DE4332828C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Gewichtsbestimmung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Meßvorrichtung zur Gewichtsbestimmung von im wesentlichen Drei-Punkt-abgestützten Anhängern, insbesondere von Wohnwagen.

Bei einem bekannten Verfahren zur Gewichtsbestimmung von z. B. Wohnwagen wird mit Hilfe einer Einzelmessung das Gesamtgewicht des Wohnwagens bestimmt. Dabei wird der zu messende Wohnwagen auf einer befahrbaren, großdimensionierten Meßvorrichtung plaziert. Dieses Verfahren hat jedoch deutliche Nachteile. So kann nur das Gesamtgewicht des Wohnwagens bestimmt werden. Die Verteilung der Last auf die einzelnen Räder des Anhängers bzw. Wohnwagens wie auch die auf die Anhängerkupplung wirkende Last kann mit diesem bekannten Verfahren nicht ermittelt werden. Die Kenntnis der Verteilung der auf die einzelnen Abstütz­ punkte des Anhängers wirkenden Lasten ist jedoch äußerst wichtig für die Beurteilung des Fahrverhaltens bzw. der Fahrsicherheit des Anhängers.

Zur Überwindung dieser Nachteile ist dem Stand der Technik bereits ein erster Lösungsweg entnehmbar. Dabei werden die an einem Anhänger auftretenden Einzellasten mittels statischer Druckaufnehmer gemessen. Diese bekannte Methode hat jedoch den Nachteil, daß die notwendige direkte Umwandlung der auftreten­ den Druckkräfte in Gewichtsangaben teure und äußerst störan­ fällige Meßvorrichtungen erfordert. Hierzu kann auf die US- Patentschrift 4 793 429 verwiesen werden, in der eine dyna­ mische Waage für Lastwagen beschrieben wird. Die Lastwagen brauchen nach der dazu vorbeschriebenen Technik nicht mehr auf der Waage anzuhalten, sondern überfahren die Waage. Der von den Rädern aufgenommene Druck wird von einem Druckaufnehmer gemessen, der aus zwei Elektroden besteht und der ein Piezo­ element sein kann. Die US 4 793 429 beschreibt eine Waage, die zwar tragbar ist, jedoch über keine kompakten Maße verfügt. Aus der dortigen Fig. 2 geht hervor, daß die Waage eine Straße 9 komplett überspannt. Die dort beschriebene Waage ist für eine Wiegestation mit fester Installation gedacht oder wird zur Ermittlung eines Übergewichts über eine Fahrbahn gelegt.

Aus der GB 21 78 179 ist eine Meßvorrichtung für statische Messungen bekannt, wobei als Meßzellen Halbleiterdehnungs­ meßstreifen verwendet werden, die dann über ein Wheatstone'sche Brücke ausgewertet werden. Zur Bestimmung eines Gewichts muß über eine elektrische Verbindungsbox und einen Anschlußsockel ein geeigneter externer Widerstandmeß­ schaltkreis angeschlossen werden.

Die EP 05 02 803 A1 beschreibt die Verwendung von Piezoaufnehmern zur Gewichtsbestimmung von Fahrzeugen, wobei sich diese Piezoaufnehmer (siehe dortige Fig. 1a bis 1e) über die komplette Fahrbahnbreite erstrecken. Mit Hilfe der dort beschriebenen Wiegevorrichtung kann eine automatische Gewichtsüberwachung von Fahrzeugen durchgeführt werden.

Aus der US 49 79 581 ist eine Waage bekannt, bei der zur Bestimmung des Gewichts eines Fahrzeugs ein Paar derartiger Waagen von einander beabstandet angeordnet wird. Zur Bestimmung des Gewichts muß das Fahrzeug auf die Waagen­ plattform, und zwar jeweils eine Achse zu einer Zeit, platziert werden.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur Ge­ wichtsbestimmung von im wesentlichen drei-Punkt-abgestützten Anhängern, insbesondere von Wohnwagen oder dergleichen bereit­ zustellen, welches auch einer Einzelperson die Ermittlung aller auftretenden Einzellasten, sowie des Gesamtgewichts ermöglicht und kostengünstig zu realisieren ist.

Weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Meßvorrichtung für das erfindungsgemäße Verfahren bereitzustellen, die kosten­ günstig und im wesentlichen störunanfällig ist.

Zur Lösung dieser Aufgaben dienen die Merkmale der unabhängi­ gen Ansprüche.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden vorteilhafterweise zwei Piezoelemente als dynamisch wirkende Meßelemente verwen­ det, so daß auf die Verwendung von teuren und störanfälligen Meßvorrichtungen verzichtet werden kann. Die Spannung wird in eine elektrische Ladung umgewandelt.

