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Die Erfindung betrifft ein Lastkraftfahrzeug mit einer integrierten Ladungsüberwachung.
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Technologischer Hintergrund
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Bei Lastkraftwagen stellt der Diebstahl der transportierten Ladung oder von Teilen der transportierten Ladung ein regelmäßig auftretendes Problem dar, welches den Warentransport und somit dem Wirtschaftskreislauf schadet und weniger effektiv macht. Beispielsweise müssen dadurch bereits gefahrene Strecken nochmals absolviert werden, um die versprochene Ladung zu liefern, was effektiv zu verlängerten Transportwegen führt. Zudem müssen die transportierten Güter in erhöhter Stückzahl eingekauft werden. Um den Lastkraftwagen vor Diebstahl zu schützen, gibt es verschiedene, bekannte Lösungen im Stand der Technik, welche im Folgenden beschrieben werden sollen.
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Bekannt aus dem Stand der Technik zum Schutz der transportierten Ladung bei Lastkraftwagen ist beispielsweise eine Lösung mittels Elektrodraht. Dabei werden Kupferdrähte in eine Plane eingearbeitet, indem die Drähte von Innen an die bestehende Plane angeklebt werden. Diese Drähte bilden ein feines Stromnetz aus. Werden sie durchtrennt, erkennt eine Steuerungseinheit die Durchtrennung und sendet ein Warnsignal an eine Alarmeinheit, welche einen Alarm auslöst. Die benötigte Stromversorgung kann dabei unabhängig vom Bordnetz des Lastkraftwagens bereitgestellt sein.
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Eine weitere bekannte Lösung des Standes der Technik sind Infrarotüberwachungen. Dabei wird ein Bewegungsmelder im Frachtinnenraum montiert und per Funk vernetzt. Bei Erfassung einer Bewegung im Innenraum wird der Alarm ausgelöst.
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In einer weiteren Lösung des Standes der Technik wird ein akustisches Sicherheitssystem auf dem Lastkraftwagen verwendet. Dabei kommen Akustiksensoren zum Einsatz, welche ein Geräusch erkennen können. Die Akustiksensoren erkennen jedes noch so kleine Geräusch in der Umgebung mittels Schallwellenerfassung. Trotz hoher Geräuschemissionen oder künstlicher Störquellen sind diese Systeme in der Lage zuverlässig zu arbeiten.
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Die Hardware ist dabei geschützt in einem kleinen, stabilen Gehäuse, welches in der Fahrerkabine befestigt ist. Hochleistungsmikrofone stellen eine akustische Verbindung nach Außen dar, um rechtzeitig einen Alarm zu erzeugen. Sobald in der Umgebung gebohrt, geflext oder geschlitzt wird, wird dies von den Mikrofonen erkannt und ein Alarm erzeugt.
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Die beschriebenen Systeme haben jedoch auch Nachteile. Beispielsweise entstehen hohe Kosten bei Beschädigung und bei Einbau der Elektrodrahtplane oder der Infrarotlösung. Zudem sind die beschriebenen Lösungen leicht manipulierbar, d.h. man kann diese Lösungen leichter umgehen. Beispielsweise sind die Infrarotlösungen zumeist auf etwa halber Höhe angeordnet. Auch können reguläre Geräusche wie Bauarbeiten oder Ent- oder Beladungen ein fälschliches Auslösen erzeugen.
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Einen weiteren Aspekt betrifft, dass die beschriebenen Systeme ausschließlich der Funktion des Diebstahlschutzes dienen, d.h. nur einem Zweck dienen und keinen Zusatznutzen jenseits der Diebstahlsicherung ausfüllen.
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Der Erfindung liegt somit die objektive Aufgabe zu Grunde, einen Lastkraftfahrzeug mit einer Überwachungseinrichtung bereitzustellen, welcher zumindest eines der oben genannten Probleme löst oder zumindest mindert.
