JP2002054983A - 自動車の積載状態の測定 - Google Patents

自動車の積載状態の測定

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ハイコ・グリュンベルク
Klaus-Heiner Hartmann
ハイナー・ハルトマン クラウス−
Carsten Massmann
カルステン・マッスマン
Reinhard Stahmer
ラインハルト・シユターマー
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 空気ばね付き車両のために、積載状態に関す
る情報を確実に、迅速におよび低価格で供給する装置を
提供する。 【解決手段】 空気ばねによって伝達される力を測定す
るための装置において、空気ばねの中に、それぞれのベ
ロー圧力を検出するためのセンサが配置され、ばね圧縮
変位を検出するための他のセンサが空気ばねの中または
近くに配置され、電子的な演算装置が装置に設けられ、
ベロー圧力とばね圧縮変位に関する両データが演算装置
に供給され、それぞれの空気ばねのばね圧縮変位に依存
して、有効な空気ばね横断面積を示す関数が演算装置に
記憶され、装置がこれらのデータだけから、空気ばねに
よって伝達される力を計算する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は自動車の積載状態の
測定に関する。
【０００２】
【従来の技術】用語“積載状態”は、車両の実際の全体
重量の大きさだけでなく、異なる車軸やその車輪におけ
るこの全体重量の分布にも左右される。例えば実際の全
体重量が最大許容重量よりも小さく、それにもかかわら
ず個々の車輪または１個の車輪が不所望な荷重分布のた
めに過負荷されることがある。このような積載状態は当
該の車両の運転安全性を損なう。すなわち、１．不均一
な荷重のために、制動距離が長くなる。２．制動時に上
下軸線回りのヨートルクが、過負荷される側と反対側で
発生する。これは走行レーン保持特性を損なう。３．ロ
ール安定性および転覆安定性が、過負荷の側で低減され
る。４．タイヤパンク、車輪姿勢欠陥および過熱による
ブレーキライニングガラス状化の恐れが、過負荷車輪位
置で増大する。
【０００３】更に、車両の個々の車軸の耐荷重能力の不
均一性が、道路の寿命を低下させる。この理由から、ほ
とんどの国は車両についてそれぞれ許容最大重量だけで
なく、それぞれ許容車軸荷重を規定している。例えばド
イツ連邦共和国では商用車両について、例えば板ばね付
きの後車軸の許容車軸荷重は最大で９．５ｔである。こ
れに対して、車軸が“道路にやさしい”と認められると
きには１１．５ｔである。この道路にやさしい車軸は空
気ばねによってのみ得られる。
【０００４】ドイツ交通省の実際に検査によれば、商用
車両、特にセミトレーラトラックの後車軸は３０％が過
負荷されている。すなわち、最大許容の１１．５ｔを上
回っていた。その際、同じ商用車両またはトレーラの他
の車軸がぎりぎりまで荷重されていないことがしばしば
観察された。最大許容車軸荷重または最大許容車輪荷重
の監視は人に嫌われる。なぜなら、時間とお金がかかる
からである。更に、秤が少ない個所にしかなく、一般的
に、車軸荷重測定または車輪荷重測定が静的な測定のた
め困難であるほど軟らかい。
【０００５】上記の危険と、それと対局にある経済的な
利益は特に商用車両の場合にきわめて大である。この商
用車両では、 −空荷走行と積載走行の間の交替がきわめて頻繁であ
る。 −荷重の重量記載は非常に信頼できない。
【０００６】−なぜなら、運転者が積載せず、 −積載者が運送率計算のために少ない重量表示を行うか
らである。 −重心がトレッドと比べて高い位置にある。それによっ
てロール安定性、特に転覆安定性がほとんどの乗用車の
場合よりも低い。 − 高い空気圧および単位面積あたりの圧力のために、
摩擦係数が乗用車よりも小さい。
【０００７】商用車両、すなわち貨物自動車、バス、ト
レーラ、セミトレーラトラック、セミトレーラ、救急車
や消防車のような特殊車両は往々にして、１本または複
数の車軸またはすべての車軸に空気ばねを備えている。
乗用車の場合には、空気ばねの割合はまだ小さいが増大
