DE19918679A1

DE19918679A1 - Masseerfassungssystem für Fahrzeuge

Info

Publication number: DE19918679A1
Application number: DE1999118679
Authority: DE
Inventors: Thomas Hempel; Juergen Heinz
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-04-24
Filing date: 1999-04-24
Publication date: 2000-10-26

Abstract

Die vorliegende Erfindung beschreibt ein System zur Ermittlung der Fahrzeugmasse und deren Verteilung sowie zur Aufbereitung und Verarbeitung dieser Information. DOLLAR A Es ist insbesondere bei Nutzfahrzeugen, Wohnmobilen und Gespannen das Problem bekannt, daß dem Fahrzeugführer Information über Fahrzeugmasse und deren Verteilung nicht unmittelbar zur Verfügung stehen. Dies kann zu instabilem Fahrverhalten und einem erheblichen Verkehrsrisiko führen. DOLLAR A Erfindungsgemäß kann nun ein Erfassungssystem so im Fahrzeug installiert werden, daß eine Ermittlung und Überprüfung der Masse sowie deren Verteilung vor Fahrtantritt jederzeit möglich ist. Durch geeignete Schnittstellen kann diese Information dem Fahrer mitgeteilt werden.

Description

Die vorliegende Erfindung beschreibt ein System zur Ermittlung der Fahrzeugmasse und deren Verteilung sowie zur Aufbereitung und Verarbeitung dieser Information.

Das Fahrverhalten von Wohnmobilen, Zuggespannen und PKW mit Wohnwagen weicht erheblich von dem eines Solo-PKW ab. Unter den vielfältigen Einflußfaktoren auf das Fahrverhalten kommt dem Gesamtgewicht und der Lage des Masseschwerpunktes im Fahrzeug wahrscheinlich die größte Bedeutung zu. Beide Faktoren sind von einem Laien jedoch nur schwer zu bewerten. Ein abgefahrener oder mit zu geringem Luftdruck gefüllter Reifen ist dagegen leicht zu erkennen.

Das Leergewicht und das zulässige Gesamtgewicht eines Fahrzeuges, sowie die aus der Differenz resultierende zulässige Zuladung werden vom Fahrzeughersteller festgelegt und vom Kraftfahrt-Bundesamt im Rahmen der Allgemeinen Betriebs erlaubnis als feste Größen bestätigt. Diese Vorgaben sind im Kraftfahrzeugschein und Brief nachzulesen und für jeden Fahrzeugführer verbindlich.

Wie bereits geschildert, ist die Kontrolle des Gesamtgewichtes aber nur schwer möglich. Hierzu wäre nach Stand der Technik eine Kraftfahrzeugwaage, wie sie manche Fuhrunternehmen oder landwirtschaftliche Betriebe besitzen, erforderlich. Zu Beginn der Urlaubszeit bieten Automobilclubs (z. B. der ADAC) ebenfalls einen solchen Wiegeservice an. Trotzdem werden bei Polizei kontrollen oftmals überladene Fahrzeuge aus dem Verkehr gezogen oder es kommt gar zu einem Unfall. Eine nachgewiesene Überschreitung des zulässigen Gesamtgewichtes kann zur Reduzierung oder zum Erlöschen des Versicherungsschutzes führen.

Insbesondere bei Wohnwagen kann sich eine ungünstige Masseverteilung extrem negativ auf das Fahrverhalten des Gespannes auswirken. Die zulässige Stützlast auf die Anhängerkupplung des PKW wird vom Fahrzeughersteller vorgegeben und ist an der Deichsel des Wohnwagens auch relativ einfach zu ermitteln. Aber selbst bei Einhaltung der Stützlasttoleranzen können besonders bei großen und damit schweren Wohnwagen erhebliche Massenträgheitsmomente auftreten, wenn die Gewichtsverteilung des zugeladenen Gutes nicht optimal vorgenommen wurde. Instabiles Fahrverhalten des Gespannes ist die Folge, welches sich in Schlingern und Aufschaukeln ausdrückt. Weitere Folgen sind längere Bremswege und reduziertes Lenkvermögen. Die Gewichtsverteilung kann jedoch derzeit nicht bzw. nur mit aufwendiger externer Meßtechnik erfaßt werden.