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Insbesondere soll ein Lastkraftfahrzeug bereitgestellt werden, welches derart ausgestaltet ist, dass sowohl ein sicherer und kostengünstiger Diebstahlschutz realisiert wird als auch darüber hinausgehend der Ladungstransport sicherer gemacht wird.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Erfindungsgemäß wird ein Lastkraftfahrzeug zur Verfügung gestellt, welches ein Gestell umfasst. Zudem umfasst das Lastkraftfahrzeug eine Bodenplatte, auf welche mindestens eine Last positioniert werden kann, wobei die Bodenplatte auf dem Gestell aufgebracht ist. Des Weiteren umfasst das Lastkraftfahrzeug mindestens einen Kraftsensor, welcher am Gestell angebracht ist, um eine auf die Bodenplatte ausgeübte Kraft zu messen. Zudem umfasst das Lastkraftfahrzeug eine Steuereinheit zur Überwachung der mindestens einen Last, wobei die Steuereinheit eingerichtet ist, die von dem Kraftsensor gemessene Kraft zu empfangen.
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Ein Gestell wird auch als ein Lastfahrzeuggestell, Rahmen oder Träger bezeichnet. Eine Bodenplatte ist mit anderen Worten eine Ladeplatte. Das Gestell kann dabei einzelne Rahmenteile umfassen, welche das Gestell bilden. Das Gestell kann beispielsweise einen oder mehrere Längsträger umfassen, welche sich in eine Längsachse des Lastkraftfahrzeugs erstrecken. Das Gestell kann auch vertikal erstreckende Stützträger aufweisen. Die Erfindung ist dabei jedoch nicht auf eine spezielle Geometrie des Gestells beschränkt. Auf dieser Bodenplatte können die Lasten positioniert bzw. gestellt werden, um diese Lasten zu transportieren. Das Lastkraftfahrzeug ist insbesondere ein Lastkraftwagen, LKW, eine Baustellenmaschine oder ein Sattelzug. Als Kraftsensor kommen aktive Sensoren, d.h. Sensoren welche aus dem Messprozess die Energie für die Weitergabe der Information erzeugen wie bei Piezoelementen, oder passive Sensoren, welche eine Hilfsenergie benötigen, mittels welcher das durch das Sensorelement gemessene Signal in eine messbare Information gewandelt wird wie bei Dehnungsmesstreifen. Die Steuereinheit kann ein Mikrocontroller sein, beispielsweise in Form eines Embedded Systems, allerdings können auch andere Messdatenverarbeitungsgeräte verwendet werden. Ein solcher Mikrocontroller kann mit der Sensorik und dem Fahrzeug über Schnittstellen kommunizieren, verschiedene Signalquellen einlesen, den Energiefluss absichern und/oder schnelle Berechnungen zur Prozessregelung übernehmen. Ein solcher Mikrocontroller kann ebenfalls genutzt werden, um die Ladungsüberwachung der geladenen Lasten im vorliegenden Fall auszuführen. Die Datenübertragung vom Sensor zur Steuerungseinheit kann kabelgebunden oder drahtlos erfolgen. Dabei werden Sensorsignale übertragen, welche indikativ für die gemessen Spannung sind bzw. aus welchen die gemessene Kraft abgeleitet werden kann.
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Die Erfindung hat den Vorteil, dass durch den mindestens einen am Gestell unterhalb der Bodenplatte positionierten Kraftsensor sowohl eine Diebstahlsicherung als auch eine Ladungsüberwachung ermöglicht wird. Dadurch wird eine sehr hohe Sicherheit erreicht. Die Steuereinheit erhält durch die Übertragung des Messsignals Information über die auf die Bodenplatte ausgeübte Kraft und damit über die dort befindlichen Lasten. Beispielsweise kann mittels des Kraftsensors eine plötzliche Gewichtszunahme zum Beispiel durch Aufsteigen einer Person oder durch Entnahme von Ware erfasst werden. Zudem kann durch die Erfindung auch statische Ladungssicherung erfolgen. Beispielsweise kann das Ladegewicht in Echtzeit bzw. permanent überwacht werden. Auch eine Überladung der statischen Ladeverteilung kann vermieden werden. Des Weiteren kann mittels des Kraftsensors eine statische Überwachung erfolgen, bei welcher das richtige Positionieren oder das kraftschlüssige Verzurren überwacht werden kann. Zudem kann auch eine dynamische Überwachung der Ladung erfolgen. Der oder die Kraftsensoren können dabei kleinstes Verrutschen der Ladung erfassen. Auch können die Kraftsensoren Schleifgeräusche, Vibrationen oder Radlaufeigenschaften über das erfasste Kraftmesssignal des Kraftsensors erkennen. Zudem ist die Funktionalität der Lastenüberwachung gewahrt, auch wenn zum Beispiel die Plane des Lastkraftwagens beschädigt ist. Die Sensoren sind außerdem vom Inneren des Fahrzeugs nicht erkennbar, da sie unterhalb der Bodenplatte positioniert sind.