している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、空気
ばね付き車両のために、積載状態に関する情報を確実
に、迅速におよび低価格で供給する装置（以下“システ
ム”とも呼ぶ）を提供することである。装置は好ましく
は積載状態を文書で証明すべきである。それによって、
場合によって発生する損傷または事故を究明するための
証拠として使用可能である。車両の駐車の延長をできる
だけ回避するために、特に走行運転についても既に情報
入手ができるようになっている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】この課題は本発明に従
い、請求項１記載の特徴によって解決される。この解決
策の重要な要素は、車両の車輪懸架装置で使用される各
々の空気ばねのベロー圧力を検出するためのセンサと、
ばね圧縮変位を検出するための他のセンサを配置したこ
とである。空気ばねの圧力と弾性変位は、以下において
専門家の特殊用語に従って“ＥＣＵ”（電子コントロー
ルユニット）と呼ぶ電子式演算装置によって処理され
る。
【００１０】空気ばね内の圧力と発生する力との関係
は、非常に単調であるがしかし線形ではない。なぜな
ら、圧力が作用する面積が、ばね圧縮に依存して構造的
に変化するからである。それでもかかわらず、本発明
は、圧力とばね圧縮変位を測定した後で、これらのデー
タからオンラインで、作用するばね力を推測することが
できる。
【００１１】そのために先ず最初に、数学的な関数を突
きとめて、ＥＣＵ内に格納しなければならない。この関
数は、所定の周囲のばねについて、較正曲線のように、
ばね圧縮変位に依存して有効面積を示す。この準備の後
で、ばね圧縮変位がＥＣＵに入力されると、実際の横断
面積が判り、更に入力される圧力と共に、空気ばねで伝
達される力を求めることができる。この思想過程は式で
次のように表すことができる。
【００１２】Ｆ＝ｐ・Ａ（ｅ） ここで、“Ｆ”は計算すべき力、“ｐ”は測定された空
気ばね内の空気圧、そして“Ａ”はばね圧縮変位“ｅ”
に依存して、空気ばね内の有効横断面積を示す。
【００１３】前車軸の荷重変動が一般的に後車軸よりも
はるかに小さく、その絶対的な耐荷重能力があらゆる場
合に後車軸よりも小さいので、商用車両の前車軸はほと
んどが安価な板ばねを備え、空気ばねを装備していな
い。車両の積載状態を知るために、この車軸から、作用
するばね力を検出しなければならない。これはそれ自体
公知のごとく、例えば両板ばねにストレンゲージを取付
けることによって、あるいは板ばねと車軸本体の間また
は板ばねとフレーム上のばね受けとの間に配置されたピ
エゾ結晶層の電圧を測定することによって、あるいは当
該の板ばねの剛性（“ばね定数”とも呼ばれる）が知ら
れているときにばね圧縮変位を測定することによって行
われる。空気ばねや板ばねのこのような力測定によっ
て、過負荷された車輪を表示することができる。車輪の
過負荷の場合には好ましくは、少なくとも１個の他の安
全システムが起動させられる。
【００１４】車両が持上げ軸を備えている場合には（こ
の持上げ軸は持上げられ、その近くに車輪過負荷が存在
する）、持上げ軸を下降させて荷重受けのために使用す
ることによって安全システムを応答させることができ
る。持上げ軸が既に下降しているかまたは過負荷が他の
車輪位置に存在するかまたは持上げ軸が存在しないため
に、少なくとも前述の応答が不可能である場所では、安
全システムは先ず最初に警報を発する。しかも、小さな
過負荷、例えば２％以下のときに、視覚的な表示を行
う。大きな過負荷の場合には、ほとんど情緒的に注目さ
れる視覚的な表示のほかに、運転者に音響的に警報すべ
きである。更に、音の強さは好ましくは過負荷の増大に
つれて大きくなる。
【００１５】更に、例えば５％の過負荷から、車両の達
成可能な最高速度を電子的に低下させることが重要であ
る。例えば５％の過負荷から７０ｋｍ／ｈに、１０％の
過負荷から６０ｋｍ／ｈに、１５％の過負荷から５０ｋ
ｍ／ｈに、２０％の過負荷から３０ｋｍ／ｈに、２５％
の過負荷から１０ｋｍ／ｈにそして２５％の過負荷から
駐車ブレーキを解除できないようにする。それによっ
て、発進できなくなる。
【００１６】空気ばね力に関するデータは好ましくは他