Aufgabe der Erfindung ist es nun, die für den Fahrzeugführer wesentliche Information über Fahrzeugmasse und deren Verteilung benutzerfreundlich zu erfassen und nutzbringend aufzuarbeiten.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein im Fahrzeug integriertes Meß- und Verarbeitungssystem gelöst.

Dazu werden im Fahrzeug geeignete Sensoren bzw. Meßwert aufnehmer integriert, welche eine sich in Abhängigkeit der Auflagerkraft ändernde Größe erfassen. Eine ebenfalls im Fahrzeug integrierte Auswerteelektronik ermittelt dann aus den Meßgrößen die Fahrzeugmasse und signalisiert dem Fahrer über ein Ausgabesystem die bezüglich der Masse relevanten Informationen. Die Meßgröße kann dazu an unterschiedlichen Punkten des Radaufhängungssystems abgegriffen werden. Mittels Kennwerten läßt sich beispielsweise aus dem Winkel zwischen Achsschenkel und Fahrzeugchassis, dem Feder/Dämpferweg, der Feder/Dämpfer-Kraft, etc. auf die "Radkraft", d. h. die auf das Rad wirkende bzw. die vom Rad auf die Fahrbahn wirkende Normalkraft schließen.

In einer beispielhaften erfindungsgemäßen Ausführungsform werden die Federbeine der vier Fahrzeugräder mit Sensoren ausgerüstet, welche den Federweg oder die Auflagekraft erfassen. Eine im Fahrzeug integrierte Elektronik wertet die Signale dieser Sensoren aus und berechnet anhand gespeicherter Kenngrößen, wie beispielsweise Feder- und Dämpferkennlinien, die Fahrzeugmasse. Über eine optische Anzeigeeinheit kann nun dem Fahrer beispielsweise die Achslast und die gesamte Fahrzeugmasse angezeigt werden. Dabei kann die Elektronik optional auch eine Bewertung hinsichtlich einer kritischen Lastverteilung oder einer Überlast durchführen und dem Fahrer optisch und/oder akustisch zur Anzeige bringen. Die Bedienung erfolgt beispielsweise manuell über eine Tastatur oder es erfolgt automatisch bei Fahrtantritt noch im Stillstand eine Masseüberprüfung, ausgelöst beispielsweise durch das Betätigen des Zündschlüssels.

Die Sensorik ist vorteilhafterweise an sämtlichen relevanten Fahrzeugauflagern, beispielsweise den Feder- bzw. Dämpferelementen der vier Räder, angeordnet. In der Grundausführung der Erfindung ist dabei im Dämpfer ein Drucksensor integriert, welcher ein der Massebelastung des Dämpfers proportionales Signal an die Auswerteelektronik liefert.

Auch ist eine weitere erfindungsgemäße Ausführung des Systems mit einer Meßwerterfassung über eine Längenmessung des Federweges, beispielsweise über Dehnungsmeßstreifen, optische Abstandssensoren, Ultraschall-Abstandssensoren, widerstandsbasierende Abstandssensoren oder auch kapazitive bzw. induktive Abstandssensoren möglich. Mit diesen Sensoren kann, ggf. unter Zuhilfenahme von Kennwerten, der jeweilige Einfederungsfaktor ermittelt werden, aus dem dann wiederum die Gesamtmasse bzw. deren Verteilung berechnet werden kann. Über einen "Eichmodus" in der Auswerteelektronik kann der für den Einfederungsfaktor erforderliche Referenzwert justiert werden. Dies kann beispielsweise näherungsweise über das bekannte Leergewicht oder über die Eingabe der extern gemessenen Fahrzeugmasse, ggf. noch unter Zuladung einer Referenzmasse, erfolgen.

Aufgrund ungünstiger Fahrzeuggeometrie kann es erforderlich sein, daß der Meßwertwandler nicht unmittelbar am Meßobjekt angebracht sein kann, sondern mittels einer mechanischen, pneumatischen oder hydraulischen Übertragung an die Meßstelle angebunden werden muß.

Die Übermittlung des elektrischen Sensorsignals als Ausgangs signal vom Sensor oder Meßwertwandler kann leitungsgebunden oder drahtlos, beispielsweise über Funk- oder Infrarotstrecke, zur Auswerteelektronik übermittelt werden. Insbesondere für eine einfache Nachrüstung bietet sich die drahtlose Ausführung an.