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Bevorzugt kann der Kraftsensor ein Dehnungsmessstreifen sein, welcher an dem Gestell angeklebt ist. Der Dehnungsmesstreifen hat den Vorteil, dass dieser sehr einfach befestigt werden kann und leicht nachrüstbar ist. Dadurch, dass die Bodenplatte auf dem Gestell aufgebracht ist, beispielsweise auf vier Eckbeschlägen des Gestells bzw. Rahmens, kommt es durch die Belastung der Bodenplatte zu einer Durchbiegung des Gestells bzw. Rahmens. Durch die Anbringung an dem Gestell kann die von der Bodenplatte durch die Last an das Gestell übertragenen Kräfte mittels des Dehnungsmessstreifen erfasst werden und so auf die Kraft zurückgeschlossen werden, d.h. die Biegung ist ein Maß für das Ladegewicht, welches von dem Dehnungsmessstreifen gemessen wird.
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Der Kraftsensor kann bevorzugt ein piezoelektrischer Sensor sein, welcher zwischen der Bodenplatte und dem Gestell positioniert ist. Der piezoelektrische Sensor ist dabei insbesondere auf einer Oberseite des Gestells, welche in Richtung der Bodenlatte ausgerichtet ist, angebracht. Durch diese Positionierung kann die von der mindestens einen Last auf die Bodenplatte übertragende Kraft vom piezoelektrischen Sensor erfasst werden. Der piezoelektrische Sensor umfasst einen Piezokristall, welcher in Antwort auf eine einwirkende Kraft von der Bodenplatte seine Struktur ändert und elektrische Ladungen proportional zur einwirkenden Kraft erzeugt. Diese Ladungen sind proportional zur einwirkenden Kraft und lassen sich, beispielsweise mit Hilfe eines sogenannten Ladungsverstärkers, als Signale zur messtechnischen Erfassung nutzen. Piezoelektrische Sensoren haben ferner eine hohe Empfindlichkeit, d.h. Auflösung, bei gleichzeitig hohem Messbereich, was einen besonderen Vorteil darstellt, um die auf die Bodenplatte wirkenden Kräfte zu bestimmen.
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Das Lastkraftfahrzug kann bevorzugt eine Vielzahl von Kraftsensoren aufweisen, welche unterhalb von jeweils unterschiedlichen Stellen der Bodenplatte am Gestell angebracht sind, um jeweils die an dieser Stelle auf die Bodenplatte ausgeübte Kraft zu messen, und wobei die Steuereinheit eingerichtet ist, die von den Kraftsensoren jeweils gemessene Kraft zu empfangen. Dadurch kann eine statische Ladungsverteilung der Lasten besser erfasst werden. Insbesondere kann ein Verrutschen einer Last besser detektiert werden, da bei einer Lastverschiebung ein Kraftsensor eine erhöhte Kraft misst, während synchron dazu ein anderer Kraftsensor eine reduzierte Kraft misst. Die Kraftverteilung der auf die Bodenplatte übertragenen Kräfte können genauer erfasst werden. Bevorzugt kann die Anzahl der Kraftsensoren größer oder gleich vier sein. Mehrere Kraftsensoren ermöglichen zudem eine grafische Darstellung der räumlichen Lastverteilung. Kraftkurven können in Form von Grafen in einem Diagramm die Lastverteilung auf der Bodenplatte zeigen.
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Das Gestell kann bevorzugt mindestens einen Längsträger umfassen, wobei eine Vielzahl von Kraftsensoren entlang des mindestens eines Längsträgers angeordnet ist. Das Gestell eines Lastkraftfahrzeugs erstreckt sich im Wesentlichen entlang einer Längsachse. Die so angeordneten Kraftsensoren können somit die auf die Bodenplatte ausgeübte Kraftverteilung besser vermessen.
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Die Steuereinheit kann bevorzugt ferner dazu eingerichtet sein, die Gesamtkraft der mindestens einen Last auf Basis der gemessenen Kräfte der Vielzahl der Kraftsensoren zu bestimmen. Durch die Vielzahl der Kraftsensoren kann eine Gesamtmasse bei mehr als einer Last sehr genau bestimmt werden. Das hat den Vorteil, dass das Überschreiten von Gewichtsobergrenzen kontrolliert werden kann, was die Transportsicherheit erhöht.