の課題を解決するために利用される。運転者、積載人お
よび運送業者は更に、水平面内での実際の車両重心の位
置に関する情報を望んでいる。この他の課題を解決する
ために、前もって検出されたばね力に関するすべてのデ
ータがＥＣＵ内で互いに結合され、しかも垂直力とそれ
から生じるトルクをつりあわせる必要があるように結合
される。２本の車軸と４個のばねを備えた車両のための
次の力の図から出発して、
【００１７】
【外１】 つりあい条件は次のとおりである。
【００１８】
【数１】 ここで、
【００１９】
【数２】
【００２０】
【数３】 その結果、
【００２１】
【数４】
【００２２】
【数５】 １本の車軸の両ばねの中心線の間の軸方向の間隔である
ばねトレッドは、前車軸で“ｓ12”によって、後車軸で
“ｓ34”によって示される。走行方向において、車両の
片側のばねの間隔は“ｌ”で示され、車輪トレッドに等
しい。
【００２３】このようにして得られた、重心の位置に関
する情報は好ましくはディスプレイに表示される。理解
しやすくするために、ディスプレイ上に平面図で、車両
の輪郭と車輪が縮尺通りに細い線で薄く描かれ、そして
実際の重心が例えば赤で太く印し付けられている。すべ
ての車輪位置をできるだけ均一に負荷する重心の位置が
ディスプレイ上に特に緑で表示されると有利である。こ
こで、均一な負荷とは、最大許容車輪荷重に対する車輪
荷重の比がすべての車輪位置において同じであるよう
に、個々の車輪荷重が分配されることを意味する。
【００２４】実際の重心位置と最適な重心位置を同時に
表示することにより、実際の重心が最適位置の近くに位
置するように、荷重を分配することができる。それによ
って、実際の車両全体重量を、最大許容車両全体重量に
非常に近づけることができる。すなわち、１回の走行あ
たり多くの積み荷を運ぶことができる。更に、車両の安
全性が高まり、摩耗が小さくなる。
【００２５】燃料を含む、積み荷が空のときの重量その
重心位置が知られているときに、車両の全体重量Ｆg を
求め、その重心位置（ｙs , ｘs ）を監視することによ
り、積載荷物の重量とその重心の位置を求めることがで
きる。同じことが商業会計にとっても重要である。
【００２６】ダブルタイヤは本願の範囲内では１つの車
輪位置として解釈される。
【００２７】
【発明の実施の形態】次に、図に示した２つの実施の形
態に基づいて本発明を詳しく説明する。この両実施の形
態が今日ヨーロッパで最もよく使用される型を示してい
ることとは関係なく、本発明は他のあらゆる車軸型にも
適用可能である。
【００２８】図１は、Ｉ形鋼を溶接して形成されたフレ
ーム１１と、板ばね付き前車軸１２と、空気ばね付き後
車軸３４を備えた貨物自動車の概略側面図である。前車
軸１２には、図２から判るように、２個の車輪１，２が
設けられている。図２は同じ貨物自動車を平面図で示し
ている。後車軸３４の後輪は同様に、参照符号３，４で
示してある。以下の記載において一体的に取扱う図１と
図２は同じ縮尺である。
【００２９】後車軸３４は空気ばね付き車軸の場合一般
的であるように、横方向スタビライザ３４．１を備え、
この横方向スタビライザは、左側の力作用アーム３４ｌ
と、右側の力作用アーム３４ｒと、その間に配置された
ねじれ管３４ｔからなっている。両力作用アーム３４ｌ
と３４ｒは、本実施の形態では、別個の縦方向アームの
ための重量を節約するために、同時に車輪を案内する働
きをする。
【００３０】貨物自動車１０は全部で６個のセンサを備
えている。すなわち、車輪１近くのばね圧縮変位ｅ1 を
測定するための変位センサＥ１、車輪２近くのばね圧縮
変位ｅ2 を測定するための変位センサＥ２、車輪３近く
のばね圧縮変位ｅ3 を測定するための変位センサＥ３、
車輪４近くのばね圧縮変位ｅ4 を測定するための変位セ
ンサＥ４、車輪３近くの空気ばね圧力ｐ3 を測定するた
めの圧力センサＰ３、そして車輪４近くの空気ばね圧力
ｐ4 を測定するための圧力センサＰ４。
【００３１】ねじれ管３４ｔのねじれ角ψ34はわざわざ
測定する必要はなく、好ましくは図３，４に図示したデ
ータ流れ図に示すように、両ばね圧縮変位ｅ3 とｅ4 の
差から求められる。
