DE60120628T2

DE60120628T2 - Beladungsschätzer

Info

Publication number: DE60120628T2
Application number: DE60120628T
Authority: DE
Inventors: Marcus Rothoff
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2001-01-29
Filing date: 2001-01-29
Publication date: 2006-12-28
Anticipated expiration: 2021-01-30
Also published as: EP1226986A1; EP1226986B1; US6591677B2; DE60120628D1; US20020144543A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Abtastsystem und ein Verfahren zum Abschätzen der Beladung und Höhe eines Fahrzeugs.
Es gibt verschiedene Arten von herkömmlichen Höhen-Abschätzvorrichtungen für Fahrzeuge, die gegenwärtig verwendet werden, um die Steuerung der Wagenaufhängung eines Fahrzeugs und so den Fahrkomfort zu verbessern. Eine Abschätzvorrichtung, die vorzugsweise zwischen einem gefederten und einem ungefederten Teil eines Fahrzeugs verbunden ist, einen drehbaren Arm besitzt mit Positionsmessfühlern. Abhängig von der Beladung des Fahrzeugs wird der verbundene drehbare Arm der eingebauten Abschätzvorrichtung eine bestimmte Position für einen gegebenen Abstand annehmen und der Abstand, der durch die Abschätzvorrichtung des Stands der Technik erfasst wird, wird erhöht oder verringert werden. Dieser abgeschätzte Abstand könnte als Eingangsdaten für fortgeschrittene Radaufhängungssteuerungssysteme und dergleichen verwendet werden.
Die Position zwischen z.B. dem Körper und der Radaufhängung eines Fahrzeugs, wo die Abschätzvorrichtung vorzugsweise platziert wird, erfährt grobe Bedingungen, insbesondere während des Fahrens in Schlamm, Schnee, Eis etc. und auch mechanischer Abrieb. Die Höhen- Abschätzvorrichtung der vorstehend beschriebenen Art ist auf diese Arten von Bedingungen aufgrund der Tatsache empfindlich, dass der drehbare Arm voll von diesen Bedingungen geschützt werden kann. Dies kann natürlich die Funktionalität des drehbaren Arms und der Messfühler, insbesondere bei schwierigen Bedingungen beeinträchtigen.
Ein anderer Punkt bei der vorstehend beschriebenen Höhen-Abschätzvorrichtung ist, dass es schwierig ist, die Vorrichtung in Bezug auf andere Höhen-Abschätzvorrichtungen des Fahrzeugs einzubauen und zu kalibrieren. Nicht nur ist die Position zwischen dem Körper und der Radaufhängung schwierig für einen Mechaniker während der Herstellung des Fahrzeugs zur erreichen, sondern es ist auch schwierig, die Präzision des Systems während der Verwendung des Fahrzeugs aufgrund der Empfindlichkeit des Arms gegenüber äußerem Einfluss beizubehalten.
Ein Lasterfassungssystem in einer Flugzeuglandeausrüstung, die zwei Beschleunigungsmessgeräte verwendet, ist aus US-A-4 312 204 bekannt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein zuverlässiges System bereitzustellen, das die vorstehende Punkte überwindet, und es ermöglicht, ein Erfassungssystem zum Abschätzen der Beladung und Höhe eines Fahrzeugs bereitzustellen. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein genaues und präzises Verfahren zum Abschätzen der Beladung und Höhe eines Fahrzeugs bereitzustellen.
Es ist eine weitere Aufgabe, ein Erfassungssystem bereitzustellen, das leicht in ein Fahrzeug einzubauen ist und schwierigen Bedingungen widerstehen kann.
Diese und andere Aufgaben werden durch ein System gemäß Anspruch 1 erreicht. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden in den abhängigen Ansprüchen definiert.
Gemäß der Erfindung wird ein Nachweissystem zum Nachweisen der Beladung eines Fahrzeugs bereit gestellt, wobei das Nachweissystem mit einem Feder- und Dämpfungssystem des Fahrzeugs verbunden ist, und wenigstens ein Beschleunigungsmessgerät in einer ersten Position umfasst und einer vordefinierten Richtung auf dem Fahrzeug angeordnet ist, Beschleunigung der Schwerkraft in der vordefinierten Richtung als ein Referenzwert für das Beschleunigungsmessgerät verwendet wird, wobei das Beschleunigungsmessgerät feststehend in Bezug auf eine Nabe eines Fahrzeugs angebracht ist und die Änderung des Sturzes und/oder Nachlaufs nachgewiesen wird und das Beschleunigungsmessgerät angeordnet wird, um die Abweichung der vertikalen Beschleunigung, die auf eine Winkelversetzung des Beschleunigungsmessgeräts von der ersten Position relativ zu dem Referenzwert gehört, nachzuweisen, wobei die Abweichung sich auf die Beladung des Fahrzeugs bezieht.
