DE102021201224A1

DE102021201224A1 - Transportgut-Sicherungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102021201224A1
Application number: DE102021201224.8A
Authority: DE
Inventors: Kevin Thiel; Alexander Fladung; Anwar Shad; Alexander Rütjes; Maryia Kazhura
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2021-02-09
Filing date: 2021-02-09
Publication date: 2022-08-11

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Transportgut-Sicherungsvorrichtung mit mindestens einer fluidbefüllbaren Kammer (1, 11, 21, 31, 41, 51, 61, 71, 82) mit einer dehnbaren Membran (2, 12, 22, 32, 42, 52, 62, 72, 82) und mindestens einem der Kammer zugeordneten Ventil (3, 13, 23, 33, 43, 53, 63, 73, 83) sowie einer Druckleitung (4A, 4B, 44) zum Befüllen der Kammer mit einem Fluid und/oder Entnahme eines Fluid aus der Kammer, wobei das Ventil durch eine Steuerung (5) ansteuerbar ist und wobei der Kammer mindestens ein Sensor (6, 16, 26, 36, 46, 56, 66,76, 86) zugeordnet ist, der ein eine Kraftwirkung auf die Membran repräsentierendes Signal an die Steuerung ausgibt, und wobei die Steuerung ausgebildet ist, das von dem Sensor ausgegebene Signal auszuwerten und das mindestens eine Ventil so anzusteuern, dass in einem Transportgut-Sicherungsmodus eine definierte Kraft von der Membran auf ein Transportgut (8) ausgeübt wird und dass in einem Ruhemodus der Transportgut-Sicherungsvorrichtung die Kammer entleert wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Transportgut-Sicherungsvorrichtung mit mindestens einer fluidbefüllbaren Kammer mit einer dehnbaren Membran und mindestens einem der Kammer zugeordneten Ventil sowie einer Druckleitung zum Befüllen der Kammer mit einem Fluid und/oder Entnahme eines Fluid aus der Kammer.
Ein im Zusammenhang mit Fahrzeugen aller Art stets relevantes und wiederkehrendes Problem ist die Sicherung von Transportgut. Das Transportgut ist während des Transports Beschleunigungen und daraus resultierenden Kräften ausgesetzt und muss entsprechend gegen Verrutschen oder Umfallen gesichert werden. Diese Sicherung dient nicht nur dem Schutz des Transportgutes, sondern auch dem Schutz des Fahrzeugs und seiner Insassen.
Eine allgemein bekannte Möglichkeit, Transportgut zu sichern, besteht darin, den zur Verfügung stehenden Laderaum vollständig mit Transportgut zu füllen. Dies kann durch Unterteilung des Laderaums in Fächer verschiedener Größe unterstützt werden. Solche Fächer sind beispielsweise auf Passagierschiffen oder in Passagierflugzeugen anzutreffen. Nachteilig ist dabei, dass dies die flexible Nutzung des insgesamt zur Verfügung stehenden Laderaums unmöglich macht, denn nur in die Fächer passendes Transportgut kann darin transportiert werden. Ferner haben derartige Fächerstrukturen eine nicht vernachlässigbare Eigenmasse, welche die Nutzlast des jeweiligen Fahrzeugs entsprechend vermindert.
Letztgenannten Nachteil verringert die in der DE 195 01 875 A1 offenbarte Vorrichtung mittels eines aufblasbaren Fächersystems, das aus einer aufblasbaren Vorderwand, einer aufblasbaren Rückwand und Zwischenwänden besteht. Schlauchartige Stützelemente bilden ein Gerüst, das die Formhaltung des Ladegutsicherungssystems gewährleistet. Nach dem Aufblasen des Ladegutsicherungssystems lassen sich Ladegutstücke in die einzelnen Fächer einlegen bzw. nach dem Einlegen durch vollständiges Aufblasen des Ladegutsicherungssystems fixieren. Nachteilig dabei ist neben der mangelnden flexiblen Nutzung, dass das Aufblasen der vielen Wände und Stützelemente sehr zeitaufwendig ist und zudem durch die vielen aufzublasenden Wände und Stützelemente des Fächersystems viel Volumen verloren geht, weswegen sich dieses System insbesondere für Personenkraftwagen mit bauartbedingt generell geringem Stauvolumen nicht durchgesetzt hat.
Eine weitere allgemein bekannte Möglichkeit, Transport gut zu sichern, besteht darin, das Transportgut im Transport- bzw. Laderaum zu verankern, beispielsweise mit Hilfe von Gurten, Spannbändern oder Netzen, die das Transportgut gegen eine seitliche Wand oder gegen den Boden des Transportraums pressen. Nachteilig daran ist, dass entsprechend belastbare Befestigungsmittel wie beispielsweise Ösen oder Schienensysteme an den Wänden oder am Boden des Transportraums benötigt werden, in die die Gurte, Bänder oder Netze eingehängt werden können, und dass es einen nicht vernachlässigbaren manuellen Aufwand darstellt, die Gurte, Bänder oder Netze sicher anzubringen. Speziell in nichtgewerblichen Fahrzeugen wie Personenkraftwagen und Kleinbussen verbieten sich derartige Systeme häufig aus ästhetischen Gründen, aber auch für gewerbliche Fahrzeugen wie Lastkraftwagen besteht der Wunsch nach alternativen Transportgut-Sicherungsvorrichtungen.
So offenbart beispielsweise die DE 695 12 531 T2 ein Gerät zum Sichern von Lasten mit einem hochelastischen Beutel oder einer hochelastischen beutelartigen Membran aus Gummi- oder Elastomermaterial, der/die in aufgeblasenem Zustand die Last in einem Laderaum sichert, wobei die Last durch Füllen des vorher an der Decke des Laderaums installierten Beutels mit Luft fixiert wird, um so die Last zu sichern. Der Beutel oder die Membran legt sich hierbei eng um das Transportgut und hält es nicht nur von oben, sondern auch in Seitenrichtung in seiner Position. Es handelt sich dabei um eine vollständige Umschließung unter niedrigem Druck, d. h. nicht um ein Sichern des Transportguts durch Anziehen, wie es mit einem Spannband erreicht wird, oder durch Anpressen gegen einen Deckenabschnitt oder dergleichen.
Die DE 25 55 444 A1 zeigt ein ähnliches, für die Verwendung in einem Kofferraum eines Personenkraftwagens angepasstes System. Dabei wird am Kofferraumdeckel ein aufblasbares Kissen angeordnet, das so stark aufgeblasen wird, dass es Gepäckstücke auf den Boden des Kofferraumes drückt und sich gleichzeitig zwischen den Gepäckstücken in das freie Volumen des Kofferraumes erstreckt und so die einzelnen Gepäckstücke in ihrer Lage sichert. Die DE 27 200 57 A1 zeigt aufbauend darauf ein System mit mehreren dehnbaren Gummischnüren, die die Ausdehnung des Luftsackes nicht oder nicht wesentlich behindern, jedoch ein Zusammenlegen des Luftsackes bewirken, wenn die Luft aus dem Luftsack abgelassen worden ist.
Aus der US 5,397,000 A ist bekannt, dass zusätzlich zu Luft ein Kühlmedium in den hochelastischen Beutel oder die beutelartige Membran eingebracht werden kann, um das Transportgut zu kühlen.
Nachteilig an den deckenmontierten Kissen oder Beuteln ist, dass die seitliche Abstützung des Ladeguts nur eingeschränkt möglich ist und insbesondere nicht bis zum Boden des Laderaums reicht. In der WO 1988/05006 A1 ist daher offenbart, zusätzlich zu einem an der Decke des Laderaums montierten Luftkissen an den Seitenwänden des Laderaums angebrachte Luftkissen zu verwenden, um das Transportgut auch seitlich zuverlässig zu sichern. In ähnlicher Weise löst die DE 10 2017 209 263 A1 diesen Nachteil und offenbart eine mobile Transportbox für Drohnen mit aufblasbaren Luftkissen an der Decke sowie an den Seiten der Transportbox. Das zu sichernde Transportgut wird im Inneren des mobilen Transportbehältnisses durch die Luftkissen formschlüssig mit der mobilen Transportbox verbunden. Diese Systeme erlauben die seitliche Abstützung von Transportgut gegen die Seitenwände des Laderaums, setzen dabei aber voraus, dass zwischen einzelnen Transportgutstücken keine Zwischenräume verbleiben. Falls solche Zwischenräume verbleiben müssen, erweisen sich diese Systeme als ungeeignet.
Diesbezüglich ist schließlich bekannt, das nach Beladung des Laderaumes mit dem Transportgut verbleibende Volumen, insbesondere Zwischenräume zwischen dem Ladegut, mittels eines möglichst leichten Füllmaterials zu füllen, beispielsweise mit Schaumstoffkörpern oder mit Luftpolsterfolie. Aus der DE 20 2008 000 317 U1 ist darüber hinaus bekannt, größere Volumina mit aufblasbaren Hohlkörpern auszufüllen, die nicht mit den Laderaumwänden verbunden sind. Diese Hohlkörper werden im nicht aufgeblasenen Zustand in den Laderaum gebracht und dort aufgeblasen, bis sie an den Wänden des Laderaums bzw. an der Decke des Laderaums und/oder am Transportgut fest anliegen. Sobald ein ausreichender Luftdruck in diesen Hohlkörpern erreicht ist, ist die Ladung unabhängig von ihrer Form gegen Verrutschen und Umfallen gesichert. Nachteilig daran ist, dass die Hohlkörper manuell an geeigneter Stelle platziert und anschließend mit Druckluft befüllt werden müssen.