【００３２】一定の車両寸法 ｌ ホイールベース、 Ｓ12 前車軸１２のトレッド、 Ｓ34 後車軸３４のトレッド（最も多いダブルタイ
ヤの場合、左側の車輪位置の両タイヤの間の中心から、
右側の車輪位置の両タイヤの間の中心まで測定され
る）、 ＳF12 前車軸１２の両板ばねの間の軸方向幅、 ＳF34 後車軸３４の両空気ばねの間の軸方向幅、剛
性 ｃ12 前車軸１２の板ばねの剛性（ここでは簡単に
するために弾性変位にわたって一定であると見なす） ｃψ34 後車軸３４の横方向スラビライザの剛性およ
び本発明にとって重要な関数 Ａ（ｅ）34 後車軸３４の空気ばねの横断面積（一般
的に１本の車軸の両空気ばねについては同一であり、こ
こでも同一であると仮定する） のほかに、上述の６個のセンサの可変測定値が中央の演
算装置ＥＣＵに供給される。
【００３３】図３はこの第１の実施の形態についてのＥ
ＣＵ内でのデータ流れ図である。このデータ流れ図は最
初から、すなわち第１の行に示した可変データｅ1 ，ｅ
2 ，ｅ3 ，ｅ4 ，ｐ3 およびｐ4 から、４つの車輪力Ｆ
R1〜ＦR4を計算するまでのデータの流れを示している。
図３の下に貼り付けてもよい図４は、積載重量を含めた
車両全体の重心の座標ｘs ，ｙs を計算するまでのデー
タのその他の処理を示している。関連するデータ流れ図
の一部である両図３，４は以下において一緒に説明す
る。その際、“ｏ”はその他の処理をしないデータ分岐
部を意味する。
【００３４】図３の右側の部分は前車軸１２に関し、左
側の部分は後車軸３４に関する。先ず最初に右側の部分
について説明する。
【００３５】両ばね圧縮変位ｅ1 ，ｅ2 は、図の第２行
に示した減算要素“Diff12”に接続されている。この減
算要素は場合によって存在する横方向スタビライザのね
じれに比例する信号を供給する。そして、この信号は第
３行に示した乗算要素“Prod 12”に供給される。この場
合、前車軸１２の横方向スタビライザが設けられている
場合にはその剛性に関するばね定数ｃψ12が一緒に供給
される。この車軸１２に横方向スタビライザが設けられ
ていない場合には、図１，２において共にしばしば発生
する事実によって示すように、ｃψ12について零が入力
される。この例について先ず最初に述べた減算要素とそ
れに続く乗算要素の存在が余計であるがしかし、このデ
ータ処理装置が横方向スタビライザの存在に関係なく使
用可能であるという意義を有する。
【００３６】第１の分岐個所ｏから出発して更に、現在
のばね圧縮変位ｅ1 が積算要素Prod 1 に供給される。こ
の積算要素は図２に示した車輪１の近くのばねのばね定
数ｃ 1 を記憶しており、両データを互いに乗算する。こ
れはばね力Ｆ1 を生じる。これと同様に、ｅ2 の背後に
位置する分岐個所ｏから出発して、現在のばね圧縮変位
ｅ2 が積算要素Prod2 に供給され、この積算要素が図２
に示した車輪２の近くのばねのばね定数ｃ2 を記憶して
おり、両データを互いに乗算し、ばね力Ｆ2 を生じる。
それによって、第３行のデータ出力部には既に、両軸ば
ねの力Ｆ1 ，Ｆ 2 と場合によって設けられる横方向スタ
ビライザのＦψ12が存在する。
【００３７】左側部分において、第３行のデータ出力部
には同様に既に、当該の車軸、すなわち後側の車軸３４
の３つのすべての力存在する。しかし、処理は幾分異な
る。なぜなら、この車軸３４が板ばねではなく空気ばね
を介してシャーシに支持されているからである。右側部
分と同様に、両ばね圧縮変位ｅ3 ，ｅ4 は、流れ図の第
２行に示した減算要素“Diff34”に接続されている。こ
の減算要素は既存の横方向スタビライザ（図２の３４．
１）のねじれに比例する信号を供給する。この信号は、
後車軸３４の横方向スタビライザ３４．１の剛性に関す
るばね定数ｃψ 34と共に、第３行に示した乗算要素“Pr
od34”に供給される。
【００３８】分岐個所ｏから出発して、現在のばね圧縮
変位ｅ3 は更に、関数インタープリタＡ（ｅ3 ）に供給
される。この関数インタープリタは当該の空気ばねの有
効横断面積の関数を、ばね圧縮変位ｅ3 に依存して記憶
しており、それによってばね弾性変位ｅ3 から有効横断
面積Ａ3 を決定する。
【００３９】このようにして決定された横断面積Ａ3 は
その後で、当該の空気ばねの圧力ｐ 3 に比例する信号と