Das System stellt ein Belastungsnachweissystem bereit, das wenigstens ein Beschleunigungsmessgerät umfasst, das leicht einzubauen ist. Die erste Position und Richtung des Beschleunigungsmessgeräts auf dem Fahrzeug kann zweckmäßig nach dem Einbau unter Verwendung der Beschleunigung der Schwerkraft als Referenzwert eingerichtet werden. Ferner benötigt das Beschleunigungsmessgerät keine äußeren beweglichen Teile und kann in einer Abdeckung eingepasst werden. Die Abdeckung ist vorzugsweise einer gewünschten Position auf dem Fahrzeug angepasst.
In einer Ausführungsform der Erfindung bezieht sich die nachgewiesene Änderung in der vertikalen Beschleunigung relativ zu der ersten Position auf eine Winkelversetzung des Beschleunigungsmessgeräts von der ersten Position, relativ zu einem Punkt, der durch die Versetzung eines Fahrzeugs aufgrund der aktuellen Last verursacht wird.
Diese Anordnung stellt eine Möglichkeit zum Nachweisen der Last oder Höhe eines Fahrzeugs bereit, in dem Zusammenhang wie die Belastung den Winkel eines gefederten Teils des Fahrzeugs beeinflusst, verwendet wird. Vorzugsweise ist das Beschleunigungsmessgerät feststehend in Bezug auf eine Nabe des Fahrzeugs angeordnet und die Änderung des Sturzes und/oder Nachlaufs wird nachgewiesen. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Beschleunigungsmessgerät auf einen Schaft einer Spindel eingebaut. Abhängig von der Art des Schaftes können die Sturzablesungen berücksichtigt werden. In einer alternativen Ausführungsform ist das Beschleunigungsmessgerät auf einem Schaft angeordnet, wo die Nachlaufablesungen berücksichtigt werden. Es sei angemerkt, dass ein Beschleunigungsmessgerät des erfindungsgemäßen Belastungsnachweissystems, das bei jedem Rad eines Fahrzeugs platziert ist, eine viel genauere Ablesung der Belastung, welche jedem Rad zukommt, gewährleistet.
Vorzugsweise ist das Beschleunigungsmessgerät ein kapazitives Beschleunigungsmessgerät, das es ermöglicht, statische genau so wie die dynamische Beladung des Fahrzeugs nachzuweisen. Das Belastungsnachweissystem kann auch zur Bestimmung des dynamischen Sturzes auf einem Fahrzeugreifen verwendet werden, die durchgeführt wird, während der Reifen sich entlang einer tatsächlichen Straßenoberfläche bewegt und auf ein tatsächliches Fahrzeug derart montiert ist, auf welchem das Rad verwendet werden wird, welche Daten dann verwenden werden können, um verschiedene Modifikationen und Änderungen auf einen Reifen in einer Testanlage zu testen, um ein optimales Reifendesign für ein bestimmtes Fahrzeug zu erreichen.
In einer weiter bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Nachweissystem mit einem System für Niveaudetektoren, die auf dem Fahrzeugkörper angeordnet sind, verbunden. Diese Anordnung ermöglicht es, einzurichten, wie das Fahrzeug relativ zu der normalen horizontalen Ebene positioniert ist, so dass z.B. die Effekte eines Rads auf das Einschlagen oder wobei das Fahrzeug auf einer steilen Steigung nicht zu Fehlkalkulationen der Lastverteilung des Fahrzeugs führt.
Das Nachweissystem ist vorzugsweise mit einer Störungseinheit verbunden, um das Feder- und Dämpfverhalten des Fahrzeugs zu steuern. Zu diesem Zweck ist das Nachweissystem gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung mit einem Feder- und Dämpfsystem des Fahrzeugs verbunden. Diese Anordnung ermöglicht es, den Straßenfreistand nachzuweisen. In Situationen wo der Freistand aufgrund von z.B. schwerer beladener Last unzureichend ist oder der Tatsache, dass das Fahrzeug einen ungleichförmigen Punkt auf der Straße durchfährt, kann das Feder- und Dämpfsystem des Fahrzeugs aktiviert werden, um Schaden zu verhindern.
