DE102022127340A1 - Method of determining a height of a center of gravity of a multi-axle truck - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen einer Höhe eines Schwerpunkts (10) eines mehrere Achsen (12) aufweisenden Lastkraftwagen (14), wobei eine horizontale Gewichtsmessung (20) durchgeführt wird, bei welcher ein Gewicht an jeder der Achsen (12) gemessen wird, während der Lastkraftwagen (14) auf einer horizontaler Fläche steht, wobei eine schräge Gewichtsmessung (24) durchgeführt wird, bei welcher das Gewicht an jeder der Achsen (12) gemessen wird, während der Lastkraftwagen (14) auf einer geneigten Fläche steht und die Höhe des Schwerpunkts (10) aus einem Vergleich (26) der an den Achsen (12) gemessenen Gewichte zwischen horizontaler Gewichtsmessung (20) und schräger Gewichtsmessung (24) bestimmt wird.The invention relates to a method for determining a height of a center of gravity (10) of a truck (14) having a plurality of axles (12), a horizontal weight measurement (20) being carried out, in which a weight is measured on each of the axles (12), while the truck (14) is standing on a horizontal surface, performing an inclined weight measurement (24) in which the weight on each of the axles (12) is measured while the truck (14) is standing on an inclined surface and the height of the center of gravity (10) from a comparison (26) of the weights measured on the axles (12) between horizontal weight measurement (20) and oblique weight measurement (24).
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen einer Höhe eines Schwerpunks eines mehrere Achsen aufweisenden Lastkraftwagens gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a method for determining a height of a center of gravity of a truck having multiple axles according to the preamble of patent claim 1.
Lastkraftwagen sollten so betrieben werden, dass die Gefahr eines Überschlags möglichst gering ist. Ein Überschlag kann beispielsweise durch aggressive Wendemanöver oder als Folge von Seitenwind entstehen. Eine Überrollstabilität des Lastkraftwagens als auch sein allgemein dynamisches Verhalten werden von der Lage und insbesondere von der Höhe des Schwerpunkts des Lastkraftwagens beeinflusst. Umfasst der Lastkraftwagen einen Anhänger und eine Zugmaschine kann insbesondere die Lage und Höhe des Schwerpunkts des Anhängers von Bedeutung sein.Trucks should be operated in a manner that minimizes the risk of rollover. A rollover can occur, for example, as a result of aggressive turning maneuvers or as a result of crosswinds. A truck's rollover stability as well as its general dynamic behavior are influenced by the location and in particular by the height of the center of gravity of the truck. If the truck includes a trailer and a towing vehicle, the position and height of the center of gravity of the trailer can be of particular importance.
Es gibt Systeme wie eine Stabilitätskontrolle und/oder einen Überschlagassistenten, deren ordnungsgemäßes Funktionieren von der Kenntnis des Schwerpunkts abhängt. Darüber hinaus gibt es Normen, welche eine empfohlene Höchsthöhe des Schwerpunkts vorgeben, um das Risiko eines Überschlags gering zu halten. Im Zusammenhang mit hochautomatisierten Lastkraftwagen (beispielsweise SAE Level 4) ist es wünschenswert, eine Sicherheit für eine Fahrt bereits vor Inbetriebnahme zu ermitteln.There are systems such as stability control and/or rollover assist that depend on knowledge of the center of gravity to function properly. In addition, there are standards that specify a recommended maximum height of the center of gravity in order to keep the risk of a rollover low. In connection with highly automated trucks (for example SAE Level 4), it is desirable to determine the safety of a journey before it is put into operation.
Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren bereitzustellen, durch welches an einem Lastkraftwagen eine Lage dessen Schwerpunkts und insbesondere dessen Höhe bestimmt werden kann, ohne beispielsweise Sensoren am Lastkraftwagen selbst zu platzieren und/oder mit dem Lastkraftwagen Fahrmanöver durchführen zu müssen und dabei soll die Bestimmung der Höhe des Schwerpunkts besonders präzise sein.The object of the present invention is to provide a method by which the position of the center of gravity of a truck and in particular its height can be determined without, for example, placing sensors on the truck itself and/or having to carry out driving maneuvers with the truck and the Determination of the height of the center of gravity must be particularly precise.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Patentanspruchs gelöst. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche, der Beschreibung sowie der Zeichnung.This object is achieved according to the invention by the subject matter of the independent patent claim. Advantages and advantageous refinements and developments of the invention are the subject matter of the dependent patent claims, the description and the drawing.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt ein Bestimmen einer Höhe eines Schwerpunkts beziehungsweise einer Schwerpunktlage eines mehrere Achsen aufweisenden Lastkraftwagens. Dabei wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eine horizontale Gewichtsmessung durchgeführt, bei welcher ein Gewicht beziehungsweise ein jeweiliges Teilgewicht an jeder der Achsen des Lastkraftwagens gemessen wird, während der Lastkraftwagen auf einer horizontalen Fläche steht beziehungsweise ruht. Dabei erfolgt die horizontale Gewichtsmessung insbesondere mit einer Waage, die als Fahrzeugwaage ausgebildet ist und welche somit zum Wiegen von dem Lastkraftwagen befahrbar ist beziehungsweise der Lastkraftwagen auf der Fahrzeugwaage abgestellt wird. Somit ist die Waage, welche bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendet wird, keine Komponente des Lastkraftwagens. Der Lastkraftwagen ist insbesondere als Sattelzug ausgebildet und umfasst somit insbesondere eine Sattelzugmaschine oder Zugmaschine und einen Sattelauflieger beziehungsweise einen Anhänger. Wobei somit bei dem Verfahren insbesondere die Höhe des Schwerpunkts des Anhängers bestimmt wird.In the method according to the invention, a height of a center of gravity or a center of gravity position of a truck having multiple axles is determined. In the method according to the invention, a horizontal weight measurement is carried out, in which a weight or a respective partial weight is measured on each of the axles of the truck while the truck is standing or resting on a horizontal surface. The horizontal weight measurement is carried out in particular with scales which are designed as vehicle scales and which can therefore be driven on by the truck for weighing or the truck is parked on the vehicle scales. Thus, the scale used in the method of the invention is not a component of the truck. The truck is designed in particular as a semi-trailer truck and thus comprises in particular a semi-trailer tractor or tractor unit and a semi-trailer or a trailer. The height of the center of gravity of the trailer is thus determined in particular in the method.
Damit nun auf besonders vorteilhafte Weise die Höhe des Schwerpunkts des Lastkraftwagens bestimmt werden kann, ohne beispielsweise auf Sensoren des Lastkraftwagens zurückgreifen zu müssen, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass eine schräge Gewichtsmessung durchgeführt wird. Bei dieser schrägen Gewichtsmessung wird das Gewicht an jeder der Achsen gemessen, während der Lastkraftwagen auf einer geneigten Fläche steht und die Höhe des Schwerpunkts aus einem Vergleich der an den Achsen gemessenen Gewichte und somit einer Gewichtsverteilung an den Achsen zwischen horizontaler Gewichtsmessung und schräger Gewichtsmessung bestimmt wird.So that the height of the truck's center of gravity can now be determined in a particularly advantageous manner, without having to resort to sensors of the truck, for example, it is provided according to the invention that an oblique weight measurement is carried out. In this oblique weight measurement, the weight is measured on each of the axles while the truck is standing on an inclined surface and the height of the center of gravity is determined from a comparison of the weights measured on the axles and thus a weight distribution on the axles between horizontal weight measurement and oblique weight measurement .
Mit anderen Worten wird ein Verfahren zur Bestimmung einer Schwerpunktlage vorgestellt, wobei zusätzlich zu einer Messung des Gewichts an den Achsen auf horizontaler Fläche eine schräge Messung durchgeführt wird, bei welcher der Lastkraftwagen auf einer schiefen Ebene geparkt ist, wodurch eine insbesondere von der Lage des Schwerpunkts beziehungsweise von der Höhe des Schwerpunkts abhängige andere Gewichtsverteilung auf den Achsen ermittelt werden kann. Durch einen Vergleich der Messergebnisse der horizontalen Gewichtsmessung und der schrägen Gewichtsmessung kann somit eine Höhe des Schwerpunkts beziehungsweise allgemein die Schwerpunktlage des Lastkraftwagens bestimmt werden.In other words, a method for determining a center of gravity is presented, in which, in addition to measuring the weight on the axles on a horizontal surface, an oblique measurement is carried out, in which the truck is parked on an inclined plane, which in particular determines the position of the center of gravity or depending on the height of the center of gravity other weight distribution on the axles can be determined. By comparing the measurement results of the horizontal weight measurement and the oblique weight measurement, the height of the center of gravity or, in general, the center of gravity of the truck can be determined.