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Bevorzugt kann die Steuereinheit dazu eingerichtet sein, die bestimmte Gesamtkraft zu verschiedenen Zeitpunkten miteinander zu vergleichen, um eine Kraftschwankung zu erkennen. Dadurch kann sehr leicht eine unbefugte Person oder eine Entnahme einer Ladung erkannt werden, da die Gesamtkraftänderung solche Fälle indiziert. Hier und im Folgenden kann eine Schwankung typischerweise im Kilogrammbereich liegen, wobei die Stärke der Schwankungen von der Art der geladenen Last abhängig ist. Eine Kraftschwankung kann ein Kraftabfall oder ein Kraftanstieg sein. Die Kraftsensoren können somit auch zum Wiegen der Ladung verwendet werden.
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Bevorzugt kann die Steuereinheit dazu eingerichtet sein, die gemessene Kraft des mindestens einen Kraftsensors zu verschiedenen Zeitpunkten zu empfangen und miteinander zu vergleichen, um eine Kraftschwankung zu erkennen. Dadurch kann eine permanente Ladungskontrolle erfolgen. Lastverschiebungen zum Beispiel während der Fahrt können erkannt werden und somit die Transportsicherheit erhöhen. Zudem kann eine lokale Kraftschwankung ebenfalls ein Indikator für eine unbefugte Person oder eine Entnahme einer Ladung sein und somit zugleich zum Zwecke des Diebstahlschutzes dienen. Bei einer Vielzahl von Kraftsensoren kann eine Kraftschwankung beispielsweise durch Veränderungen von Kraftkurven erkannt werden. Wenn eine solche Kraftschwankung beim Fahren auftritt, so deutet dies auf eine dynamische Veränderung z.B. Verrutschen der Ladung hin. Hierbei kann in bestimmten Zeitintervallen mittels einer bestimmten Abtastrate immer wieder neu gemessen und die aufgenommenen Kraftkurven bzw. die gemessenen Kräfte miteinander verglichen werden. Das Über- und Unterschreiten bestimmter Grenzwerte im Stand zeigt eine statische Veränderung der Ladung an. Auch hier wird in bestimmten Zeitintervallen gemessen gemäß einer Abtastrate und die Messdaten von der Steuereinheit ausgewertet.
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Die Steuereinheit kann dazu eingerichtet sein, ein Warnsignal zu erzeugen, wenn eine Kraftschwankung erkannt ist. Die Kraftschwankung kann verursacht sein durch eine Lastentnahme oder eine Person auf der Bodenplatte. Sie kann aber auch durch eine Ladungsverschiebung im Fahrbetrieb oder im Stand erfolgt sein und mittels der Vielzahl von Kraftsensoren erkannt worden sein. Dadurch können Unfälle durch das Verrutschen der Ladung vermieden werden und zudem Diebstahlsicherung erfolgen. In beiden Fällen kann ein Alarmsignal als Steuersignal erzeugt werden.
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Die Steuereinheit kann dazu eingerichtet sein, das Warnsignal an ein mobiles Endgerät oder an eine interne Ausgabeeinheit zu senden. Ein Alarm kann dann beispielsweise als eine akustische oder visuelle Warnung ausgegeben werden. Die Ausgabeeinheit kann eine Alarmeinheit sein oder aber auch ein Display in welchem eine visuelle Anzeige an den Fahrer erfolgt.
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Die Steuereinheit kann dazu eingerichtet sein, eine Kraftschwankung zu erkennen, wenn die gemessene Kraft eines Kraftsensors oder die ermittelte Gesamtkraft zu verschiedenen Zeitpunkten größer als eine Mindestkraftdifferenz ist. Durch vorgegebene Grenzwerte kann vermieden werden, dass ein Alarmsignal erzeugt wird, wenn nur geringfügige Schwankungen im Normalbetrieb vorliegen, wie beispielsweise verursacht durch natürlichen Bedingungen wie Wind, Regenwasser, Eis, um Fehlalarme zu vermeiden.