Diese Aufgaben und Vorteile sind ferner durch das Verfahren der vorliegenden Erfindung zum Nachweisen der Last eines Fahrzeugs erreicht, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Anordnen wenigstens eines Beschleunigungsmessgeräts in einer ersten Position und einer vordefinierten Richtung auf dem Fahrzeug, Verbinden des Nachweissystems mit einer Steuerungseinheit und einem Feder- und Dämpfsystem des Fahrzeugs, um das Feder- und Dämpfverhalten des Fahrzeugs zu steuern, wobei die Schwerkraftbeschleunigung in der vordefinierten Richtung als ein Referenzwert für das Beschleunigungsmessgerät verwendet wird, und wobei das Beschleunigungsmessgerät zum Nachweisen einer Winkelversetzung der vertikalen Richtung relativ zu dem Referenzwert verwendet wird, wobei die Abweichung sich auf die Last des Fahrzeugs bezieht und ferner den Schritt des Nachweisens der Änderung des Sturzes und/oder des Nachlaufs mittels des Beschleunigungsmessgeräts umfasst.
In einer weiter bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das Verfahren den Schritt des Kombinierens des Nachweissystems einem System von Fahrzeugkörperniveaunachweisvorrichtungen zum Identifizieren eines Referenzniveaus, aus welchen die Abweichung abhängig von der tatsächlichen Beladung des Fahrzeugs durch das Nachweissystem identifiziert werden kann. Dieses Verfahren ermöglicht es, einzurichten, wie das Fahrzeug relativ zu der normalen horizontalen Ebene positioniert wird, so dass z.B. die Effekte eines Rads auf das Einschlagen oder wobei das Fahrzeug auf einer steilen Steigung geparkt wird, nicht zum fehlerhaften Nachweisen der Lastverteilung des Fahrzeugs durch die Beschleunigungsmessvorrichtungen führt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Eine gegenwärtig bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun in größerem Detail beschrieben, anhand der begleitenden Zeichnungen.
1 ist eine explodierte perspektivische Ansicht eines Fahrzeugs mit einem Lastnachweissystem gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung.
2 ist eine schematische Teilansicht, die den Effekt von unterschiedlicher Last auf den Sturz veranschaulicht, einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
3 ist eine explodierte perspektivische Ansicht eines Fahrzeugs mit einem Lastnachweissystem gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
Die Ausführungsformen der Erfindung, welche im Folgenden beschrieben werden, beziehen sich auf ein Lastabschätzsystem für ein Fahrzeug. Bezugnehmen nun auf 1 und 2, in welchen ein Fahrzeug, das mit der erfindungsgemäßen Lastabschätzvorrichtung ausgestattet ist, gezeigt wird. Das Nachweissystem umfasst eine Beschleunigungsmessvorrichtung 5, die auf dem Fahrzeug 1 angeordnet ist, in welcher die Beschleunigung der Schwerkraft in einer ersten Position als ein Referenzwert der Beschleunigungsmessvorrichtung 5 verwenden werden kann. Die Beschleunigungsmessvorrichtung 5 ist feststehend in Bezug auf eine Nabe 3 zum Nachweisen einer Abweichung der vertikalen Beschleunigung relativ zu der ersten Position angeordnet. Die Abweichung bezieht sich auf die Belastung des Fahrzeugs 1. Außerdem gibt es eine Beschleunigungsmessvorrichtung, die feststehend in Bezug auf eine Nabe 3 von jedem Rad 2 des Fahrzeugs 1 angeordnet ist.
Eine Beschleunigungsmessvorrichtung, die stationär angeordnet ist, wobei deren empfindliche Achse vertikal ausgerichtet ist, wird ein Ausgangssignal ausgeben, das einem g entspricht, oder 9,8 m/s² (32,2 ft/s²), wobei angenommen wird, dass diese auf statische Beschleunigungseingangswerte reagiert. Wenn dieses Beschleunigungsmessvorrichtung um 90 Grad rotiert wird und stationär mit deren empfindlichen Achse, die parallel zu der Oberfläche der Erde ausgerichtet ist, stehen gelassen wird, wird diese ein Ausgangssignal produzieren, das Null g entspricht.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird eine kapazitive Beschleunigungsmessvorrichtung verwendet, da diese den Vorteil des Reagierens auf sowohl statische als auch dynamische Beschleunigungseingangswerte besitzt. Die Abfahrtfrequenz ?? während dem Antrieb beträgt vorzugsweise zwischen 400 und 500 Hz. Während dem Fahren könnte die vertikale Beschleunigung die durch das Nachweissystem gemessen wird, eine ganze Menge von g abweichen, und warum die Empfindlichkeit der Beschleunigungsmessvorrichtung vorzugsweise um so mehr abweicht, desto mehr die Beschleunigung von einem g abweicht.