Vorteilhafterweise wird das Gesamtgewicht des zu messenden Anhängers aus mehreren Einzelmessungen ermittelt, wodurch man eine eventuell vorhandene ungleichmäßige Beladung des An­ hängers ermitteln und somit das optimale Fahrverhalten des Anhängers wieder herstellen kann. Durch die handliche und tragbare Ausführung der erfindungsgemäßen Meßvorrichtung ist es zudem jedermann zu jederzeit und an jedem Ort möglich, das Gesamtgewicht und die Gewichtsverteilung des Anhängers zu ermitteln. Insbesondere können so vorgegebenen gesetzliche Regelungen bezüglich der Maximalbelastung von z. B. Anhänger­ kupplungen jederzeit überprüft und entsprechend befolgt werden. Die neue Waage ermöglicht eine 3-Punkt-Messung und ist insbesondere für Wohnwagen mit und ohne Doppelachse sowie für Wohnmobile konzipiert.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispieles.

Es zeigen

Fig. 1 ein schematisches Ablaufschaubild des erfindungsgemäßen Verfahrens;

Fig. 2 eine schematische Aufsichtszeichnung der erfindungs­ gemäßen Meßvorrichtung; und

Fig. 3 ein schematisch dargestelltes Schaltbild der erfin­ dungsgemäßen Meßvorrichtung.

Fig. 1 zeigt ein schematisches Ablaufschaubild des erfin­ dungsgemäßen Verfahrens. Dabei wird in einem ersten erfin­ dungsgemäßen Verfahrensschritt (a) die von einem ersten Rad bzw. Radpaar des Anhängers ausgehende Last durch Überfahren der Meßvorrichtung 10 mit dem ersten Rad bzw. Radpaar gemes­ sen, wobei die Meßvorrichtung 10 mit einem dynamisch wirkenden Meßelement 12 und einer Aufnahmeelektronik 14 eine erste Spannungsdifferenz feststellt, die mit Hilfe eines Prozessors 16 in eine Gewichtsangabe umgerechnet und gespeichert wird.

Das Meßelement 12 besteht dabei aus einem piezoelektrischen Material. Da die Ladung, die von einem derartigen piezo­ elektrischen Element abgegeben wird, sehr gering ist, muß die Aufnahmeelektronik 14 einen hohen Innenwiderstand haben und thermisch stabil sein. In einer besonders bevorzugten Aus­ führungsform gewährleistet das piezo-elektrische Meßelement die thermische Stabilität. Ein der Aufnahmeelektronik nach­ geschaltetes Regelelement 20 sorgt mit einer aktiven Regelung für den konstant hohen Innenwiderstand und hält gleichzeitig die von der Aufnahmeelektronik abgegebene Spannung im Ruhe­ zustand auf 0 Volt. Bei der Messung wird das Regelelement 20 mittels des Prozessors 16 entsprechend den Anforderungen aktiviert bzw. deaktiviert.

In einem zweiten erfindungsgemäßen Verfahrensschritt (b) wird die von einem zweiten Rad bzw. Radpaar des Anhängers ausgehen­ de Last durch Überfahren der Meßvorrichtung 10 mit dem zweiten Rad bzw. Radpaar gemessen, wobei die Meßvorrichtung 10 mit dem dynamisch wirkenden Element 12 und der Aufnahmeelektronik 14 eine zweite Spannungsdifferenz feststellt, die mit Hilfe des Prozessors 16 in eine Gewichtsangabe umgerechnet und ge­ speichert wird.

In einem sich den Verfahrensschritten (a) und (b) anschlies­ senden erfindungsgemäßen Verfahrensschritt (c) wird die von einer Anhängerkupplung ausgehende Last durch Auflegen und an­ schließenden Entfernen der Anhängerkupplung auf bzw. von der Meßvorrichtung 10 gemessen, wobei die Meßvorrichtung 10 mit dem dynamisch wirkenden Meßelement 12 und der Aufnahme­ elektronik 14 eine dritte Spannungsdifferenz feststellt, die mit Hilfe des Prozessors 16 in eine Gewichtsangabe umgerechnet und gespeichert wird.

Nach Ausführen der Verfahrensschritte (a) bis (c) werden in einem weiteren erfindungsgemäßen Verfahrensschritt (d) die Einzelmessungen mittels des Prozessors 16 addiert. Die so er­ folgte Gewichtsbestimmung wird in dem abschließenden erfin­ dungsgemäßen Verfahrensschritt (e) mit Hilfe einer Anzeige­ vorrichtung 18 angezeigt.

Jeder, der in den Verfahrensschritten (a) bis (c) ermittelten und gespeicherten Meßwerte ist einzeln in der Anzeigevorrich­ tung 18 abrufbar.