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Figurenliste
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels und dazugehöriger Zeichnungen näher erläutert. Die Figuren zeigen:
- 1 ein Lastkraftfahrzeug in Schrägansicht gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,
- 2 ein Lastkraftfahrzeug in Querschnittsansicht gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, und
- 3 ein Lastkraftfahrzeug in Querschnittsansicht gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
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Detaillierte Beschreibung der Erfindung
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Die 1 zeigt eine Explosionsdarstellung eines Lastkraftfahrzeugs 1 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. In dieser Schrägansicht wird ein Sattelauflieger, d.h. ein Anhänger, des Lastkraftfahrzeugs 1 gezeigt. Eine Sattelzugmaschine ist hierbei nur aus Gründen der Kompaktheit weggelassen. Die Erfindung ist jedoch nicht auf Sattelzüge beschränkt, sondern auch andere, zum Beispiel einteilige Lastkraftfahrzeuge sind von der Erfindung umfasst und der Sattelzug wird im Folgenden lediglich als ein Beispiel erläutert.
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Das Lastkraftfahrzeug 1 umfasst ein Gestell 10, auch als Rahmen oder Träger bezeichnet. Das Gestell 10 bildet dabei die tragenden Teile des Lastkraftfahrzeugs 1. Das Gestell 10 umfasst in diesem Ausführungsbeispiel zwei Längsträger 11, 12. Diese Längsträger 11, 12 erstrecken sich im Wesentlichen entlang einer Längsachse L des Lastkraftfahrzeugs 1. Zwischen den Längsträgern 11, 12 sind Querträger 13 bzw. Querholme eingebracht, welche die Längsträger 11, 12 miteinander verbinden. Das Gestell 10 kann jedoch auch nur einen einzelnen, zentralen Längsträger umfassen, welcher sich in Längsachse L erstreckt. Das Lastkraftfahrzeug 1 weist eine Bodenplatte 20 auf. Die Bodenplatte 20 ist dabei im Abstand zum Gestell 10 in einem nicht zusammengesetzten Zustand gezeigt. Im zusammengesetzten Zustand ist die Bodenplatte 20 auf dem Gestell 10 aufgebracht, wie es durch die Pfeile angedeutet ist. Die Bodenplatte 20 kann an Eckbeschlägen des Gestells 10 bzw. des Rahmens aufliegen. Die Bodenplatte 20 ist mit dem Gestell 10 mechanisch verbunden, sodass Kräfte, welche auf die Bodenplatte 20 einwirken, an das Gestell 10 übertragen werden.
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Auf der Bodenplatte 20 können eine oder mehrere Lasten zum Transport positioniert sein wie zum Beispiel in den 2 und 3 schematisch dargestellt. Eine Plane kann vorgesehen sein, hier nicht gezeigt, welche die Seitenflächen oberhalb der Bodenplatte 20 abdichtet.
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An dem Gestell 10 ist eine Vielzahl von Kraftsensoren S1, ..., Sn angebracht beziehungsweise befestigt. In dieser beispielhaften Ausführungsform sind sechs Kraftsensoren S1, S2, S3, S4, S5, S6 an dem Gestell 10 angebracht, wobei die Erfindung nicht auf diese Anzahl beschränkt ist. Die Kraftsensoren S1, ..., Sn sind entlang der Längsträger 11, 12 angeordnet. Die Kraftsensoren teilen sich hierbei auf in eine erste Teilmenge von Kraftsensoren S1, S2, S3, welche entlang des Längsträgers 12 angeordnet sind und eine zweite Teilmenge von Kraftsensoren S4, S5; S6, welche entlang des Längsträgers 11 angeordnet sind. Bevorzugt sind die Kraftsensoren S1, ..., Sn äquidistant positioniert, um die Krafteinwirkpunkte der Bodenplatte 20 gleichmäßig abzumessen. Da sich das Gestell 10 im Wesentlichen entlang der Längsachse L erstreckt, kann durch die Positionierung entlang des Längsträgers 11, 12 die Kraftverteilung auf die Bodenplatte 20 mit den Kraftsensoren S1, ..., Sn genauer bestimmt werden. In anderen Ausführungsformen können die Kraftsensoren S1, ..., Sn auch an vertikalen Rahmenteilen des Gestells 10 befestigt sein. Die genaue Anordnung und Positionierung der Kraftsensoren S1, ..., Sn hängt dabei von der geometrischen Form des Gestells 10 ab. Beispielsweise kann auch nur ein zentraler Längsträger vorgesehen sein, wobei die Kraftsensoren S1, ..., Sn entlang dieses Längsträgers, bevorzugt äquidistant, angeordnet sind.