Dabei liegt der Erfindung die Erkenntnis zugrunde, dass insbesondere bei hochautomatisierter Fahrt eines Lastkraftwagens mehrere Aspekte zu überwachen sind, wobei die Gewichtsverteilung innerhalb des Anhängers eine besondere Rolle für eine Stabilität des Lastkraftwagens während der Fahrt spielt. So können beispielsweise große Höhen des Schwerpunkts die Stabilität des Lastkraftwagens gefährden, was negative Folgen für die Ladung, eine Infrastruktur und/oder Personen in einer Umgebung des Lastkraftwagens bedeuten könnte. Während die Höhe des Schwerpunkts der Zugmaschine in der Regel bekannt ist, ist dies bei einem beladenen Sattelauflieger beziehungsweise Anhänger nicht unbedingt der Fall.The invention is based on the finding that, particularly when driving a truck in a highly automated manner, several aspects need to be monitored, with the weight distribution within the trailer playing a particular role in the stability of the truck while driving. For example, large heights of the center of gravity can endanger the stability of the truck, which means negative consequences for the load, an infrastructure and/or people in the surroundings of the truck could. While the height of the tractor's center of gravity is usually known, this is not necessarily the case for a loaded semi-trailer or trailer.
Dabei ist bekannt, dass die Ausstattung des Sattelaufliegers mit Sensoren hilfreich sein könnte, um die Höhe des Schwerpunkts zu schätzen. Dies würde jedoch die Anschaffung und Wartung und/oder Betrieb eines komplexen Sattelaufliegers bedeuten, was beispielsweise bedeutsame Kosten verursachen würde. Ferner sind aus dem Stand der Technik beispielsweise Verfahren bekannt, bei welchen ein LKW auf einer Waage mittels eines speziellen Rüttelmechanismus, welcher bei der Waage erforderlich ist, gerüttelt wird, um somit über Lastschwingungen eine Höhe des Schwerpunkts zu bestimmen. Darüber hinaus kann eine Abschätzung der Höhe des Schwerpunkts erfolgen, indem beispielsweise zuvor definierter Fahrmanöver von dem Lastkraftwagen gefahren werden müssen, wobei zusätzlich zu den Fahrmanövern auch Sensoren am Sattelauflieger angebracht werden müssen. Dadurch ist die Bestimmung des Schwerpunkts besonders umständlich und nicht frei von Risiken. Darüber hinaus können auf Fahrten auf unebenem Untergrund anhand entsprechender Erschütterungsdetektoren, wobei die Unebenheit des Untergrunds bekannt ist, auf umständliche Weise Rückschlüsse über den Schwerpunkt getroffen werden.It is known that equipping the semi-trailer with sensors could be helpful in estimating the height of the center of gravity. However, this would mean the purchase and maintenance and/or operation of a complex semi-trailer, which would, for example, involve significant costs. Furthermore, methods are known from the prior art, for example, in which a truck is shaken on a scale by means of a special shaking mechanism, which is required for the scale, in order to determine the height of the center of gravity via load oscillations. In addition, the height of the center of gravity can be estimated by, for example, having to drive the truck through previously defined driving maneuvers, with sensors also having to be attached to the semi-trailer in addition to the driving maneuvers. As a result, determining the center of gravity is particularly cumbersome and not free of risks. In addition, when driving on uneven ground, appropriate vibration detectors, where the unevenness of the ground is known, can be used to draw conclusions about the center of gravity in a complicated manner.
Durch das vorliegende, erfindungsgemäße Verfahren erfolgt eine hochautomatische Identifizierung der Höhe des Schwerpunkts insbesondere des Sattelanhängers beziehungsweise Sattelaufliegers vor dem Betrieb des insbesondere als Sattelschlepper ausgebildeten Lastkraftwagens und insbesondere ohne die Notwendigkeit der Montage von zusätzlichen Sensoren auf dem Sattelauflieger.The present inventive method results in a highly automatic identification of the height of the center of gravity, in particular of the semitrailer or semitrailer, before the truck, designed in particular as a semitrailer, is operated and in particular without the need to mount additional sensors on the semitrailer.