Diese Erfindung läßt sich besonders nutzbringend in Wohn mobilen, Kleintransportern und Anhängern integrieren. Als Anzeige- und Bedieneinheit kann beispielsweise der Innenspiegel dienen, in dem zusätzlich die Auswerteelektronik integriert ist. Dies bietet den Vorteil der kostengünstigen Integration in das Fahrzeug ohne zusätzliche Ausschnitte im Armaturenbrett. Unter Anwendung von DE 196 31 409.7 kann die Anzeige so durch das Spiegelglas erfolgen, daß nur die aktiven Displaysegmente sichtbar sind und in der Spiegelfläche keine Aussparungen für das Display erforderlich sind.

Die folgenden Abbildungen erläutern beispielhafte Ausführungen des erfindungsgemäßen Systems und der dabei verwendeten Meßprinzipien.

Abb. 1 zeigt schematisch eine beispielhafte Ausführung des in das Fahrzeug 4 integrierten erfindungsgemäßen Systems mit einem Rad 2, einem Meßwertaufnehmer 1, welcher über eine Übertragungsstrecke 3 mit der Auswerteelektronik 6 kommuniziert. Über die Bedieneinheit 7 kann das System aktiviert oder die in 6 gespeicherten Kennwerte geändert werden. Die von der Auswerteelektronik 6 ermittelte Information wird dem Fahrer über die Anzeigeeinheit 4 visualisiert.

Abb. 2 zeigt schematisch eine weitere Detailausführung des erfindungsgemäßen Systems mit einem auf der drehbar über dem Lager 15 am Chassis 16 angelenkten Achse 13 befestigtem Rad 2, und einem beispielsweise als Kraft- oder Druckmeßwertaufnehmer ausgeführten Meßwertaufnehmer 11 im Dämpfer/Feder-System 12, welches über die Lager 14 und 10 an der Achse 13 und dem Chassis 16 angelenkt ist, und welcher eine in Abhängigkeit der Kraft F stehende Ausgangsgröße ermittelt.

Abb. 3 zeigt schematisch eine weitere Detailausführung des erfindungsgemäßen Systems mit einem Drehwinkel-Meßwertaufnehmer 17, welcher eine in Abhängigkeit der Kraft F_G und damit des Winkels zwischen der Achse 13 und dem Chassis 16 stehende Ausgangsgröße ermittelt.

Abb. 4 zeigt schematisch eine weitere Detailausführung des erfindungsgemäßen Systems mit einem Längen-Meßwertaufnehmer 18 im Dämpfer/Feder-System, welcher eine in Abhängigkeit der Kraft F stehende Ausgangsgröße ermittelt.

Abb. 5 zeigt schematisch eine weitere Detailausführung des erfindungsgemäßen Systems mit einem Dehnungsmeßstreifen 22 als Meßwertaufnehmer auf einem über die Lager 19 und 23 am Chassis 16 angelenkten Blattfedersystem 20, welcher eine in Abhängigkeit der Kraft F_G stehende Ausgangsgröße ermittelt.

Claims

1. Elektronisches Meßsystem für bodengebundene Fahrzeuge, wie Kraftfahrzeuge und Kraftfahrzeuganhänger, mit mindestens einem am Fahrzeug befestigten Meßwertaufnehmer zur direkten oder indirekten Bestimmung der Auflagermasse als Funktion der Fahrzeuggesamtmasse und deren Verteilung, und einer mit dem mindestens einem Meßwertaufnehmer über eine Über tragungsstrecke verbundenen Auswerteelektronik, welche mindestens eine Schnittstelle für die in der Auswerte elektronik ermittelte Ausgangsgröße aufweist.

2. Erfindungsgemäßes System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteelektronik aus von mindestens einem Meßwertaufnehmer übermittelten Größen die Gesamtmasse und/oder die Masseverteilung des Fahrzeuges ermittelt.

3. Erfindungsgemäßes System nach mindestens einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteelektronik eine optische und/oder akustische Anzeigeeinheit ansteuert, welche dem Fahrer Informationen über die Fahrzeugmasse und/oder die Verteilung der Fahrzeugmasse und/oder eine Beurteilung des Beladungszustandes hinsichtlich gesetzlicher und/oder bauartbedingter Grenzwerte übermittelt.