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Die Kraftsensoren S1, ..., Sn sind derart am Gestell 10 angebracht, dass sie eine auf die Bodenplatte 20 ausgeübte Kraft messen können. In einer Ausführungsvariante kann beispielsweise auch nur ein Kraftsensor am Gestell 10 angebracht sein, um die auf die Bodenplatte 20 ausgeübte Kraft zu messen. Besonders vorteilhaft können Kraftsensoren S1, ..., Sn als Dehnungsmessstreifen 40 oder als piezoelektrische Sensoren 50 ausgeführt werden, welche in den 2 und 3 näher beschrieben sind. Die verbauten Kraftsensoren können große Ladekräfte mit hoher Genauigkeit messen.
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Das Lastkraftfahrzeug 1 umfasst ferner eine Steuereinheit 30 zur Überwachung der mindestens einen auf der Bodenplatte 20 positionierten Last. Die Steuereinheit 30 kann insbesondere ein Mikrocontroller sein oder eine andere messdatenverarbeitende Recheneinheit. Diese kann bevorzugt in der Sattelzugmaschine bereitgestellt werden, kann aber auch im Anhänger integriert sein. Die Steuereinheit 30 ist mit dem bzw. den Kraftsensoren S1, ..., Sn verbunden und kann somit die von dem Kraftsensor S1, ..., Sn gemessenen Kräfte empfangen. Die Verbindung kann drahtlos, insbesondere mittels Funk oder als Leitungen zur Übertragung der Messdaten ausgebildet sein. Die Steuereinheit 30 kann somit auf Basis der gemessenen Kräfte der Kraftsensoren S1, ..., Sn die mindestens eine Last überwachen. Insbesondere können Veränderungen, d.h. Schwankungen, der Kräfte festgestellt und bei mehreren Lasten die Lastverteilung erfasst werden. Insbesondere kann eine grafische Darstellung der räumlichen Lastverteilung erzeugt werden, wobei Kraftkurven in Form von Grafen in einem Diagramm die Lastverteilung auf der Bodenplatte 20 zeigen können.
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Die Vielzahl der Kraftsensoren S1, ..., Sn sind unterhalb von jeweils unterschiedlichen Positionen P1, ..., Pn der Bodenplatte 20 am Gestell 10 angebracht. Dadurch können von den einzelnen Kraftsensoren S1, ..., Sn lokale Kräfte erfasst werden. Somit kann die Massenverteilung der Lasten besser überwacht werden. Die Kraftsensoren S1, ..., Sn können nämlich jeweils die an dieser Stelle P1, ..., Pn der Bodenplatte 20 auf die Bodenplatte ausgeübte Kraft messen. Die Stellen P1, ..., Pn korrespondieren bzw. überlappen mit den Positionen der Sensoren S1, ..., Sn und zeigen somit die effektiven Messpunkte an der Bodenplatte 20 an.
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Dabei kann jeder der Kraftsensoren S1, ..., Sn jeweils mit der Steuereinheit 30 verbunden sein, damit die Steuereinheit 30 die von den Kraftsensoren S1, ..., Sn jeweils gemessene Kraft empfängt. Die Steuereinheit 30 kann die Gesamtkraft der Lasten auf Basis der gemessenen Kräfte der Vielzahl der Kraftsensoren S1, ..., Sn bestimmen. Die Bestimmung der Gesamtkraft gelingt bei einer Vielzahl von verteilten Kraftsensoren S1, ..., Sn besser, da eine genauere lokale Messung von den einzelnen Kraftsensoren erfolgen kann. Die Gesamtkraft kann genutzt werden, um eine Überladung zu vermeiden und somit den Transport sicherer zu machen.