共に、乗算要素Prod3 に供給される。この両データは互
いに乗算され、ばね力Ｆ3 を生じる。
【００４０】これと同様に、ｅ4 の入力部の背後に配置
された分岐個所ｏから出発して、現在のばね圧縮変位ｅ
4 は、関数インタープリタＡ（ｅ4 ）に供給される。こ
の関数インタープリタは有効横断面積の関数を記憶して
おり、それによってばね弾性変位ｅ4 から有効横断面積
Ａ4 を決定する。
【００４１】このようにして決定された横断面積Ａ4 は
その後で、当該の空気ばねの圧力ｐ 4 に比例する信号と
共に、乗算要素Prod4 に供給される。この両データは互
いに乗算され、ばね力Ｆ4 を生じる。
【００４２】それによって、左側部分においても、第３
行のデータ出力部に、両車軸ばねの力Ｆ3 ，Ｆ4 と横方
向スタビライザ３４．１のＦψ34が生じる。以下におい
て簡単化するために、実際にしばしば行われるように、
横方向スタビライザが車軸ばねのように車軸の同じ個所
に作用すると仮定する。これに対して、横方向スタビラ
イザの幅がばねトラック幅と異なっていると、対応する
比がばね剛性ｃψ34の入力部内で一緒に考慮することが
できる。
【００４３】ここから出発して、図４の下側エッジの車
輪力ＦR1，ＦR2，ＦR3，ＦR4が決定されるまで、先ず最
初に述べた前車軸１２に関する右側の部分におけるデー
タ処理が、最後に述べた後車軸３４に関する左側の部分
と同様に行われる。従って、以下において、一方につい
てのみ説明する。右側については任意に選択される。
【００４４】ＦR2を計算するために先ず最初に、データ
Ｆ1 ，Ｆ2 が分岐個所ｏで分岐される。この分岐ライン
はそれぞれ加算要素Σ12に案内され、そこでＦ1 ＋Ｆ2
の合計が計算される。部材“／２”では、この合計は２
で割り算され、両ばね力の算術平均が求められる。
【００４５】ＦR2を計算するために更に考慮される項
は、車輪トレッドによって割られたばねトラック幅の
比、ここではｓF12 ／ｓ12をすべて含んでいる。この比
は以下において“他の比”と呼ぶ。前車軸の他の比を求
めるために、一定の両車両寸法ｓ F12 ，ｓ12が割り算要
素Quot12に入力される。
【００４６】非可換性演算作業を実施するすべての演算
要素、すなわちDiff要素およびQuot要素の場合、先ず最
初に方程式で挙げられた量、すなわち被減数または被除
数が、上側から供給される量と呼ばれ、第２に挙げられ
た量、すなわち減数または除数は、演算要素に側方から
供給される量と呼ばれる。
【００４７】この幅の比は左側部分（右側部分）に配置
された点演算要素“Prod/2”内でＦ 2 に掛けられ、そし
て２によって割られる。このようにして求めた項と同様
に、右側に配置された他の点演算要素“Prod/2”におい
て、幅の比がＦ1 に掛けられ、そして同様に２で割られ
る。
【００４８】そして、これまで求められた４つの項が、
線演算操作“St12”によって合計され、それによって １．算術平均（Ｆ1 ＋Ｆ2 ）／２ ２．幅の比×Ｆ2 ／２ ３．幅の比×Ｆ1 ／２の負の値 ４．幅の比×Ｆψ12 の合計が生じる。この項の合成は、車軸１２の自重成分
を含まない車輪２の力を示す信号を供給する。この信号
は、図３の最後の行と最後から２番目の行の間の分岐個
所０に存在する。
【００４９】この信号は最後から２番目の行の右側に配
置された減算要素に減数として供給され、そこには被減
数としてＦ1 ＋Ｆ2 が供給される。それによって、この
減算要素の出力部には、車軸１２の自重成分を考慮しな
いで車輪１に作用する力を示す信号が存在する。
【００５０】両信号には、最後の行で、それぞれ１つの
加算要素内で、車軸自重ＧA12 の半分が加算され、それ
に基づいて、車輪力ＦR1，ＦR2が求められる。既に述べ
たように、左側部分において同じ方法で車輪力ＦR3，Ｆ
R4が求められる。それぞれ添字“１”が“３”によって
置き換えられ、添字“２”が“４”によって置き換えら
れる。これまで得られたデータは、本発明の目的を満た
すために、すなわち個々の車輪の過負荷の前に警報し、
過負荷を防止するために充分である。そのために、検出
された車輪力ＦR1，ＦR2，ＦR3およびＦR4は最大許容車
輪力と比較される。
【００５１】このデータの流れは図４に進む。この部分