In Fig. 2 ist die erfindungsgemäße Meßvorrichtung 10 zur Ge­ wichtsbestimmung von Drei-Punkt-abgestützten Anhängern, insbe­ sondere von Wohnwagen, in einer schematischen Aufsichts­ zeichnung dargestellt. Die Meßvorrichtung 10 umfaßt ein Meß­ element 12, welches ungefähr mittig auf dem von den Rädern bzw. Radpaaren des zu messenden Anhängers überfahrenden Teiles der Meßvorrichtung 10 angeordnet ist. Dieser zu überfahrende Abschnitt wird in dem Ausführungsbeispiel durch mehrere lamel­ lenartige Teilabschnitte 32, gebildet, die in der Aufsicht das Profil eines Autoreifens nachbilden und somit die Überfahr­ richtung quer zur Längsstreckung der Meßvorrichtung 10 vor­ geben. An der den Teilabschnitten 32 gegenüberliegenden Seite der Meßvorrichtung 10 ist eine Anzeigevorrichtung 18 zur An­ zeige der ermittelten Teil- und Gesamtgewichte des Anhängers angeordnet. Die Anzeigevorrichtung 18 besteht dabei aus einem LCD-Fenster, welches eine digitale Anzeige der Meßwerte erlaubt. Des weiteren weist dieser Teil der Meßvorrichtung 10 eine Schemazeichnung der zu messenden Drei-Punkt-gestützten Anhänger auf, wobei die zu messenden Abstützpunkte durch Leuchtdioden 34 dargestellt sind. Die Leuchtdioden 34 bestimmen durch die Reihenfolge ihres jeweiligen Aufleuchtens die Reihenfolge der Gewichtsbestimmung. In der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform weist die Meßvorrichtung drei Bedienungsvorrichtungen 26, 28 und 30 auf, wobei die Be­ dienungsvorrichtung 26 zum Ein- und Ausschalten des Gerätes dient, die Bedienungsvorrichtung 28 zum Weiterschalten eines Meßvorgangs zum nächsten bzw. zum Abrufen der einzelnen Meßwerte und die Bedienungsvorrichtung 30 zur Anzeige des Gesamtgewichtes in der Anzeigevorrichtung 18 dient. Die Bedienungsvorrichtungen 26, 28, 30 können dabei als Schalter oder Knopftasten ausgebildet sein.

Die Meßvorrichtung 10 ist derart dimensioniert, daß sie trag­ bar ist. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel beträgt die Länge der Meßvorrichtung 10 300 mm, bei einer Breite von 65 mm und einer Höhe von 15 mm. Dadurch ist gleichzeitig gewähr­ leistet, daß die Meßvorrichtung 10 von dem zu messenden Anhänger ohne Probleme überfahren werden kann.

In Fig. 3 ist ein schematisches Schaltbild der erfindungs­ gemäßen Meßvorrichtung 10 dargestellt. Die Meßvorrichtung 10 weist dabei mindestens eine Aufnahmeelektronik 14 zur Um­ setzung der von mindestens einem dynamisch wirkenden Meß­ element 12 abgebenen elektrischen Ladung in Spannung, mindestens ein der Aufnahmeelektronik 14 nachgeschaltetes Regelelement 20 zur Erhöhung des Eingangswiderstandes und zur Nivellierung der von der Aufnahmeelektronik 14 umgesetzten Spannung und einen Prozessor 16 zur Steuerung des Regel­ elementes 20 auf. Das Meßelement 12 besteht aus piezo­ elektrischem Material. Der Prozessor 16 dient neben der Steuerung des Regelelementes 20 zur Speicherung und Addition der von dem Meßelement 12 und der Aufnahmeelektronik 14 festgestellten Meßwerte, die mit Hilfe des Prozessors 16 gleichzeitig in eine Gewichtsangabe umgerechnet werden. Der Prozessor 16 weist weiterhin eine Temperaturmeßvorrichtung 22 auf. Durch diese Temperaturmessung kann der Prozessor einen Ausgleich der thermischen Abhängigkeit des Meßelementes 12 durchführen, wodurch eine temperaturunabhängige Gewichtsmes­ sung ermöglicht wird. Des weiteren ist der Prozessor 16 mit einer Anzeigevorrichtung 18 verbunden, in der die Einzelmeß­ werte wie auch das Gesamtergebnis der Gewichtsbestimmung angezeigt werden. Über eine Tastatur 26, 28, 30 wird die Meßvorrichtung 10 ein- bzw. ausgeschaltet und die einzelnen unterschiedlichen Funktionsmöglichkeiten des Prozessors gesteuert.