4. Erfindungsgemäßes System nach mindestens einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteelektronik ein Display ansteuert, welches beispielsweise im Innenrückblickspiegel integriert ist und Informationen über die durch die Auswerteelektronik ermittelte Ausgangsgröße darstellt.

5. Erfindungsgemäßes System nach mindestens einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahl der Meßwertaufnehmer mindestens der Zahl der Fahrzeugachsen entspricht.

6. Erfindungsgemäßes System nach mindestens einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Meßwertaufnehmer im oder am Dämpfer- oder Federsystem der Radaufhängung integriert ist.

7. Erfindungsgemäßes System nach mindestens einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Meßwertaufnehmer über ein Übertragungssystem, wie beispielsweise eine Infrarotstrecke, eine Hochfrequenzstrecke, oder ein mechanisches, hydraulisches oder pneumatisches System, mit der Meßstelle am Radaufhängungssystem verbunden ist.

8. Erfindungsgemäßes System nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßwertaufnehmer die Auflagerkraft des Dämpfers oder den Druck des Dämpfermediums erfaßt.

9. Erfindungsgemäßes System nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßwertaufnehmer den Federweg oder die Federkraft erfaßt.

10. Erfindungsgemäßes System nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßwertaufnehmer einen sich beim Einfedern des Rades ändernden Winkel der Radaufhängung erfaßt.

11. Erfindungsgemäßes System nach mindestens einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Meßwertaufnehmer über ein Übertragungssystem, wie beispielsweise eine Infrarotstrecke, eine Funkstrecke, oder eine elektrische oder optische Leitung, mit der Auswerteelektronik verbunden ist.

12. Erfindungsgemäßes System nach mindestens einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßwertaufnehmer ein kapazitives, induktives, optisches, piezoresistives oder ein auf dem Hall-Effekt basierendes Meßprinzip nutzt.

13. Erfindungsgemäßes System nach mindestens einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßwertaufnehmer als Dehnungsmeßstreifen auf dem Federsystem, wie beispielsweise Schraubenfeder, Gasfeder, Blattfeder, Torrsionsfeder, Gasfeder, Gummifeder oder Hydropneumatische Feder, der Radaufhängung aufgebracht ist.

14. Erfindungsgemäßes System nach mindestens einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßwertaufnehmer als Dehnungsmeßstreifen auf dem Dämpfungssystem der Radaufhängung aufgebracht ist.

15. Erfindungsgemäßes System nach mindestens einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßwerte im Fahrzeugstillstand aufgenommen werden.

16. Erfindungsgemäßes System nach mindestens einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Auswerteelektronik feste und/oder änderbare Kennwerte für die Sensoren gespeichert sind und für die Auswertung der Meßwerte genutzt werden.

17. Erfindungsgemäßes System nach mindestens einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Auswerteelektronik gespeicherten Kennwerte über ein Bediensystem, wie beispielsweise eine Tastatur, oder über eine automatische Eichfunktion mit Ermittlung bzw. Abgleich der Kennwerte aus den Meßwerten und einer der Auswerteelektronik bekannten, ggf. extern ermittelten, Referenzmasse oder Fahrzeuggesamtmasse justiert werden können.

18. Erfindungsgemäßes System nach mindestens einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteelektronik über ein Datenbussystem mit der Anzeigeeinheit und/oder mindestens einem Meßwertaufnehmer kommuniziert.

19. Erfindungsgemäßes System nach mindestens einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteelektronik Daten von einem im Fahrzeug integrierten Automatischen Niveauregulierungssystem und/oder einer automatischen Leuchtweitenregulierung benutzt oder daß die Auswerteelektronik Daten für solche Systeme bereitstellt.

20. Verwendung des durch mindestens einen der Ansprüche 1 bis 19 gekennzeichneten erfindungsgemäßen Systems, dadurch gekennzeichnet, daß das System in ein Wohnmobil und/oder Wohnwagen und/oder einen Kleintransporter und/oder einen Lastkraftwagen und/oder einen Omnibus integriert ist.