Aus der Veröffentlichung „Liquid printed pneumatics“ von Bjorn Sparrman, Schendy Kernizan, Jared Laucks, Skylar Tibbits und Christophe Guberan, ACM SIGGRAPH 2019 Emerging Technologies, online verfügbar unter https://doi.org/10.1145/3305367.3340318, ist ein Verfahren zur Herstellung pneumatisch aktivierbarer Objekte bekannt. Das Herstellungsverfahren erlaubt die Herstellung von Objekten mit pneumatisch veränderbarer Form, wobei offen ist, ob und inwieweit sich mit diesem Verfahren hergestellte Objekte im Zusammenhang mit Transportgut-Sicherungsvorrichtungen einsetzen lassen.
Ausgehend von den bekannten Transportgut-Sicherungsvorrichtungen mit fluidbefüllbaren Elementen ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Transportgut-Sicherungsvorrichtung mit fluidbefüllbaren Elementen anzugeben.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Transportgut-Sicherungsvorrichtung der eingangs genannten Art, bei welcher das Ventil durch eine Steuerung ansteuerbar ist und bei welcher der Kammer mindestens ein Sensor zugeordnet ist, der ein eine Kraftwirkung auf die Membran repräsentierendes Signal an die Steuerung ausgibt. Die Steuerung ist ausgebildet, das von dem Sensor ausgegebene Signal auszuwerten und das Ventil so anzusteuern, dass in einem Transportgut-Sicherungsmodus eine definierte Kraft von der Membran auf ein Transportgut ausgeübt wird und dass in einem Ruhemodus der Transportgut-Sicherungsvorrichtung die Kammer entleert wird.
Mit anderen Worten wird eine Transportgut-Sicherungsvorrichtung mit einem oder mehreren Elementen vorgeschlagen, die sich durch steuerbare Ein-/Auslassventile und einen Sensor auszeichnen und mit einer Steuerung gekoppelt sind. Für diese Elemente wird vorzugsweise Umgebungsluft als Füllfluid verwendet, daher werden die Elemente im Folgenden ohne Beschränkung der Allgemeinheit als Lufttaschen bezeichnet. Gemeint ist dabei jedoch ein mit einem beliebigen gasförmigen (und in bestimmten Anwendungen auch flüssigen) Fluid befüllbares Element. Dabei weist jedes Element mindestens ein steuerbares Einlassventil und mindestens ein steuerbares Auslassventil auf, wobei diese Ventile zu steuerbaren Ein- /Auslassventilen kombiniert werden können. Jedem Element ist mindestens ein Sensor zugeordnet, der die auf die Membran des Elements wirkende Kraft ermittelt. Dabei ist jedoch nicht nur die 1:1 Zuordnung zwischen Elementen und Sensoren gemeint, sondern es ist auch möglich, mehrere Elemente von einem Sensor überwachen zu lassen oder mit einer Mehrzahl von Sensoren ein einzelnes Element oder eine Mehrzahl von Elementen zu überwachen, ohne dass die Zuordnung von Sensor zu Element unmittelbar ist. Beispielsweise können die Elemente auf einem gemeinsamen Träger montiert sein, wobei der Träger mindestens einen Sensor aufweist, der Messwerte liefert, und wobei die Kraftwirkung auf eine bestimmte Membran aus diesen Messwerten berechnet wird.
Eine solche Transportgut-Sicherungsvorrichtung hat insbesondere den Vorteil, dass auf Knopfdruck automatisch eine optimale Transportgutsicherung erreicht werden kann. Ferner ermöglicht das vorstehend beschriebene erfinderische Grundprinzip viele vorteilhafte Weiterbildungen, die im Folgenden kurz erörtert und später detailliert beschrieben werden.
Das Fluid kann in einer vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung durch eine von der Steuerung steuerbare Pumpvorrichtung, beispielsweise einen Kompressor, mit dem notwendigen Druck bereitgestellt werden. In anderen Ausführungsbeispielen der Erfindung ist die Pumpvorrichtung nicht permanent mit der Transportgut-Sicherungsvorrichtung gekoppelt, sondern wird beispielsweise nur angeschlossen, um das Transportgut zu sichern, nachdem der Frachtbehälter oder das Fahrzeug fertig beladen wurde. In wieder anderen Ausführungsbeispielen kann die Pumpvorrichtung autark, d.h. ohne durch die Steuerung gesteuert zu werden, arbeiten, beispielsweise wenn die Pumpvorrichtung eine eigene Drucksteuerung aufweist, welche die Pumpvorrichtung aktiviert, wenn der Druck an der Ausgangsleitung der Pumpe einen einstellbaren Mindestwert unterschreitet und welche die Pumpvorrichtung deaktiviert, wenn der Druck an der Ausgangsleitung der Pumpe einen einstellbaren Maximalwert überschreitet.
In einer weiteren Weiterbildung kann das Fluid durch einen Fluidspeicher bereitgestellt werden. Auch dieser Fluidspeicher kann als externe, nicht permanent mit der Transportgut-Sicherungsvorrichtung gekoppelte Vorrichtung ausgebildet sein. In anderen Ausgestaltungen sind sowohl die Pumpvorrichtung als auch der Fluidspeicher Teil der Transportgut-Sicherungsvorrichtung. In wieder anderen Ausgestaltungen wird auf ein beispielsweise in einem Lastkraftwagen ohnehin vorhandenes Druckluftsystem zurückgegriffen, um Fluid für die Transportgut-Sicherungsvorrichtung zu liefern.
In einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist die Steuerung dazu ausgebildet, im Transportgut-Sicherungsmodus das Ventil einer Kammer, für deren Membran ein keine Kraftwirkung repräsentierendes Signal empfangen wird, automatisch so anzusteuern, dass diese Kammer bis zu einem definierten Druck mit dem Fluid befüllt wird, so dass eine mit dem Transportgut nicht in Berührung stehende Membran einen von Transportgut freien Teil eines Laderaums zumindest teilweise ausfüllt. Ziel dieser Steuerstrategie ist es, ungenutzten Laderaum durch vorhandene, aber für die unmittelbare Fixierung des Transportgutes nicht genutzte oder nutzbare Lufttaschen soweit möglich auszufüllen, um das Transportgut nicht nur durch den Kraft- und gegebenenfalls Formschluss der unmittelbar mit dem Transportgut in Verbindung stehenden Lufttaschen zu sichern, sondern darüber hinaus auch durch die verbleibenden Lufttaschen einen Gesamtformschluss im Laderaum zu erreichen.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung sind die Basiselemente, d.h. die Lufttaschen, mit jeweils mindestens einem Sensor ausgestattet und in Form einer m x n Matrix angeordnet, wobei m ≥ 1 und n ≥ 3, d.h. im einfachsten Fall sind drei Basiselemente in einer einzelnen Spalte angeordnet. Dabei können die einzelnen Basiselemente verschiedene Dimensionen aufweisen, beispielsweise um Laderäume oder Laderaumabschnitte zu schaffen, die sich besonders gut für großes Transportgut eignen, wofür sich größere Basiselemente anbieten, und/oder um Laderäume oder Laderaumabschnitte zu schaffen, die sich besonders gut für größeren Mengen kleineren Transportgutes eignen, wofür sich deutlich kleinere Basiselemente anbieten.
Solche matrixartigen Anordnungen von Lufttaschen können in einem Laderaum an Seitenwänden, am Dach, auf dem Boden und/oder an Regalböden, insbesondere an den Unterseiten von Regalböden, angeordnet sein. Die Anordnung an Dach bzw. Unterseite eines Regalbodens hat den Vorteil, dass darunter eingelegtes Transportgut gesichert werden kann, indem es gegen die entsprechende Auflage gepresst wird.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Transportgut-Sicherungsvorrichtung portabel ausgestaltet, indem die Basiselemente-Matrix an einer Oberseite einer im Wesentlichen starren Platte oder an einer Oberseite einer flexiblen Matte ausgebildet ist, wobei die Unterseite der Platte oder Matte eine Antirutsch-Oberfläche aufweist. Eine solche Platte oder Matte kann einfach in den Laderaum eingelegt werden und sichert Ladegut im Transportgut-Sicherungsmodus zumindest gegen Verrutschen, indem beispielsweise die Lufttaschen aktiviert werden, auf denen sich kein Transportgut befindet und die somit den das Transportgut umgebenden Laderaum bis zu einer durch die maximale Ausdehnung der Lufttaschen begrenzten Höhe ausfüllen. Dabei sorgt die Antirutsch-Beschichtung an der Unterseite dafür, dass auch bei nicht genau zum Laderaum passenden Abmessungen der Platte oder Matte eine Sicherung des Ladeguts ermöglicht wird.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist die Steuerung Mittel auf oder ist, beispielsweise drahtlos, mit Mitteln verbindbar, mit denen eine Transportgut-Art und/oder ein Maximalwert für die definierte Kraft eingebbar ist und/oder mit denen für eine oder mehrere der Membranen ein Kraft-Zeit-Verlauf während eines Transports erfasst werden kann und/oder mit denen defekte Kammern detektiert werden können. Mit anderen Worten kann das erfinderische Grundprinzip für eine Vielzahl intelligenter Anwendungen dienen, d.h. Anwendungen, bei denen die Steuerung automatisiert Abläufe übernimmt, die sonst nur mühsam oder überhaupt nicht bewerkstelligbar sind. Beispielsweise kann durch geeignete Programmierung der Steuerung ohne Öffnen des Laderaums überprüft werden, dass das Transportgut ordnungsgemäß gesichert ist, was beispielsweise behördliche Überprüfungen eines Lastkraftwagens erleichtert und beschleunigt.