Das Gerät gemäß der bevorzugten Ausführungsform ist batterie­ betrieben. Es genügen Batterien mit einer Spannung von 1,5 V vom Typ AAA. Das Gerät überwacht die Spannung der Batterien und zeigt an, wann die Spannung der Batterien nicht ausreicht.

Das Gerät hat einen Ein- und Ausschalter. Außerdem schaltet das Gerät automatisch nach 5 Minuten aus, wenn es nicht ge­ braucht wird.

Nach dem Einschalten leuchtet das Symbol für das Wiegen des rechten Rades auf. Die Waage wird vor das rechte Rad winklig zum Rad in Fahrtrichtung gelegt, so daß das Display außen sichtbar bleibt. Der Fahrer fährt so langsam als möglich mit dem Wohn­ wagen über das Waagegerät. Je langsamer gefahren wird, umso genauer ist die Messung. Das Meßresultat wird gespeichert und es leuchtet das Symbol für das Rad links auf.

Die Messung wird für das linke Rad wiederholt und das Ergebnis ist auf dem Display lesbar. Anschließend leuchtet das Symbol für das Wiegen des Deichsel auf. Das Deichselrad wird auf einen Markierungspunkt aufgesetzt und nach einigen Sekunden erscheint das ge­ speicherte Gewicht im Display. Sobald ein Symbol für das Deichselrad im Display wieder aufblinkt, kann das Rad von der Waage genommen werden.

Claims (6)

1. Verfahren zur Bestimmung des Gewichts von Drei-Punkt­ abgestützten Anhängern, insbesondere von Wohnwagen, und zur Bestimmung der Gewichtsverteilung, insbesondere von ein- und zweiachsigen Anhängern sowie Wohnmobilen, folgende Schritte umfassend:

• a) Messen der von einem ersten Rad bzw. Radpaar des An­ hängers ausgehenden Last durch Überfahren einer Meßvor­ richtung (10) mit dem ersten Rad bzw. Radpaar, wobei die Meßvorrichtung (10) mit mindestens einem dynamisch wir­ kenden Meßelement (12) und einer Aufnahmeelektronik (14) eine erste Spannungsdifferenz feststellt, die mit Hilfe eines Prozessors (16) in eine Gewichtsangabe umgerechnet und gespeichert wird;
• b) Messen der von einem zweiten Rad bzw. Radpaar des Anhän­ gers ausgehenden Last durch Überfahren der Meßvorrichtung (10) mit dem zweiten Rad bzw. Radpaar, wobei die Meß­ vorrichtung (10) mit dem mindestens einen dynamisch wir­ kenden Meßelement (12) und der Aufnahmeelektronik (14) eine zweite Spannungsdifferenz feststellt, die mit Hilfe des Prozessors (16) in eine Gewichtsangabe umgerechnet und gespeichert wird;
• c) Messen der von der Anhängerkupplung ausgehenden Last durch Auflegen und anschließendes Entfernen der Anhänger­ kupplung auf bzw. von dem Meßelement (12), wobei die Meß­ vorrichtung (10) mit dem dynamisch wirkenden Meßelement (12) und der Aufnahmeelektronik (14) eine dritte Spannungs­ differenz feststellt, die mit Hilfe des Prozessors (16) in eine Gewichtsangabe umgerechnet und gespeichert wird;
• d) Addieren der Einzelmessungen mittels des Prozessors (16) und
• e) Anzeigen der Ergebnisse der Einzelmessungen und/oder des Gesamtgewichts mit Hilfe einer Anzeigevorrichtung (18).

2. Meßvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßvorrichtung (10) tragbar ist und mindestens eine Aufnahmeelektronik (14) und einen Prozessor (16) zur Wei­ terverarbeitung des von mindestens einem dynamisch wirken­ den Meßelement (12) abgegebenen elektrischen Signals und mindestens ein der Aufnahmeelektronik nachgeschaltetes aktives Regelelement (20) zur Regelung des Eingangswider­ standes und zur Nivellierung des von der Aufnahmeelektronik (14) verarbeiteten Signals aufweist, wobei der Prozessor (16) das Regelelement (20) steuert und die Meßvorrichtung aus mindestens einer Batterie gespeist wird, wobei das Meß­ element (12), die Aufnahmeelektronik (14), der Prozessor (16), die Batterie und die Anzeigevorrichtung (18) in einem Gehäuse angeordnet sind.

3. Meßvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßelement (12) aus piezoelektrischem Material be­ steht.

4. Meßvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßelement (12) aus zwei piezoelektrischen Ele­ menten besteht.

5. Meßvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Prozessor (16) eine Temperaturmeßvorrichtung (22) aufweist.

6. Meßvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5 dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigevorrichtung (18) aus einer LCD-Anzeige besteht.