Wenn das Herunterbelasten des Fahrzeugs in dem Stillstand gemessen wird, besitzt die Beschleunigungsmessvorrichtung 5 eine Genauigkeit in dem Bereich um ein g herum, wo eine Abweichung von 1 mm nachweisbar ist. Die Messwertsammelfrequenz der Beschleunigung während dem Stillstand kann signifikant geringer als während dem Fahren sein.
Das Nachweissystem ist mit einer Steuerungseinheit 8 verbunden, in welcher die gesammelten Daten verarbeitet werden, um Eingangsdaten für andere Steuerungsfunktionen in dem Fahrzeug 1 bereitzustellen. Eine der Funktionen ist es, dass Feder- und Dämpfverhalten des Fahrzeugs 1 zu steuern.
Das Verfahren umfasst die Schritte des Anordnens bei mindestens einer Beschleunigungsmessvorrichtung 5 in einer ersten Position und in einer vordefinierten Richtung, vorzugsweise auf der Nabe 3 eines Rads 4 des Fahrzeugs 1. Die Schwerkraftbeschleunigung in der vordefinierten Richtung wird als ein Referenzwert für die Beschleunigungsmessvorrichtung 5 verwendet. Wenn aber aufgrund einer Änderung der Belastung des Fahrzeugs geändert wird, wird diese Änderung durch die Beschleunigungsmessvorrichtung als eine Änderung in der vertikalen Beschleunigung relativ zu dem Referenzwert nachgewiesen.
In einer alternativen Ausführungsform der Erfindung kann die Änderung in der vertikalen Beschleunigung als eine Änderung im Sturz oder eine Kombination von Sturz oder Nachlauf nachgewiesen werden. Die vorstehend beschriebene Änderung relativ zu dem ersten Referenzwert wird durch die Versetzung der Fahrzeughöhe aufgrund des Stoßes der Beladung vorzugsweise auf den Sturz verursacht. Ein Beispiel für die Änderung des Sturzes wird in 2 angegeben.
Bezugnehmend auf 3 wird eine weitere bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bereit gestellt, wobei ein System von Niveaunachweisvorrichtungen 6 auf dem Fahrzeugkörper angeordnet ist. Vorzugsweise gibt es wenigstens drei Niveaunachweisvorrichtungen, um eine Referenzebene 12 des Körpers des Fahrzeugs nachzuweisen. Diese Referenzebene 12 wird dann als ein Referenzniveau 12 verwendet, von welchem die Abweichung abhängig von der gegenwärtigen Beladung des Fahrzeugs durch das Nachweissystem identifiziert wird.
Die vorliegende Erfindung sollte nicht auf das vorstehend beschriebene bevorzugte Verfahren und Ausführungsformen begrenzt betrachtet werden, sondern beinhaltet vielmehr alle möglichen Variationen, die durch den Umfang abgedeckt sind, die durch die angefügten Ansprüche definiert sind.
Es wird so gewürdigt, dass das Nachweissystem auf viele unterschiedliche Arten entworfen werden kann, wobei Hoch- und Tiefpassfiltertechniken und verschiedene Arten von Verarbeitungsausrüstung verwendet wird, um ein zweckmäßiges Verfahren bereitzustellen, um die Höhe, das Feder- und Dämpfverhalten des Fahrzeugs zu steuern. Die Steuerungseinheit kann z.B. eine Verarbeitungseinheit oder ein Computer sein.
Die exakte Gestalt, Größe und Position auf dem Fahrzeug von den Beschleunigungsmessvorrichtungen kann auch modifiziert werden, genau so wie die Art der Beschleunigungsmessvorrichtung, um spezifische Anforderungen zu erfüllen und sind in dem vorstehenden nur als Leitlinie angegeben. Das Nachweissystem soll für alle Arten von Fahrzeugen, wie etwa Lastfahrzeugen, Lastwagen, Panzer, etc., beabsichtigt sein und ist nicht auf ein Auto, wie in 1 gezeigt, begrenzt.