Ferner kann die Steuerung Mittel aufweisen oder mit Mitteln verbindbar sein, welche die Entnahme nur einzelner Transportgutstücke ermöglicht, was beispielsweise für den Verteilerverkehr von Vorteil ist, indem die Aktivierung des Ruhemodus nur für einen ersten Teil der Lufttaschen erfolgt und gleichzeitig für einen zweiten Teil der Lufttaschen der Transportgut-Sicherungsmodus aufrecht erhalten wird. Dies kann mit der Logistiksoftware gekoppelt werden, so dass beispielsweise im Paketzustelldienst genau das gerade zuzustellende Paket freigeben wird, während das sonstige Transportgut gesichert bleibt.
Zur Realisierung der vorgenannten und vieler weiterer intelligenter Funktionen ist es jedoch nicht erforderlich, eine komplexe Steuerung bereitzustellen, die all diese intelligenten Funktionen übernimmt, sondern es ist möglich, die Steuerung drahtlos oder drahtgebunden mit einem Gerät wie beispielsweise einem Smartphone oder einem Bordcomputer zu koppeln und die intelligenten Funktionen durch dieses Gerät bereitzustellen.
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Selbstverständlich können einzelnen Merkmale der Ausführungsformen, sofern es technisch sinnvoll ist, frei miteinander kombiniert werden, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. In den Figuren zeigen:

1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Transportgut-Sicherungsvorrichtung mit einem Basiselement, wobei das Basiselement in Schnittdarstellung gezeigt ist und sonstige Elemente in schematischer Darstellung dargestellt sind;
2 ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Transportgut-Sicherungsvorrichtung mit mehreren Basiselementen, die ein Transportgut in einem Laderaum sichern, wobei der Laderaum in Draufsicht und horizontaler Schnittdarstellung gezeigt ist und sonstige Elemente in schematischer Darstellung dargestellt sind;
3 ein mit einer Transportgut-Sicherungsvorrichtung gemäß eines dritten Ausführungsbeispiels der Erfindung ausgerüstetes Fahrzeug in perspektivischer Darstellung von hinten;
4 ein mit einer Transportgut-Sicherungsvorrichtung gemäß eines vierten Ausführungsbeispiels der Erfindung ausgerüstetes Fahrzeug in perspektivischer Darstellung von hinten; und
5 eine stark schematisierte Darstellung einer Transportgut-Sicherungsvorrichtung gemäß eines fünften Ausführungsbeispiels der Erfindung in isometrischer Projektion, die sich besonders zur Aus- und/oder Nachrüstung von Personenkraftwagen eignet.

In 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Transportgut-Sicherungsvorrichtung gezeigt. Eine dehnbare, fluiddichte Membran 2, beispielsweise ein hochelastischer Beutel oder eine hochelastischen beutelartige Membran, ist an einem starren Grundkörper 9 montiert. Der Grundkörper 9 ist abgesehen von einer oder mehreren Druckleitungen 4A, 4B ebenfalls fluiddicht und umschließt zusammen mit der Membran 2 eine fluidbefüllbare Kammer 1. Wird die Kammer 1 mit Fluid befüllt, dehnt sich die Membran 2 aus (gestrichelt dargestellt). Entweicht das Fluid aus der Kammer 1 oder wird es aus ihr entnommen, zieht sich die Membran 2 wieder auf den Grundzustand (durchgezogene Linie) zusammen. Die Membran 2 kann durch eine geeignete Ausgestaltung und Materialwahl sowie durch geeignete Ausgestaltung des Grundkörpers 9 veranlasst werden, bei der Ausdehnung eine bestimmte Form anzunehmen, beispielsweise im Wesentlichen domförmig wie in 1 dargestellt anstelle ballon- oder kugelförmig.
Geeignete Materialien für die Membran 2 sind beispielsweise Koextrusionen von Nylon mit anderen Thermoplasten wie auch metallisierten Filmen, Polyvinylchlorid, Äthylenvinylalkohol, Gummi oder wärmebehandeltes Polyäthylen und generell Elastomere. Einige Elastomermaterialien können wiederholt auf ein Vielfaches ihrer Länge gedehnt werden und in ihre ursprüngliche Form zurückkehren. Sie bieten Flexibilität aufgrund ihrer Polymerzusammensetzung oberhalb der Glasübergangstemperatur und schmelzen nicht bei hohen Temperaturen.
Neben elastischen Materialien sind auch nicht elastische Materialien als Membran 2 im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung einsetzbar, beispielsweise aus Ethylen-Tetrafluorethylen-Copolymer (ETFE) gefertigte Folien, oder auch alte Airbags.
Der Grundkörper 9 ist im Ausführungsbeispiel der 1 so gestaltet, dass die Membran 2 innerhalb der äußeren Abmessungen des Grundkörpers 9 ruht oder mit den äußeren Abmessungen des Grundkörpers 9 abschließt, wenn die Kammer 1 nicht mit Fluid befüllt ist. Dies hat den Vorteil, dass die Beanspruchung der Membran 2 bei Belade- und Entladevorgängen eines Laderaums, in den die Transportgut-Sicherungsvorrichtung eingebaut werden kann, verringert wird, indem der Grundkörper 9 etwaige Stöße und Reibbewegungen bei der Bewegung von Transportgut im Laderaum aufnimmt.
Wie in 1 dargestellt, kann der Grundkörper 9 dazu sich in Richtung eines Laderaums erstreckende Flanken aufweisen, zwischen denen die Membran 2 befestigt ist. Insbesondere in Ausführungsbeispielen, in denen die Transportgut-Sicherungsvorrichtung auch oder ausschließlich auf dem Boden des Laderaums montiert wird, also 180° gedreht gegenüber der Darstellung der 1, kann die Situation auftreten, dass Transportgut über einer oder mehrerer Kammern 1 abgelegt wird. Dann tragen die Flanken das Transportgut und Schiebebewegungen des Transportguts bei Be- und Entladung finden auf den Flanken und nicht auf den Membranen statt. Vorteilhaft schließen die Membranen 2 dann nicht bündig mit den Flanken ab, wie in 1 dargestellt, sondern die Flanken stehen etwas über (nicht dargestellt).
Der Grundkörper 9 weist in bevorzugten Ausführungsbeispielen eine rechteckige oder quadratische Grundfläche auf (nicht dargestellt). In anderen Ausführungsbeispielen können auch Grundkörper mit beliebigen anderen Grundflächen, beispielsweise mit einer kreisförmigen Grundfläche, genutzt werden. Passend zum jeweiligen Grundkörper ist die Membran 2 gestaltet, wobei bei Grundkörpern mit rechteckiger oder quadratischer Grundfläche die Einfassung der Membran an den vier Ecken des Rechtecks oder Quadrats vorzugsweise abgerundet erfolgt, um die an den Ecken sonst möglicherweise entstehenden starken Beanspruchungen der Membran zu vermeiden.
Zur Befüllung der Kammer 1 mit Fluid ist eine Druckleitung vorgesehen, im Beispiel der 1 bestehend aus einem ersten, in die Kammer 1 mündenden Druckleitungsteil 4A und einem zweiten, aus dem Grundkörper 9 herausführenden Druckleitungsteil 4B. Im Beispiel der 1 ist ein Ein-/Auslassventil 3 im Grundkörper 9 integriert und zwischen den Druckleitungsteilen 4A und 4B angeordnet. In anderen Ausgestaltungen der Erfindung können weitere Druckleitungen und weitere Ventile, insbesondere separate Einlassventile und Auslassventile vorgesehen werden. In wieder anderen Ausgestaltungen ist das Ventil nicht im Grundkörper, sondern an anderer Stelle angeordnet, beispielsweise an einer Druckverteilungsanlage oder in/an einer die Kammer versorgenden Druckleitung. Wichtig im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung ist lediglich, dass jeder Kammer 1 mindestens ein steuerbares Ventil 3 zugeordnet ist. Das steuerbare Ventil 3 ist über eine Steuerleitung 5B mit einer Steuerung 5 verbunden und wird durch diese gesteuert.