Dem gegenüber wird durch das vorgestellte Verfahren ermöglicht, die Höhe des Schwerpunkts besonders elegant zu ermitteln. Dabei erfolgt ein Betrachten eines beladenen Lastkraftwagens, insbesondere Sattelschleppers, dessen Ladung und/oder deren Verteilung innerhalb des Anhängers unbekannt sind. Das Gewicht des Lastkraftwagens ist jedoch bekannt und somit auch die Lage des Schwerpunkts der Zugmaschine beziehungsweise des unbeladenen LKWs.In contrast, the method presented makes it possible to determine the height of the center of gravity particularly elegantly. A loaded truck, in particular an articulated lorry, is examined, the load and/or the distribution of which within the trailer are unknown. However, the weight of the truck is known and thus also the position of the center of gravity of the tractor or the unloaded truck.
Nun erfolgt die Bestimmung der Höhe des Schwerpunkts des Lastkraftwagens beziehungsweise insbesondere dessen Anhängers im Wesentlichen durch zwei Hauptschritte: Im ersten Schritt, wird der Lastkraftwagen auf eine horizontale Fläche gestellt, auf der das Gewicht an jeder Achse gemessen werden kann. Im zweiten Schritt, wird der Lastkraftwagen auf eine geneigte Fläche, mit bekannter Neigung, gestellt, auf der das Gewicht an jeder Achse gemessen werden kann. Außerdem wird insbesondere der Anhänger nicht gebremst, um die Position zu halten, sondern die Zugmaschine, wenn der Lastkraftwagen derart ausgebildet ist, dass er einen Anhänger und eine Zugmaschine aufweist. Durch eine Kombination der Informationen über die Gewichte an den Achsen der beiden Schritte und eine Reihe bekannter Parameter des Lastkraftwagens kann die Höhe des Schwerpunkts, insbesondere mit Hilfe von Kraftgleichungen und/oder Momentgleichungen, bestimmt werden. Ferner kann zu Validierungszwecken ein dritter Schritt eingefügt werden. In diesem Schritt befindet sich der Lastkraftwagen auf einer geneigten Fläche mit einem anderen Neigungswinkel. Auch hier kann das Gewicht an jeder Achse analog zu der ersten schrägen Gewichtsmessung gemessen werden.The determination of the height of the center of gravity of the truck, or in particular its trailer, is essentially carried out in two main steps: In the first step, the truck is placed on a horizontal surface on which the weight on each axle can be measured. In the second step, the truck is placed on an inclined surface of known inclination, on which the weight on each axle can be measured. In addition, when the truck is designed to have a trailer and a tractor, it is not the trailer that is braked to hold position, but the tractor. By combining the information about the weights on the axles of the two steps and a number of known parameters of the truck, the height of the center of gravity can be determined, in particular with the help of force equations and/or moment equations. A third step can also be added for validation purposes. In this step, the truck is on an inclined surface with a different angle of inclination. Again, the weight on each axis can be measured analogously to the first oblique weight measurement.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist der Anhänger beziehungsweise der Sattelauflieger des Lastkraftwagens ungebremst und nur die Zugmaschine beziehungsweise der Sattelauflieger des Lastkraftwagens gebremst, wobei die Zugmaschine bei der schrägen Gewichtsmessung oberhalb des Anhängers steht beziehungsweise geparkt ist.In an advantageous embodiment of the invention, the trailer or semi-trailer of the truck is not braked and only the tractor or semi-trailer of the truck is braked, with the tractor being above the trailer or parked during the oblique weight measurement.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird mit einer Reihe bekannter Parameter, beispielsweise der Gewichtsverteilung des unbeladenen Lastkraftwagens, die Höhe des Schwerpunkts durch Gleichungen für die Kraftbilanz und/oder Momentbilanz bestimmt.In a further advantageous embodiment of the invention, the height of the center of gravity is determined by equations for the force balance and/or moment balance using a number of known parameters, for example the weight distribution of the unloaded truck.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird die schräge Gewichtsmessung mit anderem Neigungswinkel wiederholt und somit die Bestimmung der Höhe des Schwerpunkts überprüft.In a further advantageous embodiment of the invention, the oblique weight measurement is repeated with a different angle of inclination and the determination of the height of the center of gravity is thus checked.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in der einzigen Figur/den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.Further advantages, features and details of the invention result from the following description of a preferred exemplary embodiment and from the drawing. The features and combinations of features mentioned above in the description and the features and combinations of features mentioned below in the description of the figures and/or shown alone in the single figure(s) can be used not only in the combination specified in each case, but also in other combinations or on their own, without departing from the scope of the invention.
Es zeigt:
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1 schematisches Diagramm eines Verfahrens zum Bestimmen einer Höhe eines Schwerpunkts eines Lastkraftwagens; und -
2 schematische Seitenansicht des Lastkraftwagens bei einer schrägen Gewichtsmessung des Verfahrens gemäß1 .