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Ferner kann die Steuereinheit 30 die gemessene Kraft des mindestens einen Kraftsensors S1, ..., Sn zu verschiedenen Zeitpunkten empfangen. Dadurch kann die Steuereinheit 30 zu jedem der verschiedenen Zeitpunkte die Ladungsverteilung der Lasten ermitteln. Die Kräfte können somit in bestimmten Zeitintervallen gemäß einer Abtastrate immer wieder neu gemessen und die aufgenommenen Kraftkurven miteinander verglichen werden. Somit können nicht nur statische sondern auch eine dynamische Änderung der Lasten erkannt werden. Das heißt, dass Veränderungen von Kraftkurven bzw. Kräften beim Fahren auf eine dynamische Veränderung, z.B. Verrutschen der Ladung, hindeuten. Das Über- und Unterschreiten bestimmter Grenzwerte im Stand zeigt eine statische Veränderung der Ladung an. Die Steuereinheit 30 kann somit zeitabhängig die gemessenen Kraftsignale auswerten. Die Auswertung kann beinhalten, dass die gemessenen Kräfte zu verschiedenen Zeiten miteinander verglichen werden, wodurch Kraftschwankungen, d.h. ein spontaner Kraftanstieg oder ein Kraftabfall, erkannt werden können.
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Durch die Vielzahl der an unterschiedlichen Stellen hinsichtlich der Bodenplatte 20 positionierten Kraftsensoren S1, ..., Sn und die Übertragung der jeweiligen gemessenen Kräfte können Kraftschwankungen als lokale Kraftschwankungen erkannt werden. Dadurch kann ein Verrutschen einer Last erkannt werden, wenn die Steuereinheit 30 von einzelnen Kraftsensoren S1, ..., Sn veränderte Kraftmesswerte detektiert. Zum Beispiel kann ein Verrutschen erkannt werden, wenn eine Kraftschwankung von verschiedenen Kraftsensoren synchron detektiert wird.
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Ferner kann die Steuereinheit 30 eine Änderung der Gesamtkraft erkennen. Eine solche Änderung indiziert, dass eine Last entnommen und/oder eine Person auf die Bodenplatte 20 gestiegen ist. Auch lokale Kraftschwankung, welche durch einen der Kraftsensoren gemessen wird, kann einen solchen Fall indizieren. Eine Kraftschwankung kann dadurch definiert sein, dass die gemessene Kraft eines Kraftsensors S1, ..., Sn oder die Gesamtkraft zu verschiedenen Zeitpunkten größer, im Betrag, als eine Mindestkraftdifferenz sind. Eine vorbestimmte Mindestkraftdifferenz kann ein fälschliches Erkennen von natürlichen Schwankungen verhindern.
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Die Steuereinheit 30 kann bei Feststellen einer Kraftschwankung ein Warnsignal erzeugen. Die Steuereinheit 30 kann das Warnsignal an ein mobiles Endgerät 32 zum Beispiel mittels einer Funkverbindung übertragen. Das mobile Endgerät 32 in Antwort auf den Empfang des Warnsignals kann eine akustische oder grafische Ausgabe erzeugen und so den Fahrer warnen bzw. auf eine Irregularität der Lastenverteilung hinweisen. Andernfalls kann das Warnsignal an eine interne Ausgabeeinheit 34 übermittelt werden, welche von der Steuereinheit 30 mittels des Warnsignals zu einer visuellen oder akustischen Ausgabe gesteuert wird. So kann zum Beispiel ein Alarm ausgelöst werden. Auch kann während der Fahrt eine visuelle Anzeige auf einem Display erzeugt werden.
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In der 2 wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung in einer schematischen Querschnittsdarstellung beschrieben, wobei die Erfindung nicht auf die dargestellten Größenverhältnisse zu reduzieren ist. Die Anordnung der Kraftsensoren kann den in 1 beschriebenen Ausführungsformen entsprechen.
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In dieser beispielhaften schematischen Darstellung ist ein Teilbereich eines Gestells 10 eines Lastkraftfahrzeugs 1 in Seitenansicht dargestellt. Eine Bodenplatte 20 ist auf dem Gestell 10 aufgebracht und mit diesem befestigt, so dass Kräfte auf der Bodenplatte auf das Gestell 10 wirken. Auf der Bodenplatte 20 sind beispielhaft zwei Lasten 25 positioniert.
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Die Kraftsensoren sind in diesen Ausführungen als Dehnungsmesstreifen 40 ausgebildet. Die Dehnungsmessstreifen 40 sind an dem Gestell 10 angeklebt. In diesem Beispiel sind die Dehnungsmessstreifen 40 senkrecht zur Längsachse L orientiert, wobei die Erfindung nicht darauf beschränkt ist. Beispielsweise können die Dehnungsmesstreifen 40 auch in Längsachse L des Lastkraftfahrzeugs 1 orientiert sein. Positioniert sind die Dehnungsmessstreifen 40 an einem Längsträger des Gestells 10. Die Dehnungsmessstreifen 40 können aber auch an sich vertikal erstreckenden Trägerteilen des Gestells 10 angebracht sein.