Ferner weist die Transportgut-Sicherungsvorrichtung mindestens einen Sensor 6 auf, der ein eine Kraftwirkung auf die Membran 2 repräsentierendes Signal über eine Signalleitung 5A an die Steuerung 5 ausgibt. Bei dem Sensor 6 kann es sich, wie in 1 gezeigt, um einen Drucksensor handeln. Dieser kann über eine gesonderte Druckleitung 6A mit der Kammer 1 verbunden sein oder an der Versorgungsleitung 4A angeschlossen sein. Der Drucksensor kann auch gemeinsam mit dem Ventil 3 als ein einheitliches Bauteil ausgeführt sein, was eine gemeinsame Leitungsführung der Signalleitung 5A und der Steuerleitung 5B erlaubt. In Ausgestaltungen kann für jede Kammer 1 ein Kleinstcontroller (nicht dargestellt), beispielsweise ein Internet-of-Things (loT) Kleinstcontroller, vorgesehen werden, der über eine einheitliche Leitung mit der Steuerung 5 gekoppelt ist und bestimmte Signalverarbeitungs- und Steuerschritte lokal, d.h. für die jeweilige Kammer 1 oder eine Gruppe von Kammern, vornimmt und vorverarbeitete Signale an die Steuerung 5 liefert. Beispielsweise wird anstelle der Sensorrohdaten ein Wert für eine Kraft an die Steuerung 5 übermittelt oder die Steuerung 5 übergibt einen maximalen Kraftwert an den Kleinstcontroller, welcher das Ventil 3 ansteuert, bis für die Membran 2 dieser maximale Kraftwert erreicht ist, und dessen Erreichen anschließend an die Steuerung 5 signalisiert. Im Folgenden wird der Kleinstcontroller, soweit vorhanden, als Teil der Steuerung 5 betrachtet.
Neben der Ermittlung des Drucks direkt in der Kammer 1 kann in Ausführungsbeispielen auch der Druck ermittelt werden, den eine Pumpe 4 oder ein Fluidreservoir 7 an die jeweilige Kammer abgibt. Diese Methode ist allerdings weniger präzise und erlaubt nicht alle der weiter unten beschriebenen intelligenten Funktionen. Da die Realisierung eines steuerbaren Ventils gemeinsam mit einem Drucksensor beispielsweise auf Basis von Piezo-Technik kaum teurer ist als die Realisierung eines steuerbaren Ventils ohne Drucksensor, werden Ausführungsbeispiele, bei denen ein Drucksensor verwendet wird, der nicht direkt mit der Kammer 1 gekoppelt ist, im Folgenden nicht weiter betrachtet.
Eine Alternative zur Verwendung von Sensoren, die den Druck in der Kammer 1 bestimmen und daraus ein eine Kraftwirkung auf die Membran 2 repräsentierendes Signal erzeugt wird, besteht darin, in der Membran 2 einen oder mehrere Sensor(en) einzubringen, welche die an dieser Stelle auf die Membran 2 wirkende Kraft direkt ermitteln, beispielsweise kapazitiv. Diese Sensoren können flächig ausgestaltet sein und können beispielsweise die vorgesehene Berührungsfläche zwischen Membran und Transportgut überdecken. Alternativ können auch punktuell wirkende Sensoren eingesetzt werden, die dann vorteilhaft über die vorgesehene Berührungsfläche zwischen Membran und Transportgut verteilt sind. Im Zusammenhang mit einer solchen Sensormatrix oder auch mit Flächensensoren bietet sich die bereits erläuterte kammerlokale Signalvorverarbeitung besonders an.
Eine weitere Alternative besteht darin, für die Membran ein entsprechend geeignetes Material, beispielsweise ein Verbundmaterial, auszuwählen und die Membran selbst als Sensor zu verwenden, indem die elektrischen Eigenschaften wie z.B. Kapazität und/oder elektrische Leitfähigkeit der Membran 2 ausgewertet werden.
Schließlich ist es auch möglich, einen Sensor zwischen dem Grundköper 9 und einer Laderaumbegrenzung (z.B. Wand, Boden, Dach) anzuordnen, der ein eine Kraftwirkung auf die Membran 2 repräsentierendes Signal liefert. Werden mehrere der in 1 gezeigten Basiselemente bestehend aus jeweils einer Kammer und einer Membran beispielsweise in Form einer Matrix mit separaten Grundköpern auf einem gemeinsamen Träger oder mit einem gemeinsamen Grundkörper zusammengefasst, ist es auch möglich, zwischen dem Träger oder dem gemeinsamen Grundkörper und der Laderaumbegrenzung eine von der Basiselementematrix unabhängige Sensormatrix vorzusehen, die mittels einer Auswertelogik die Kraftwirkung für eine Membran oder eine Gruppe von Membranen bestimmt.
Der Sensor 6 kann als Teil der Lufttasche, als Teil eines Ventils oder auch unabhängig von der Lufttasche angeordnet sein. Wichtig ist lediglich, dass ein eine Kraftwirkung auf die Membran 2 repräsentierendes Signal an die Steuerung 5 gelangt.
In 1 sind bereits die zwei Zustände dargestellt, deren Unterscheidung hier von Bedeutung ist: ein Ruhemodus und ein Transportgut-Sicherungsmodus. Der Ruhemodus kann beschrieben werden als der Grundzustand oder inaktive Zustand der Transportgut-Sicherungsvorrichtung. In diesem Zustand befindet sich die Membran 2 im ungedehnten Zustand (dargestellt durch die nicht unterbrochene Linie) und die Kammer 1 enthält Fluid nur in dem Maße, wie es dem Umgebungsdruck entspricht. In besonderen Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung kann für die Herstellung des Ruhezustandes ein Unterdruck in der Kammer 1 erzeugt werden, um die Membran 2 in den Grundkörper 9 einzuziehen und so Berührungen mit (und Beschädigungen durch) Transportgut während des Be- und Entladens zu vermeiden. In anderen Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung kann die Rückführung der Membran 2 in den Ruhezustand alternativ oder zusätzlich durch mechanische Mittel erfolgen, beispielsweise durch in der Kammer 1 angeordnete Spannseile. Dies ist besonders im Zusammenhang mit einer Membran aus einem nichtelastischen Material vorteilhaft.
Der Transportgut-Sicherungsmodus zeichnet sich dadurch aus, dass eine definierte Kraft von der Membran 2 auf ein Transportgut (in 1 nicht dargestellt) ausgeübt wird. In den meisten Fällen ist die Membran 2 dabei gedehnt (dargestellt durch die gestrichelte Linie). Die definierte Kraft bestimmt sich nach den jeweiligen Gegebenheiten und ist beispielsweise abhängig von der Festigkeit der Membran, vom Laderaum (die Laderäume von Schiffscontainern, Straßenfahrzeugen, Schienenfahrzeugen, Luftfahrzeugen usw. weisen sehr verschiedene Belastungsprofile für Transportgut auf) und von der Empfindlichkeit des Transportgutes. Die definierte Kraft kann eine in der Steuerung programmierte Konstante oder durch Benutzereingabe anpassbar sein. Die definierte Kraft für eine bestimmte Membran kann mittels der Steuerung 5 auch davon abhängig gemacht werden, wie hoch die auf umliegende Membranen wirkenden Kräfte sind.
Der Übergang vom Ruhemodus in den Transportgut-Sicherungsmodus wird bewerkstelligt, indem die Steuerung 5 das Ein-/Auslassventil 3 öffnet, um die Befüllung der Kammer mit Fluid zu starten, und das Ein-/Auslassventil 3 schließt, wenn die mittels des Sensors 6 ermittelte Kraft einen definierten Wert erreicht hat. Dafür ist Voraussetzung, dass Fluid mit einem Druck, der höher ist als der Umgebungsdruck, an dem zweiten, aus dem Grundkörper 9 herausführenden Druckleitungsteil 4B bereitgestellt wird. Diese Bereitstellung kann aus einem Fluidreservoir 7 oder direkt oder indirekt mittels einer Pumpvorrichtung 4 erfolgen. Reservoir 7 bzw. Pumpvorrichtung 4 sind dabei nicht notwendigerweise Bestandteile der Transportgut-Sicherungsvorrichtung. Es genügt, wenn ein Reservoir 7 oder eine Pumpvorrichtung 4 während der Herstellung des Transportgut-Sicherungsmodus an die Transportgut-Sicherungsvorrichtung angeschlossen wird. Beispielsweise kann auf eine zentrale Druckluftversorgung in einem Logistikzentrum zurückgegriffen werden.
In anderen Ausgestaltungen ist das Reservoir 7 und/oder die Pumpvorrichtung 4 Teil der Transportgut-Sicherungsvorrichtung oder zumindest des Fahrzeugs, in welchem die Transportgut-Sicherungsvorrichtung eingebaut ist. Optional kann dann die Steuerung 5 auch die Steuerung und ggf. Überwachung der Pumpvorrichtung 4 mittels einer Steuerleitung 5D übernehmen, so dass beispielsweise die Pumpvorrichtung nur aktiv ist, wenn zum Befüllen der Kammer 1 mit Fluid erforderlich, oder dass die Pumpvorrichtung 4 aktiviert wird und das Reservoir 7 über eine dritte Druckleitung 4C befüllt, wenn der über eine optionale Signalleitung 5C überwachte Druck in dem optionalen Reservoir 7 einen einstellbaren Wert unterschreitet.