は重心の座標ｘs ，ｙs を求めるために役立ち、この明
細書の第５頁の上から３分の１のところに記載された方
程式を実現する。
【００５２】ここで、先ず最初にＦＲ２とＦＲ４のため
の信号が分岐個所“ｏ”で分岐される。第２の行には３
つの加算要素が設けられている。すなわち、 Ａ34： 力ＦR4とＦR3から合計値“ＦA43 ”を求める、 Ａ12： 力ＦR2とＦR1から合計値“ＦA12 ”を求める、 Ａ24： 力ＦR4とＦR2から合計値“ＦA42 ”を求める。
【００５３】この行には更に、減算要素“Diff”が設け
られている。この減算要素はＦR2からＦR1を引いた値を
求める。この差は分岐される。この場合、左側の分岐は
左側の要素“Prod/2”において先ず最初に後車軸３４の
トラック幅ｓ34に掛けられ、続いて２で割られる。右側
の分岐は右側の要素“Prod/2”において先ず最初に前車
軸１２のトラック幅ｓ12の負の値に掛けられ、続いて２
で割られる。この積の半分の値は両方共、右側中央に配
置した要素“Prod”ｎ内で求められた、力の合計ＦA42
と前車軸１２のトラック幅ｓ12の積と同様に、下方右側
に示した合計要素Σに入力される。このようにして求め
られた合計信号はその後で、下方右側に示した割り算要
素“Quot”に被除数として供給される。
【００５４】除数を求めるために、左側に配置された加
算要素Σでは、力の合計ＦA43 とＦ A21 が全体重量Ｆg
に加算され、分岐される。右側の分岐は除数として要素
“Quot”に下方に挿入され、割り算した後で重心の座標
ｘs に案内される。
【００５５】左側で発生した力の合計ＦA43 はその分岐
個所“ｏ”の後方の左側の枝内で左側の要素“Prod”に
案内され、ホイールベース“ｌ”に掛けられる。この積
は被除数として、左側に配置された割り算要素“Quot”
に供給され、この割り算要素には更に、全体重量用の信
号Ｆg の左側分岐が除数として供給される。その結果、
重心の縦座標ｙs が提供される。
【００５６】図３，４，７，８のこのデータ流れ図内で
データラインが交叉しているが、交叉部は非案内部とし
て理解される。なぜなら、分岐部には記号“ｏ”が付け
られているからである。
【００５７】図５は、２軸のトラクタ１０と１軸のセミ
トレーラ１００とを備えたセミトレーラトラックが側面
図で概略的に示してある。トラクタは、図１に示すよう
なバンボディを有する貨物自動車よりも短いホイールベ
ースｌを有するが、構造は基本的には同じであるので、
同じ参照符号が用いられ、例えば１，２は両前輪、３，
４は両後輪を示している。従って、車輪の全体の監視
と、牽引車両の重心の決定は、図１，２，３，４と同じ
ように行われるので、ここではもう一度説明しない。
【００５８】図５と図６はセミトレーラ１００の監視と
その重心の決定に関する。図６は図５と同じセミトレー
ラトラックを同じ縮尺で平面図で示している。ここで示
した寸法はコンピュータに一定のパラメータとして入力
される。車輪１，２を有するトラクタの板ばね付き前車
軸は１２で、車輪３，４を有する後車軸は３４で、そし
て車輪５，６を有するセミトレーラの車軸は５６で示し
てある。図５，６の両方は以下において統一して説明す
る。
【００５９】トラクタ１０の後車軸３４と同様に、セミ
トレーラ１００の車軸５６は空気ばねを有し、横方向ス
タビライザ５６．１を備え、左側の力作用アーム５６ｌ
と右側の力作用アーム５６ｒと、その間に配置されたね
じれ管５６ｔからなっている。両力作用アーム５６ｌと
５６ｒは、本実施の形態では、別個の縦方向アームのた
めの重量を節約するために、同時に車輪を案内する働き
をする。
【００６０】セミトレーラトラック１０＋１００は全部
で８個のセンサを備えている。すなわち、車輪１近くの
ばね圧縮変位ｅ1 を測定するための変位センサＥ１、車
輪２近くのばね圧縮変位ｅ2 を測定するための変位セン
サＥ２、車輪３近くのばね圧縮変位ｅ3 を測定するため
の変位センサＥ３、車輪４近くのばね圧縮変位ｅ4 を測
定するための変位センサＥ４、車輪３近くの空気ばね圧
力ｐ3 を測定するための圧力センサＰ３、車輪４近くの
空気ばね圧力ｐ4 を測定するための圧力センサＰ４、車
輪５近くの空気ばね圧力ｐ5 を測定するための圧力セン