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Durch das Aufliegen der Lasten 25 auf der Bodenplatte 20 werden Biegungen in Rahmenteilen, d.h. im Gestell 10, hervorgerufen. Dies wird durch die mechanische Kopplung der Bodenplatte 20 an das Gestell 10 vermittelt. Die Verformung des Gestells 10 wird von den Dehnungsmessstreifen 40 erfasst und stellt ein Maß für das Ladegewicht am Auflagepunkt dar. Der Dehnungsmesstreifen 40 können sehr leicht nachgerüstet werden. Die Dehnungsmessstreifen 40 zwischen den Lasten 25 würden beispielsweise nur eine geringe oder keine Biegung detektieren. Mit Hilfe der Dehnungsmessstreifen 40 lassen sich so minimale Schwankungen großer Kräfte und Momente genau erfassen und können somit zur Ladungssicherheit und zur Ladungsüberwachung vorteilhaft genutzt werden.
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In der 3 wird eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung in einer schematischen Querschnittsdarstellung beschrieben, wobei die die Erfindung nicht auf die dargestellten Größenverhältnisse zu reduzieren ist. Die Anordnung der Kraftsensoren kann den in 1 beschriebenen Ausführungsformen entsprechen.
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Im Unterschied zur 2 sind die Kraftsensoren in dieser Ausführungsform als piezoelektrische Sensoren 50 ausgeführt. Der piezoelektrische Sensor 50 ist zwischen der Bodenplatte 20 und dem Gestell 10 positioniert. Die Sensoren 50 sind auf einer zur Bodenplatte 20 weisenden Oberfläche des Gestells 10, insbesondere eines Längsträgers 11, 12 angebracht bzw. befestigt. Der piezoelektrische Sensor 50 kann dabei auch in eine Plattform eingelassen sein.
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Durch die einwirkenden Kräfte der Lasten 25 kann sich die mikroskopische Struktur des Piezokristalls im derart positionierten piezoelektrischen Sensor 50 verändern und erzeugt eine elektrische Ladung. Diese elektrische Ladung ist proportional zur einwirkenden Kraft und ist somit indikativ für die auf die Bodenplatte 20 wirkende Kraft durch die Lasten. Die piezoelektrischen Sensoren 50 bieten ferner den Vorteil, dass sie eine sehr hohe Empfindlichkeit, d.h. Auflösung, bei gleichzeitig hohem Messereich haben. Mit Hilfe der piezoelektrischen Sensoren 50 lassen sich minimale Schwankungen großer Kräfte und Momente genau erfassen und können somit zur Ladungssicherheit und zur Ladungsüberwachung vorteilhaft genutzt werden.
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Die beschriebene Überwachungseinrichtung für Lastkraftfahrzeuge 1 dient nicht nur der Diebstahlsicherung, sondern auch der statischen und dynamischen Ladungsüberwachung. Das System ist ferner schwer zu umgehen, da das Bewegen von Lasten direkt erkannt wird und die Kraftsensoren S1, ..., Sn unterhalb der Bodenplatte 20 von Innen nicht gesehen werden können. Es können spontane Gewichtsänderungen zum Beispiel durch Aufsteigen einer Person oder durch Entnahme von einer Ware erfasst und Überladungen vermieden werden. Der oder die Kraftsensoren können dabei ein kleinstes Verrutschen der Ladung erfassen, wobei die Funktionalität auch gewahrt ist, wenn die Plane des Lastkraftfahrzeugs beschädigt wurde.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Lastkraftfahrzeug
- 10
- Gestell
- 11
- Längsträger
- 12
- Längsträger
- 13
- Querträger
- 20
- Bodenplatte
- 25
- Last
- 30
- Steuereinheit
- 32
- mobiles Endgerät
- 34
- Ausgabeeinheit
- 40
- Dehnungsmessstreifen
- 50
- piezoelektrischer Sensor
- P1, ..., Pn
- Position auf der Bodenplatte
- S1, ..., Sn
- Kraftsensor