Der Übergang vom Transportgut-Sicherungsmodus in den Ruhemodus wird bewerkstelligt, indem die Steuerung 5 das Ein-/Auslassventil 3 öffnet, um die Kammer 1 zu entleeren. In Ausgestaltungen der Erfindung, die kein Fluidreservoir 7 aufweisen, kann dazu die Pumpvorrichtung 4 in umgekehrter Richtung, d.h. als Saugvorrichtung, betrieben werden, um den Entleerungsvorgang zu beschleunigen. In anderen Ausgestaltungen wird das Fluid in ein spezielles Fluidreservoir (nicht dargestellt) zurückgeleitet oder, falls als Fluid Umgebungsluft genutzt wird, in die Umgebung abgelassen. Die in diesem Fall entlang der Zweiwegeleitung 4B ggf. zusätzlich erforderlichen Ventile sind dem Fachmann bekannt, weswegen auf eine Darstellung hier verzichtet wird. Alternativ kann das Ein-/Auslassventil 3 als Dreiwegeventil ausgestaltet sein, welches das Fluid im Auslassbetrieb aus der Kammer nicht zurück in die Druckleitung 4B, sondern in eine gesonderte Ableitungs-Leitung (nicht dargestellt) leitet, welche ihrerseits mit dem genannten speziellen Reservoir oder mit der Umgebung verbunden ist.
Die mit Bezug auf 1 anhand eines einzelnen Basiselements erläuterten Grundprinzipien sind in 2 in einer beispielhaften Anwendung gezeigt. 2 zeigt dabei eine beispielhafte Transportgut-Sicherungsvorrichtung mit acht Basiselementen 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, die ein Transportgut 8 in einem Laderaum 90 sichern, wobei der Laderaum 90 in Draufsicht und horizontaler Schnittdarstellung gezeigt ist und sonstige Elemente wie die Pumpvorrichtung 4, das optionale Reservoir 7, die Steuerung 5 sowie Druckleitungen 44 und Steuerleitungen 55 in schematischer Darstellung dargestellt sind.
Der in 2 gezeigte Laderaum 90 wird von vier Laderaumwänden 92, 93, 94, 95 begrenzt. Dabei kann es beispielsweise sich um einen Container oder einen Kastenaufbau eines Lastkraftwagens oder den Laderaum eines Kleintransporters handeln. Ohne Beschränkung der Allgemeinheit weist der Laderaum im Beispiel der 2 eine rechteckige Grundfläche auf und es sei angenommen, dass der Laderaum 90 zwei Seitenwände 94, 95, eine Vorderwand 92 und eine hintere Tür 93 aufweist.
An den Seitenwänden 94, 95 sind jeweils vier Basiselemente befestigt, in der gewählten Draufsicht nebeneinander zu sehen, beim Blick in den Laderaum durch die Tür 93 hintereinander. Dabei sind an der linken Seitenwand die vier Elemente 10, 30, 50, 70 und an der rechten Seitenwand die vier Elemente 20, 40, 60, 80 angebracht.
Ein Transportgut 8 befindet sich im Laderaum 90 und die Transportgut-Sicherungsvorrichtung befindet sich im Transportgut-Sicherungsmodus, d.h. die Kammern 31, 41, 51, 61, 71, 81 der Basiselemente 30, 40, 50, 60, 70, 80, in deren Wirkbereich sich das Transportgut 8 befindet, sind in einem Maße mit Fluid befüllt, dass deren Membranen 32, 42, 52, 62, 72, 82 jeweils eine definierte Kraft auf das Transportgut ausüben.
Die der Vorderwand 92 des Laderaums 90 nächstliegenden Basiselemente 10, 20 können keine Kraft auf das Transportgut 8 ausüben, da sich dieses (weit) außerhalb des Wirkbereiches dieser beiden Basiselemente 10, 20 befindet. Für diese beiden Basiselemente kann entweder die mit zunehmender Ausdehnung der jeweiligen Membranen 12, 22 zunehmende Membrangegenkraft ausgewertet werden, um während des Übergangs vom Ruhemodus in den Transportgut-Sicherungsmodus das Befüllen der Kammern 11, 21 zu beenden, oder es wird aufgrund beispielsweise anhand der Fülldauer, während der keine Kraftwirkung zwischen den Membranen 12, 22 und dem Transportgut 8 auftritt, ermittelt, dass sich das Transportgut außerhalb des Wirkbereichs der Basiselemente 10, 20 befindet und der Füllvorgang wird beendet, wenn eine bestimmte Fülldauer erreicht wird. Alternativ kann mittels der Sensoren 16, 26 der Innendruck der Membranen 12, 22 überwacht und der Füllvorgang beendet werden, wenn ein bestimmter Innendruck erreicht wird.
Die Detektion, dass sich im Wirkbereich der Basiselemente 10, 20 kein Transportgut befindet, kann auch auf andere Weise automatisch erfolgen, beispielsweise durch optische Sensoren oder am Laderaumboden befindliche Sensoren, beispielsweise auch durch die Sensoren von auf dem Laderaumboden verbauten Basiselementen der Transportgut-Sicherungsvorrichtung (nicht dargestellt).
Jedenfalls wird in bevorzugten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung eine Kammer 11, 21 auch dann in einem bestimmten Maße gefüllt, wenn kein Kontakt zwischen der jeweiligen Membran 12, 22 und dem Transportgut herstellbar ist, um Leerräume 91 im Laderaum 90 möglichst zu vermeiden und die benachbarten Membranen 32, 42 zu stützen. Dabei können sich, wie in 2 angedeutet, die Membranen 12, 22 gegenüberliegender Basiselemente 10, 20 berühren, dies ist aber nicht zwingend erforderlich.
Für die anderen Basiselemente gilt beim Übergang vom Ruhemodus in den Transportgut-Sicherungsmodus, wie schon mit Bezug auf 1 erläutert, dass die Kammern 31, 41, 51, 61, 71, 81 solange durch mit Fluid befüllt werden, bis eine definierte Kraftwirkung detektiert wird. Dabei kann es sich anbieten, jeweils gegenüberliegende Kammern gleichzeitig zu befüllen, oder jede der Kammern zunächst nur soweit zu befüllen, bis durch Auswertung der Sensorsignale festgestellt wird, dass zwischen der jeweiligen Membran und dem Transportgut 8 Kontakt besteht, und erst wenn alle Membranen Kontakt mit dem Transportgut haben den Befüllvorgang bis zum Erreichen der definierten Kraft fortzusetzen, um zu vermeiden, dass die Membranen das Transportgut verschieben oder anderweitig ungleichmäßig belasten.
Wie in 2 für die Basiselemente 30, 40, 70, 80 gezeigt kann das Membranmaterial so flexibel gewählt werden, dass es sich den Konturen des Transportguts 8 beim Befüllen der Kammern 31, 41, 71, 81 weitgehend anpasst. Falls ein solches Membranmaterial beispielsweise aus Kostengründen oder aus Gründen der Haltbarkeit der Membran nicht eingesetzt werden kann, bietet es sich in der in 2 beispielhaft dargestellten Situation natürlich an, das Ladegut so weit nach vorn zu verlagern, dass es sich nur noch im Wirkungsbereich der mittleren Basiselemente 30, 40, 50, 60 befindet (nicht dargestellt). Für die hinteren Basiselemente 70, 80 würden dann die gleichen Bemerkungen gelten wie für die vorderen Basiselemente 10, 20. Alternativ können kleinere Basiselemente, z.B. mit halber Breite, verwendet werden.
Ohne Bezugszeichen sind die Grundkörper der Basiselemente in Schnittdarstellung gezeigt. Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass die Grundkörper auch integral mit den Laderaumwänden 94, 95 ausgebildet sein können.
Jedes der in 2 dargestellten Basiselemente verfügt über die im Zusammenhang mit 1 bereits erläuterten Leitungen für Fluid und elektrische Signale, die zur Vereinfachung in 2 zusammengefasst wurden zu einer gemeinsamen Fluidleitung 44 und einer gemeinsamen Signalleitung 55, die jeweils alle Basiselemente versorgen. Hinsichtlich der Signalleitung 55 bietet sich z.B. ein Bussystem an oder die Einbindung der Ventile 13, 23, 33, 43, 53, 63, 73, 83 und der Sensoren 16, 26, 36, 46, 56, 66, 76, 86 in ein im Fahrzeug ohnehin vorhandenes Bussystem, beispielsweise ein CAN-Bus-System. Alternativ können Einzelverdrahtungen verwendet werden, die beispielsweise in einem gemeinsamen Kabelbündel zur Steuerung 5 geführt werden, welche dann über eine entsprechende Anzahl von Ports zum Anschluss der Ventile und Sensoren verfügen muss.
Mit Blick darauf, dass sich das gleichzeitige Befüllen der Lufttaschen anbietet, ist ein optionaler Fluidspeicher 7 im Ausführungsbeispiel der 2 vorteilhaft, da die Vorrichtung dann mit einer weniger leistungsfähigen und entsprechend kleineren Pumpvorrichtung 4 betrieben werden kann. Alternativ kann natürlich, wie bereits erläutert, eine Anbindung an ein sowieso vorhandenes stationäres oder fahrzeugmontiertes Druckluftsystem genutzt werden.
