl solcher Bewertungen mit unterschiedlichem Detaillierungsgrad und unterschiedlicher Kritikalität im Hinblick auf die Erzielung erfolgreicher Schleppergebnisse durchgeführt werden kann, und dass dem Betreiber zur Förderung dieses Ziels eine Vielzahl von Benachrichtigungen, Informationen und Warnungen übermittelt werden können.
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Wenn eine Beziehung zwischen ersten und zweiten Elementen in der obigen Offenbarung nicht ausdrücklich als „direkt“ beschrieben wird, kann diese Beziehung eine direkte Beziehung sein, bei der keine anderen dazwischenliegenden Elemente zwischen den ersten und zweiten Elementen vorhanden sind, aber auch eine indirekte Beziehung, bei der ein oder mehrere dazwischenliegende Elemente (entweder räumlich oder funktionell) zwischen den ersten und zweiten Elementen vorhanden sind.
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Es sollte verstanden werden, dass ein oder mehrere Schritte innerhalb eines Verfahrens in unterschiedlicher Reihenfolge (oder gleichzeitig) ausgeführt werden können, ohne die Prinzipien der vorliegenden Offenbarung zu ändern. Ferner kann, obwohl jede der Ausführungsformen oben als mit bestimmten Merkmalen versehen beschrieben ist, jedes einzelne oder mehrere dieser Merkmale, die in Bezug auf jede Ausführungsform der Offenbarung beschrieben sind, in einer der anderen Ausführungsformen implementiert und/oder mit Merkmalen jeder der anderen Ausführungsformen kombiniert werden, selbst wenn diese Kombination nicht ausdrücklich beschrieben ist. Mit anderen Worten, die beschriebenen Ausführungsformen schließen sich nicht gegenseitig aus, und Permutationen einer oder mehrerer Ausführungsformen miteinander bleiben im Rahmen dieser Offenbarung.
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Während die obige Offenbarung unter Bezugnahme auf beispielhafte Ausführungsformen beschrieben wurde, wird es von den Fachleuten verstanden werden, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können und Elemente davon durch Äquivalente ersetzt werden können, ohne von ihrem Anwendungsbereich abzuweichen. Darüber hinaus können viele Änderungen vorgenommen werden, um eine bestimmte Situation oder ein bestimmtes Material an die Lehren der Offenbarung anzupassen, ohne von ihrem wesentlichen Anwendungsbereich abzuweichen. Es ist daher beabsichtigt, dass die vorliegende Offenbarung nicht auf die einzelnen offenbarten Ausführungsformen beschränkt ist, sondern alle Ausführungsformen einschließt, die in ihren Anwendungsbereich fallen.