サＰ５、そして車輪６近くの空気ばね圧力ｐ6 を測定す
るための圧力センサＰ６。
【００６１】ねじれ管５６ｔのねじれ角ψ56はねじれ管
３４ｔのねじれ角ψ34のように、わざわざ測定する必要
はなく、好ましくは図７に図示したデータ流れ図に示す
ように、両ばね圧縮変位ｅ5 とｅ6 またはｅ3 とｅ4 の
差から求められる。
【００６２】図５において、牽引車両のホーイルベー
ス、すなわち前車軸１２と後車軸３４の間隔は、“ｌ”
で示してある。セミトレーラのホイールベース、すなわ
ちセミトレーラの回転点と、セミトレーラの後続の車軸
５６との間隔は、“ｌA ”で示してある。
【００６３】前車軸１２とセミトレーラの回転点との間
隔は“ｌSattel”で示してある。しかし、ほとんどのト
ラックの場合セミトレーラの回転点がそれほど前方に設
定されていないで、ほぼトラクタの後車軸上に位置して
いるので、図７，８のデータ流れ図において、ｌSattel
＝ｌと定められ、データ流れ図は充分にコンパクトであ
り、出願規定によるＤＩＮ Ａ４用紙上に示すことがで
きる。更に、この小さな偏差は実際に問題がない。 一定の車両寸法 ｌ トラクタ１０のホイールベース、 ｌA セミトレーラ１００のホイールベース、 Ｓ12 トラクタ１０の前車軸１２のトレッド、 Ｓ34 トラクタ１０の後車軸３４のトレッド（最も
多いダブルタイヤの場合、左側の車輪位置の両タイヤの
間の中心から、右側の車輪位置の両タイヤの間の中心ま
で測定される）、 Ｓ56 セミトレーラ１００の車軸５６のトレッド
（若干の個所では、首尾一貫しないで、ＳA とも呼ばれ
る）、 ＳF12 前車軸１２の両板ばねの間の軸方向幅、 ＳF34 後車軸３４の両空気ばねの間の軸方向幅、 ＳF56 セミトレーラ車軸５６の両空気ばねの間の軸
方向幅、剛性 ｃ12 前車軸１２の板ばねの剛性（ここでは簡単に
するために弾性変位にわたって一定であると見なす） ｃψ34 後車軸３４の横方向スラビライザの剛性 ｃψ56 セミトレーラ車軸５６の横方向スラビライザ
の剛性 および本発明にとって重要な関数 Ａ（ｅ）34 後車軸３４の空気ばねの横断面積（一般
的に１本の車軸の両空気ばねについては同一であり、こ
こでも同一であると仮定する） Ａ（ｅ）56 セミトレーラ車軸５６の空気ばねの横断
面積（一般的に１本の車軸の両空気ばねについては同一
であり、ここでも同一であると仮定する） のほかに、上述の８個のセンサの可変測定値が中央の演
算装置ＥＣＵに供給される。
【００６４】図７はこの第１の実施の形態についてのＥ
ＣＵ内でのデータ流れ図である。このデータ流れ図は最
初から、すなわち第１の行に示した可変データｅ1 ，ｅ
2 ，ｅ3 ，ｅ4 ，ｐ3 ，ｐ4 ，ｐ5 およびｐ6 から、６
つの車輪力ＦR1〜ＦR6を計算するまでのデータの流れを
示している。図７の下に貼り付けてもよい図８は、積載
重量を含めたセミトレーラの重心の座標ｘs ，ｙs を計
算するまでのデータのその他の処理を示している。図
７，８は関連するデータ流れ図の一部である。記号は図
３，４と同様に使用される。これは関連する説明の繰り
返しを不要にする。
【００６５】見やすくするためには、ＤＩＮ Ａ４の用
紙で充分で間に合わせるために或る程度の簡単化を必要
する。そのために、車軸１２と３４のトレッドは等しい
と見なされる。この簡単化が大きな誤差を生じる場所で
は、データ流れ図の対応する部分は、図３，４のデータ
流れ図で置き換えることができる。
【００６６】図８には、トラクタ１０の重量がＧMoで、
セミトレーラに伝達される、車両縦軸回りのローリング
トルクがＭSaで、そしてセミトレーラに伝達される垂直
な力がＦSaで示してある。
【図面の簡単な説明】
【図１】板ばね付きの前車軸と、空気ばね付きの後車軸
を備えた貨物自動車の概略的な側面図である。
【図２】一定のパラメータとしてコンピュータに入力さ
れる寸法の呼び名と共に、同じ貨物自動車を同じ縮尺で
示す平面図である。
【図３】この第１の実施の形態のデータ流れ図の一部で
ある。
【図４】第１の実施の形態のデータ流れ図の一部であ
る。
【図５】２軸のトララクタと１軸のセミトレーラを備え
たセミトレーラトラックを概略的に示す側面図である。
【図６】一定のパラメータとしてコンピュータに入力さ