3 zeigt den Laderaum 90 aus 2 als Laderaum eines Fahrzeugs 100 in perspektivischer und stark schematisierter Darstellung von hinten bei geöffneten Laderaumtüren. Die linke Laderaumwand 95 (Orts- und Richtungsangaben beziehen sich jeweils auf die Fahrtrichtung des Fahrzeugs 100) ist mit einer 3x4 Matrix von Basiselementen bzw. Lufttaschen ausgestattet, wobei der Schnitt in 2 durch die mittlere Zeile mit den vier Basiselementen 10, 30, 50, 70 verläuft, wobei sich die Basiselemente in 3 (anders als in 2) im Ruhemodus befinden und kein Transportgut 8 im Laderaum 90 dargestellt ist. Eine untere und eine obere Zeile weisen ebenfalls je vier Basiselemente 110, 130, 150, 170 bzw. 210, 230, 250, 270 auf, die sich ebenfalls im Ruhemodus befinden.
Die Basiselemente sind im Beispiel der 3 als im Wesentlichen rechteckig mit gleichen Abmessungen dargestellt, es sei aber darauf hingewiesen, dass auch andere Konfigurationen möglich sind. Beispielsweise kann die obere Zeile 210, 230, 250, 270 komplett weggelassen werden, insbesondere wenn wie im Beispiel der 3 auch am Dach Lufttaschen angebracht sind, oder die jeweils benachbarten Lufttaschen 210 und 230 sowie 250, 270 können zusammengefasst werden, insbesondere wenn selten Transportgut transportiert wird, das über die Begrenzung zwischen der mittleren und der oberen Lufttaschenspalte hinausragt. Ebenso ist es möglich, in Längsrichtung verschiedene Laderaumabschnitte zu schaffen, beispielsweise einen Laderaumabschnitt, der sich besonders gut für großes Transportgut eignet, wofür sich größere Basiselemente anbieten, und einen Laderaumabschnitt, der sich besonders gut für größeren Mengen kleineren Transportgutes eignet, wofür sich deutlich kleinere Basiselemente anbieten (nicht dargestellt).
Im Beispiel der 3 ist auch am Dach eine 3x4 Matrix von Basiselementen bzw. Lufttaschen 310, 330, 350, 370, 410, 430, 450, 470, 570, 550 angebracht (nicht alle zwölf Basiselemente sind aufgrund der gewählten Perspektive sichtbar), die sich im Ruhemodus befinden und deren Aufgabe es ist, das Transportgut im Transportgut-Sicherungsmodus gegen den Laderaumboden drücken. Ferner ist im Beispiel der 3 auch die rechte Laderaumwand 94 in gleicher Weise wie die linke Laderaumwand 95 mit einer 3x4 Matrix von Basiselementen bzw. Lufttaschen ausgestattet (aufgrund der gewählten Perspektive nicht sichtbar).
Auf die Darstellung weiterer Details wurde in 3 verzichtet, es wird insoweit und auch bezüglich der Beschreibung des Betriebs der Transportgut-Sicherungsvorrichtung auf die Beschreibung zu 1 und 2 verwiesen.
In 4 ist das Fahrzeug 100 aus 3 mit einer anders ausgestalteten Transportgut-Sicherungsvorrichtung in perspektivischer Darstellung von hinten gezeigt. Der Unterschied besteht darin, dass an der linken Seitenwand 95 anstelle einer Lufttaschenmatrix ein Ablagesystem angebracht ist, vereinfachend als Regalbrett 97 dargestellt, wie dieses z.B. in Paketzustellfahrzeugen häufig anzutreffen ist. Damit wird der linke Teil des Laderaums 90 aufgeteilt in einen Bereich unterhalb des Regalbretts 97 und einen Bereich oberhalb des Regalbretts 97. Zur Vereinfachung der Darstellung wurde nur ein Regalbrett 97 gezeigt, es ist aber natürlich möglich, mehr als ein Regalbrett und/oder komplexere Ablagesysteme vorzusehen.
Die Sicherung von im oberen Bereich befindlichen Transportgutstücken wird dabei durch die bereits aus 3 bekannten dachmontierten Lufttaschen bewerkstelligt, insbesondere deren linke Zeile mit den Lufttaschen 310, 330, 350, 370, welche im Regal befindliche Transportgutstücke (nicht dargestellt) gegen den Regalboden 97 drücken. Die Lufttaschen 410, 430, 450, 470 der mittleren Zeile können bezüglich des Regalbodens 97 so angeordnet sein, dass die im befüllten Zustand als eine Art Vorhang die Transportgutstücke gegen Herausfallen sichern. Dabei können sich die unteren Enden der Lufttaschen 410, 430, 450, 470 der mittleren Zeile seitlich am Regalboden 97 und an einem entsprechenden an der rechten Seitenwand montierten Regalboden (nicht dargestellt) abstützen.
An der Unterseite des Regalbodens 97 sind ebenfalls Lufttaschen angebracht, im Beispiel der 4 in Form einer 2x4 Matrix mit den Basiselementen bzw. Lufttaschen 610..670, 710..770, deren Aufgabe es ist, im Bereich unterhalb des Regalbodens 97 verstautes Transportgut gegen den Laderaumboden zu pressen und auf diese Weise zu sichern. Dabei können die in der rechten Zeile angeordneten Lufttaschen 710, 730, 750, 770 so ausgebildet sein, dass sie im Transportgut-Sicherungsmodus eine Art Vorhang für den Bereich unterhalb des Regalbretts 97 bilden und somit flaches, an die Seitenwand 95 gelehntes Transportgut wie beispielsweise Platten oder flache Pakete gegen Umfallen sichern.
Wie bereits in Bezug auf 3 erläutert ist die Darstellung gleich großer Lufttaschen rein beispielhaft und Lufttaschen mit verschiedenen Dimensionen können innerhalb einer Lufttaschenmatrix im Einklang mit der hier offenbarten Erfindung eingesetzt werden. So können beispielsweise die in der rechten Zeile unterhalb des Regalbodens 97 angeordneten Lufttaschen 710..770 schmaler sein als die in der linken Zeile angeordneten Lufttaschen 610..670, oder umgekehrt.
5 schließlich zeigt in stark schematisierter Darstellung in isometrischer Projektion ein Ausführungsbeispiel der vorstehenden Erfindung, das sich insbesondere für den portablen Einsatz, aber auch für festmontierten Einsatz in Kofferräumen von Personenkraftwagen eignet.
5 zeigt wiederum in Form einer Matrix organisierte Lufttaschen 810..890, wobei die Anordnung in 5 in Form einer 3x3 Matrix erfolgt und die Lufttaschen zu einer flexiblen Matte 800 oder einer im Wesentlichen starre Platte zusammengefasst sind. Auf eine Darstellung von Grundkörper und Membran wurde wiederum verzichtet, insoweit wird auf die 1 und 2 und deren Beschreibung verwiesen. Es sei darauf hingewiesen, dass es sich im Zusammenhang mit der Realisierung als Matte 800 anbietet, flexible Grundkörper zu verwenden.
Eine Besonderheit des in 5 dargestellten Ausführungsbeispiels liegt darin, dass die Matte oder Platte auf dem Boden eines Laderaums, insbesondere auf dem Boden eines Kofferraums eines Personenkraftwagens, liegt oder befestig ist und Ladegut 8 gesichert wird, indem die Kammern der Lufttaschen 810, 820, 830, 840, 870, deren Membranen nicht in Kontakt mit dem Ladegut 8 stehen, bis zum für die Membran festgelegten Maximaldruck befüllt werden und die Membranen dieser Lufttaschen damit den Laderaum bis zu einer bestimmten Höhe ausfüllen. In bestimmten Konfigurationen, insbesondere mit Blick auf den Kofferraum einer Stufenhecklimousine, wird damit die obere Begrenzung des Laderaums, also beispielsweise der Kofferraumdeckel oder eine Laderaumabdeckung, erreicht werden können und auf diese Weise eine optimale Transportgutsicherung ermöglicht. In anderen Konfigurationen, beispielsweise bei Großraumlimousinen, wird möglicherweise nur die Hälfte der Kofferraumhöhe erreicht, was zwar nicht notwendigerweise die bestmögliche Transportgutsicherung darstellt, aber zumindest eine Kompromisslösung darstellt und dafür sorgt, dass das Transportgut 8 gegen Verrutschen gesichert ist, was allemal besser ist als gar keine Transportgutsicherung. Selbst in Ausführungsbeispielen, bei denen die Lufttaschen im gefüllten Zustand nur eine geringe Höhe erreichen, beispielsweise 10 bis 30 Zentimeter, wird loses Transportgut, wie es häufig in Personenkraftwagen transportiert wird, also beispielsweise einzelne Flaschen oder Obst und Gemüse wie beispielsweise Melonen, wenigstens gegen Umherrollen im Kofferraum geschützt.