Claims

Nachweissystem für den Nachweis der Belastung eines Fahrzeuges (1), wobei das Nachweissystem mit einer Feder und einem Dämpfersystem des Fahrzeugs (1) verbunden ist und mindestens einen Beschleunigungsmesser (5) in einer ersten Lage umfasst und in einer vorgegebenen Richtung am Fahrzeug (1) eingerichtet ist, wobei die Schwerebeschleunigung in der vorgegebenen Richtung als ein Referenzwert für den Beschleunigungsmesser (5) verwendet wird, wobei der Beschleunigungsmesser feststehend mit Bezug auf eine Nabe des Fahrzeugs angebracht ist und die Veränderung des Sturzes und/oder Nachlaufs nachgewiesen wird, und der Beschleunigungsmesser eingerichtet ist für den Nachweis der Abweichung der Vertikalbeschleunigung bedingt durch einen Winkelversatz des Beschleunigungsmessers (5) aus der ersten Lage bezüglich des Referenzwertes, welcher durch die Verlagerung des Fahrzeugs (1) als Folge der tatsächlichen Belastung verursacht wird.
Nachweissystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Beschleunigungsmesser (5) feststehend mit Bezug auf eine Nabe (3) eines jeden Rades (2) des Fahrzeugs (1) angebracht ist.
Nachweissystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Nachweissystem mit einem System von Höhenstandsdetektoren (6) verbunden ist, die am Fahrzeugkörper angebracht sind.
Nachweissystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Beschleunigungsmesser (5) eingerichtet ist, die dynamische Belastung des Fahrzeugs (1) nachzuweisen.
Nachweissystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei, wobei der Beschleunigungsmesser (5) ein kapazitiver Beschleunigungsmesser (5) ist.
Nachweissystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Beschleunigungsmesser (5) eingerichtet ist, die statische Belastung des Fahrzeugs (1) nachzuweisen.
Nachweissystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Nachweissystem mit einer Steuereinheit verbunden ist, um das Federungs- und Dämpfungsverhalten des Fahrzeugs (1) zu steuern.
Verfahren zum Nachweis der Belastung eines Fahrzeugs (1), wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Anordnen mindestens eines Beschleunigungsmessers (5) am Fahrzeug (1) in einer ersten Lage und in einer vorgegebenen Richtung, Verbinden des Nachweissystems mit einer Steuereinheit und einem Feder- und Dämpfersystem des Fahrzeugs (1), um das Federungs- und Dämpfungsverhalten des Fahrzeugs (1) zu steuern, Verwenden der Schwerebeschleunigung in der vorgegebenen Richtung als einen Referenzwert für den Beschleunigungsmesser (5) und Verwenden des Beschleunigungsmessers (5) für den Nachweis eines Winkelversatzes des Beschleunigungsmessers (5) der Vertikalbeschleunigung mit Bezug auf den Referenzwert, wobei die Abweichung durch die Verlagerung der Fahrzeughöhe durch den Belastungsstoß des Fahrzeuges (1) erzeugt wird, und außerdem den Schritt zum Nachweis einer Veränderung des Sturzes und/oder Nachlaufs einer Nabe (3) des Fahrzeugs (1) mit Hilfe des Beschleunigungsmessers (5) umfassend.
Verfahren nach Anspruch 8, den Schritt zum Nachweis des Sturzes der Nabe (3) eines jeden Rades (2) des Fahrzeugs (1) mit Hilfe des Beschleunigungsmessers (5) umfassend.
Verfahren nach den Ansprüchen 8–9, den Schritt zum Kombinieren des Nachweissystems mit einem System von Fahrzeugkörper-Höhenstandsdetektoren (6) für das Erkennen eines Referenz-Höhenstandes (12) umfassend, von welchem aus das Nachweissystem die Abweichung in Abhängigkeit von der tatsächlichen Belastung des Fahrzeuges (1) erkennen kann.
Verfahren nach den Ansprüchen 8–10, den Schritt zum Nachweis der dynamischen Belastung des Fahrzeugs (1) mit Hilfe des Beschleunigungsmessers (5) umfassend.
Verfahren nach den Ansprüchen 8–11, den Schritt zum Nachweis der statischen Belastung des Fahrzeugs (1) mit Hilfe des Beschleunigungsmessers (5) umfassend.