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1 schematic diagram of a method for determining a height of a center of gravity of a truck; and -
2 schematic side view of the truck in an oblique weight measurement according to the method1 .
Vorteilhafterweise steht der Anhänger 16 des Lastkraftwagens 14 ungebremst bei der schrägen Gewichtsmessung 24 auf der schiefen Ebene beziehungsweise dem schrägen Untergrund, wohingegen die Zugmaschine 18 gebremst ist.Advantageously, the
Ferner wird durch eine Reihe bekannter Parameter 30 die Höhe des Schwerpunkts 10 mittels Gleichungen für eine Kraftbilanz und/oder eine Momentbilanz bestimmt. Um die Höhe des Schwerpunkts 10 besonders genau zu bestimmen beziehungsweise die Höhenbestimmung zu verifizieren, kann die schräge Gewichtsmessung 24 mit anderem Neigungswinkel θ wiederholt werden, um die Berechnung beziehungsweise die Bestimmung zu überprüfen. Der rechte Kasten der
Zu diesen gehören wie in
Konkret können drei Gleichungen verwendet werden, um das Gewicht des Anhängers 16 und die Längslage des Schwerpunkts 10 des Anhängers 16 zu bestimmen.Specifically, three equations can be used to determine the weight of the
So können in horizontaler Lage beziehungsweise bei der horizontalen Gewichtsmessung 20 ein Kräftegleichgewicht für die Zugmaschine 18, ein Kräftegleichgewicht für den Anhänger 16 und eine Momentenbilanz für den Anhänger 16 beziehungsweise dessen Hinterachse 12 getroffen werden.Thus, in the horizontal position or during the
Wobei für das Kräftegleichgewicht Zugmaschine gilt:
Für die Kräfte des Anhängers 16 gelten:
Für die Momente des Anhängers, insbesondere an dessen Hinterachse 12 gilt:
Daraus lässt sich ableiten:
Aus den Informationen des zweiten Schritts des Verfahrens, also der schrägen Gewichtsmessung 24 und einigen der im Schritt 1 soeben bestimmten Werte sowie den Parametern 28 wird die Höhe des Schwerpunkts 10 des Anhängers 16 bestimmt. Zu diesem Zweck werden wiederum die in
Bei den drei Gleichungen entspricht die erste Gleichung der Gleichung für das Kräftegleichgewicht in vertikaler Richtung für die Zugmaschine 18. Die zweite Gleichung entspricht der Gleichung für das Kräftegleichgewicht in Längsrichtung für den Anhänger 16. Die dritte Gleichung entspricht der Gleichung für das Momentengleichgewicht am Hinterrad beziehungsweise an der hinteren Achse 12 des Anhängers 16.Of the three equations, the first equation corresponds to the vertical force balance equation for
Das Kräftegleichgewicht für die Zugmaschine ergibt sich aus:
Das Kräftegleichgewicht am Anhänger 16 in Längsrichtung ergibt sich aus:
Die Momentenbilanz am Anhänger 16 an der hinteren Achse 12 ergibt sich aus:
Daraus ergibt sich:
Durch das hier vorgestellte Verfahren kann beispielsweise auf kostspielige Sensoren, die am Anhänger 16 angebracht werden müssen, um die Höhe des Schwerpunkts 10 zu bestimmen, verzichtet werden. Das hier vorgestellte Verfahren erfordert lediglich eine externe Fahrzeugwaage 22, welche insbesondere als eine Standardwaage ausgebildet sein kann, die beispielsweise in Drehkreuzen, an welchen Lastkraftwagen 14 verkehren, vorhanden sein kann. In den Drehkreuzen werden die Lastkraftwagen 14 beispielsweise für den Betrieb be- und entladen. Ferner ist ein Vorteil, dass für die Ermittlung der Höhe des Schwerpunkts 10 keine während der Fahrt aufgezeichneten Bewegungsdaten erforderlich sind. Dadurch kann das Verfahren in die sowieso durchgeführte Inspektionsroutine vor dem Betrieb des Lastkraftwagens 14 aufgenommen werden, wodurch eine Betriebsbereitschaft des Lastkraftwagens 14 bereits auf vorteilhafte Weise gewährleistet werden kann.The method presented here makes it possible, for example, to dispense with expensive sensors that have to be attached to the
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R230 | Request for early publication |