Bei einem entsprechend geeigneten flexiblen Membranmaterial sind auch Ausgestaltungen denkbar, bei denen die Membranen das Transportgut oben umhüllen, analog zur Darstellung der Membranen 32, 42 in 2, für welche eine seitliche Umhüllung dargestellt ist.
Für die Lufttaschen 850, 860, 880, 890 muss von der Steuerung 5 (in 5 nicht dargestellt) die Entscheidung getroffen werden, ob ein Befüllen der entsprechenden Kammern mit Blick auf die Systemparameter, insbesondere mit Blick auf die Membranen und deren Flexibilität, zulässig ist. Beispielsweise kann es noch zulässig sein, eine Kammer zu befüllen, wenn weniger als die Hälfte der Membran von Transportgut bedeckt ist, wie dies für die Lufttaschen 860 und 890 dargestellt ist. Die Steuerung kann aber auch ausgebildet sein, die Befüllung einer Lufttasche generell zu unterbinden, wenn detektiert wird, dass Transportgut ganz oder teilweise auf der entsprechenden Lufttasche oder ihrem Grundkörper steht. Auch dann wird keine optimale Transportgutsicherung erreicht, aber die verbleibenden Lufttaschen begrenzen ein mögliches Verrutschen des Transportgutes 8 in möglicherweise ausreichender Weise.
Eine andere Möglichkeit, dieses Problem zu lösen, besteht darin, mehr als neun Lufttaschen vorzusehen, die dann entsprechend kleiner sind. Kantenlänge bzw. Durchmesser der Lufttaschen begrenzen dann den maximalen Rutschweg, und natürlich gelten auch hier die in Bezug auf 3 gemachten Ausführungen dahingehend, dass verschiedene Laderaumabschnitte geschaffen werden können, beispielsweise ein Laderaumabschnitt, der sich besonders gut für großes Transportgut eignet, wofür sich größere Basiselemente anbieten, und ein Laderaumabschnitt, der sich besonders gut für größeren Mengen kleineren Transportgutes eignet, wofür sich deutlich kleinere Basiselemente anbieten (nicht dargestellt).
Wie bereits erwähnt, eignet sich eine gemäß 5 strukturierte Transportgut-Sicherungsvorrichtung nicht nur für den permanenten Einbau in einen Laderaum, sondern auch für den portablen Einsatz. Für den portablen Einsatz kann auf starre Grundkörper verzichtet und die Lufttaschen 810-890 können auf einer einrollbaren Matte 800 ausgebildet werden. Diese Matte wird an der Unterseite mit einer Antirutschbeschichtung oder anderen rutschhemmenden Merkmalen ausgestattet und einfach auf dem Laderaumboden ausgerollt. Aufgrund der rutschhemmenden Unterseite ist es nicht weiter von Bedeutung, wenn die Matte 800 den Laderaumboden nicht vollständig bedeckt. Vorzugsweise ist die Steuervorrichtung in die Matte integriert und wird von einer wechselbaren Batterie oder aus dem Bordnetz mit Strom versorgt. Weiterhin vorzugsweise wird ein alle Lufttaschen versorgender Druckschlauch an den Rand der Matte geführt, so dass nur eine portable, ebenfalls batterie- oder bordnetzbetriebene Pumpe angeschlossen werden muss, um den Übergang vom Ruhemodus in den Transportgut-Sicherungsmodus zu bewerkstelligen.
Wie bereits erwähnt, ermöglicht die erfindungsgemäße Transportgut-Sicherungsvorrichtung eine Reihe von intelligenten Funktionen. Eine aufwendige Steuerung 5 kann dabei entfallen, wenn die Steuerung mit einem leistungsfähigen Gerät wie beispielsweise einem Smartphone oder einem Bordcomputer koppelbar ist und die intelligenten Funktionen durch dieses Gerät bereitgestellt werden. Einige dieser intelligenten Funktionen werden im Folgenden beschrieben.
Wie mit Blick auf 2 bereits erläutert erfolgt die Sicherung von Transportgut, indem ein Laderaum 90, dessen Sicherungsvorrichtung sich im Ruhemodus befindet, mit Transportgut 8 beladen wird. Anschließend wird mittels Benutzeraktion der Übergang vom Ruhemodus in den Transportgut-Sicherungsmodus eingeleitet. Diese Benutzeraktion kann beispielsweise die Betätigung eines physischen, der Steuerung zugeordneten Schalters sein oder die Betätigung einer Taste am Bordcomputer oder die Betätigung einer Schaltfläche auf einem Smartphone-Bildschirm.
Vorzugsweise wird vor Befüllung der Kammern über eine Personenerkennung überprüft, dass sich keine Personen im Laderaum befinden. Diese Überprüfung kann mittels Infrarotsensoren oder anderen optischen Laderaumsensoren erfolgen. Nur wenn die Sensorsignale anzeigen, dass der Laderaum frei von Personen oder Tieren ist, wird die Befüllung der Lufttaschen gestartet. Die Befüllung der Lufttaschen kann dabei ansprechend auf eine Benutzereingabe oder automatisch gestartet werden, beispielsweise wenn für eine bestimmte Zeit keine Person mehr im Laderaum ist oder wenn die Laderaumtür geschlossen wird.
Die Lufttaschen werden wie vorstehend beschrieben befüllt. Dabei sei nochmals darauf hingewiesen, dass es möglich ist, entweder den Wert für die definierte Kraft nutzerkonfigurierbar zu gestalten oder dem Nutzer die Auswahl einer Transportgut-Art zu ermöglichen, damit eine zum jeweiligen Transportgut passende bzw. dafür vorgeschriebene Ladungssicherungskraft ausgeübt wird. Diese Ladungssicherungskraft kann in Ausführungsbeispielen auch automatisch ermittelt werden, beispielsweise auf Basis digitaler Frachtdokumente, in denen Masse und Art der Fracht vermerkt sind. Gesetzliche Vorgaben wie beispielsweise Mindestsicherungskräfte können über eine Schnittstelle eingespielt werden.
Im laufenden Betrieb ist die erfindungsgemäße Transportgut-Sicherungsvorrichtung sehr flexibel: die Lufttaschen können einzeln befüllt oder entleert werden, beispielsweise um während einer Fahrt zusätzliche Transportgutstücke aufzunehmen oder abzusetzen.
In Ausführungsbeispielen kann vorgesehen werden, dass die Sensoren während des Transportes den Zustand der einzelnen Kammern überwachen. Zusätzlich kann vorgesehen werden, zu ermitteln, ob die wirkenden Kräfte ausreichend gedämpft werden. Aus dem Zeitverlauf dieser Kräfte lässt sich beispielsweise ein digitaler Nachweis erstellen, dass ein Transportgut zu keiner Zeit einer unzulässig großen Kraft ausgesetzt war. Dieser Nachweis kann dann beispielsweise über ein standardisiertes, verschlüsseltes Protokoll schnell mittels mobiler Endgeräten ausgelesen und beispielsweise einem Kunden einer Spedition zur Verfügung gestellt werden.
Ebenfalls ist es möglich, mittels der Sensoren Beschädigungen einer Lufttasche wie beispielsweise eine undichte Membran oder ein schadhaftes Ein-/Auslassventil zu ermitteln. Darauf aufbauend ist es möglich, automatisch zu beurteilen, ob eine ausreichende Sicherung des Ladeguts dennoch möglich ist, beispielsweise durch automatische Erhöhung des Fülldruckes in benachbarten Lufttaschen, oder ob die Fahrt nicht mehr sicher fortgesetzt werden kann und zur Fortsetzung der Fahrt andere Ladungssicherungsmaßnahmen eingeleitet werden müssen. Das Ergebnis der Beurteilung kann dem Fahrer beispielsweise als Warnsignal am Smartphone oder am Bordcomputer dargestellt werden und/oder an eine Zentrale übermittelt werden, damit die Fehlerbehebung bei der nächsten Wartung eingeplant werden kann.
Es sei darauf hingewiesen, dass viele der vorgenannten intelligenten Mechanismen in vollautomatisierten Transportfahrzeugen vorteilhaft eingesetzt werden können.
In einer besonderen Variante der vorliegenden Erfindung wird diese in einer Fahrerkabine oder einem Fahrgastraum eingebaut, da Fahrerkabinen wie auch Fahrgasträume im Alltag häufig als Frachträume genutzt werden, aber in der Regel keine Ladungssicherungsvorrichtungen aufweisen. Die hier beschriebene Transportgut-Sicherungsvorrichtung arbeitet zumindest teilautomatisiert und kann, beispielsweise in der besonders für den Laderaumboden geeigneten Ausführungsform, zumindest eine Sicherung gegen Verrutschen bieten, die vom Fahrer mit einem einfachen Knopfdruck aktiviert werden kann. Ggf. außer dem Fahrer im Fahrzeug anwesende Personen oder Tiere werden wie vorstehend beschrieben erkannt und die Aktivierung der Transportgut-Sicherungsvorrichtung unterbleibt, zumindest an den entsprechenden Stellen.
Die Erfindung eignet sich auch im Zusammenhang mit dem Transport von Ersatzrädern, insbesondere in Ländern, in denen das Mitführen eines Ersatzrades gesetzlich vorgeschrieben ist. Durch die Erfindung kann toter Raum, der Ersatzräder umgibt, im Bedarfsfall mit Ladung aufgefüllt werden. Ist keine solche Ladung vorhanden, werden einfach die Lufttaschen aktiviert, um das Ersatzrad zu fixieren.
Auch wenn Luft ein gut geeignetes Fluid für die Verwendung im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung ist, ist die Erfindung keineswegs auf Luft als Fluid beschränkt. Vielmehr können auch andere Gase verwendet werden, um deren günstige physikalische Eigenschaften vorteilhaft zu nutzen, z.B. Gase, die kühlend wirken oder ein besseres Wärmeableitungsvermögen aufweisen als Luft.
Auch flüssige Fluide können eingesetzt werden, beispielsweise Wasser. Es sei in diesem Zusammenhang daran erinnert, dass der Begriff „Lufttasche“ wie hier verwendet auch diese Sonderfälle einschließt und ein mit einem beliebigen gasförmigen (und in bestimmten Anwendungen auch flüssigen Fluid) befüllbares Element bezeichnet.
In Ausführungsbeispielen sind einige Kammern mit einem ersten Fluid und andere Kammern mit einem zweiten Fluid gefüllt. Dies hat den Vorteil, dass bei einer Beschädigung von Taschen (z.B. bei einem Unfall) oder gesteuert durch die Steuerung eine Ausleitung der Fluide erfolgt und eine gewollte chemische Reaktion der Fluide miteinander stattfindet, welche die Ladung in Notsituationen zusätzlich sichert, beispielsweise Erzeugen eines bei Luftkontakt schnellhärtenden Schaumes aus einem der Fluide oder eines durch die Kombination der Fluide schnellhärtenden Schaumes. Ebenso ist es möglich, brandlöschende Fluide wie Kohlenstoffdioxid in den Kammern zu nutzen, um etwaige Brände durch gesteuertes oder durch Hitze verursachtes Ausleiten des Kammerinhalts zu bekämpfen. In ähnlicher Weise können für Chemikalientransporte Fluide verwendet werden, welche die transportierten Chemikalien neutralisieren können, beispielsweise Seifenwasser als Fluid bei Säuretransporten.
Dabei ist allerdings zu berücksichtigen, dass flüssige Fluide eine hohe Masse aufweisen und daher die zulässige Beladung einschränken. Auch gasförmige Fluide, soweit es sich nicht um Umgebungsluft handelt, haben einen derartigen Effekt, da sie in Druckbehältern mitgeführt werden müssen, wenn nicht auf stationäre Einrichtungen zum Befüllen der Kammern zurückgegriffen werden kann.
Der Einsatz der vorliegenden Erfindung ist für Laderäume aller Art denkbar, beispielsweise Laderäume von Wasserfahrzeugen, Luftfahrzeugen und Schienenfahrzeugen aller Art sowie natürlich die Laderäume von Straßenfahrzeugen aller Art einschließlich Lastkraftwagen, Kleintransporter und Personenkraftwagen. Eingeschlossen sind atypische Laderäume wie die bereits erwähnten Fahrerkabinen oder Fahrgasträume einschließlich der Rückbänke sowie beispielsweise Überkopf-Gepäckfächer in Zügen oder Flugzeugen oder Schränke und Regale in Wohnmobilen.
Bezugszeichenliste

1, 11, 21, 31, 41, 51, 61, 71, 82: Fluidbefüllbare Kammer
2, 12, 22, 32, 42, 52, 62, 72, 82: Dehnbare Membran
3, 13, 23, 33, 43, 53, 63, 73, 83: Ventil
4: Pumpvorrichtung
4A, 4B, 4C, 44: Druckleitung
5: Steuerung
5A: Signalleitung
5B, 5C, 5D: Steuerleitung
55: Datenbus
6, 16, 26, 36, 46, 56, 66, 76, 86: Sensor
7: Fluidspeicher
8: Transportgut
9: Gehäuse
10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 110, 130, 150, 170, 210, 230, 250, 270, 310, 330, 350, 370, 410, 430, 450,: Element
470, 510, 530, 550, 570, 610, 630, 650, 670, 710, 730, 750, 770, 810, 820, 830, 840, 850, 860, 870, 880, 890: Element
90: Laderaum
91: von Transportgut freier Teil des Laderaums
92, 93, 94, 95: Laderaumwand
96: Laderaumdach
97: Regalboden
100: Fahrzeug
800: Ladegutsicherungsmatte

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 19501875 A1 [0004]
DE 69512531 T2 [0006]
DE 2555444 A1 [0007]
DE 2720057 A1 [0007]
US 5397000 A [0008]
WO 1988/05006 A1 [0009]
DE 102017209263 A1 [0009]
DE 202008000317 U1 [0010]

Claims

Transportgut-Sicherungsvorrichtung mit mindestens einer fluidbefüllbaren Kammer (1, 11, 21, 31, 41, 51, 61, 71, 82) mit einer dehnbaren Membran (2, 12, 22, 32, 42, 52, 62, 72, 82) und mindestens einem der Kammer zugeordneten Ventil (3, 13, 23, 33, 43, 53, 63, 73, 83) sowie einer Druckleitung (4A, 4B, 44) zum Befüllen der Kammer mit einem Fluid und/oder Entnahme eines Fluid aus der Kammer, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil durch eine Steuerung (5) ansteuerbar ist, der Kammer mindestens ein Sensor (6, 16, 26, 36, 46, 56, 66,76, 86) zugeordnet ist, der ein eine Kraftwirkung auf die Membran repräsentierendes Signal an die Steuerung ausgibt, und die Steuerung ausgebildet ist, das von dem Sensor ausgegebene Signal auszuwerten und das mindestens eine Ventil so anzusteuern, dass in einem Transportgut-Sicherungsmodus eine definierte Kraft von der Membran auf ein Transportgut (8) ausgeübt wird und dass in einem Ruhemodus der Transportgut-Sicherungsvorrichtung die Kammer entleert wird.
Transportgut-Sicherungsvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine durch die Steuerung (5) steuerbare Pumpvorrichtung (4).
Transportgut-Sicherungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen Fluidspeicher (7), welcher ein gasförmiges Fluid, insbesondere Luft, unter Druck speichert.
Transportgut-Sicherungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (5) ausgebildet ist, im Transportgut-Sicherungsmodus das Ventil (13, 23) einer Kammer (11, 21), für deren Membran (12, 22) ein keine Kraftwirkung repräsentierendes Signal empfangen wird, so anzusteuern, dass diese Kammer (11, 21) bis zu einem definierten Druck mit dem Fluid befüllt wird, so dass eine mit dem Transportgut (8) nicht in Berührung stehende Membran (12, 22) einen von Transportgut (8) freien Teil (91) eines Laderaums (90) zumindest teilweise ausfüllt.
Transportgut-Sicherungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Transportgut-Sicherungsvorrichtung mindestens 3 Basiselemente (10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80) aufweist, die jeweils eine fluidbefüllbare Kammer (11, 21, 31, 41, 51, 61, 71, 81), eine dehnbare Membran (12, 22, 32, 42, 52, 62, 72, 82), mindestens ein der Kammer zugeordnetes Ventil (13, 23, 33 43, 53, 63, 73, 83) sowie mindestens einen Sensor (16, 26, 36, 46, 56, 66, 76, 86) aufweisen, wobei die Basiselemente in Form einer m × n Matrix angeordnet sind, wobei m ≥ 1 und n ≥ 3.
Transportgut-Sicherungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Basiselemente-Matrix entlang von Seitenwänden (94, 95) und/oder auf dem Boden und/oder am Dach eines Laderaums (90) und/oder an Regalböden des Laderaums, insbesondere an der Unterseite eines Regalbodens, angeordnet sind.
Transportgut-Sicherungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Basiselemente-Matrix (810..890) an einer Oberseite einer im Wesentlichen starren Platte oder an einer Oberseite einer flexiblen Matte (800) ausgebildet ist, wobei die Unterseite der Platte oder Matte (800) eine Antirutsch-Oberfläche aufweist.
Transportgut-Sicherungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung Mittel aufweist oder mit Mitteln verbindbar ist, mit denen eine Transportgut-Art und/oder ein Maximalwert für die definierte Kraft eingebbar ist und/oder mit denen für eine oder mehrere der Membranen (2, 12, 22, 32, 42, 52, 62, 72, 82) ein Kraft-Zeit-Verlauf während eines Transports erfasst werden kann und/oder mit denen defekte Kammern (1, 11, 21, 31, 41, 51, 61, 71, 81) detektiert werden können.
Transportgut-Sicherungsvorrichtung einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung Mittel aufweist oder mit Mitteln verbindbar ist, mit denen ohne Öffnen des Laderaums überprüfbar ist, dass das Transportgut (8) gesichert ist.
Transportgut-Sicherungsvorrichtung einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung Mittel aufweist oder mit Mitteln verbindbar ist, mit denen die Aktivierung des Ruhemodus nur für einen ersten Teil der Kammern (11, 21, 31, 41, 51, 61, 71, 81) erfolgen kann, während für einen zweiten Teil der Kammern der Transportgut-Sicherungsmodus aufrecht erhalten wird.