れる寸法の呼び名と共に、図５と同じ貨物自動車を同じ
縮尺で示す平面図である。
【図７】第２の実施の形態のデータ流れ図の一部であ
る。
【図８】第２の実施の形態のデータ流れ図の一部であ
る。
【符号の説明】
１，２，３，４ 車輪 １０ 車両 １２，３４ 車軸 Ａ 横断面 Ｅ センサ ＥＣＵ 電子制御装置 ｅ ばね圧縮変位 ｐ ベロー圧力 Ｓ 重心 ｘs ，ｙs 座標
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 クラウス− ハイナー・ハルトマン ドイツ連邦共和国、31535ノイシュタット、 ツーム・ボーデンカムプ、５アー (72)発明者 カルステン・マッスマン ドイツ連邦共和国、30177ハノーバー、ホ ルバインストラーセ、13 (72)発明者 ラインハルト・シユターマー ドイツ連邦共和国、30419ハノーバー、イ ーゼンブルガー・ヴエーク、15 Ｆターム(参考） 3D001 AA02 CA04 DA02 DA16 3D020 BA04 BC03 BD03 BD05 BE03

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 空気ばねによって伝達される力を測定す
    るための装置において、 空気ばねの中に、それぞれのベロー圧力（ｐ）を検出す
    るためのセンサが配置され、 ばね圧縮変位（ｅ）を検出するための他のセンサ（Ｅ）
    が空気ばねの中または近くに配置され、 電子的な演算装置（ＥＣＵ）が装置に設けられ、 ベロー圧力（ｐ）とばね圧縮変位（ｅ）に関する両デー
    タが演算装置（ＥＣＵ）に供給され、 それぞれの空気ばねのばね圧縮変位（ｅ）に依存して、
    有効な空気ばね横断面積（Ａ）を示す関数が演算装置
    （ＥＣＵ）に記憶され、 装置がこれらのデータだけから、空気ばねによって伝達
    される力を計算することを特徴とする装置。
  2. 【請求項２】 少なくとも２本の車軸（１２，３４）に
    分配された少なくとも４つの車輪位置（１，２，３，
    ４）と、少なくとも１本の車軸（３４）に設けられた空
    気ばねを備えた、空気ばね付き車両（１０）、特に商用
    車両の積載状態を測定するための装置において、 各々の空気ばねの中に、それぞれのベロー圧力（ｐ）を
    検出するためのセンサ（Ｐ）が配置され、 ばね圧縮変位（ｅ）を検出するための他のセンサ（Ｅ）
    が各々の空気ばねの中または近くに配置され、 電子的な演算装置（ＥＣＵ）が装置に設けられ、 ベロー圧力（ｐ）とばね圧縮変位（ｅ）に関する両デー
    タが空気ばねから演算装置（ＥＣＵ）に供給され、 それぞれの空気ばねのばね圧縮変位（ｅ）に依存して、
    有効な空気ばね横断面積（Ａ）を示す関数が、使用され
    る各々の空気ばねについて、演算装置（ＥＣＵ）に記憶
    され、 装置が各々の空気ばねに関するこれらのデータだけか
    ら、伝達されるばね力を計算し、 電子的な演算装置（ＥＣＵ）において、ばねトレッドと
    車軸トレッドに関する記憶されたデータを使用して、す
    べてのばね力に関するこのデータから、各々の車輪位置
    について実際の車輪荷重が計算され、 １つまたは複数の車輪位置の過負荷が計算される場合
    に、少なくとも１つの視覚的または音響的な警報が発せ
    られ、およびまたは他の安全システムが作動することを
    特徴とする装置。
  3. 【請求項３】 装置が持上げ軸を備えた車両（１０）に
    組み込まれ、装置が安全システムを備え、持上げ軸の近
    くの車輪位置の過負荷の検出時に、安全システムが持上
    げ軸を下に降ろし、荷重を受け止めるために使用される
    ことを特徴とする請求項２記載の装置。
  4. 【請求項４】 １つの車輪位置の過負荷が少しだけ、例
    えば２％以下だけ計算される際に、視覚的な警報表示が
    行われ、大きな過負荷の場合に、その代わりにまたはそ
    れに加えて音響的な警報信号が発生させられることを特
    徴とする請求項２記載の装置。
  5. 【請求項５】 警報騒音の強さが過負荷の増大につれて
    大きくなることを特徴とする請求項４記載の装置。
  6. 【請求項６】 装置が、１つの車輪位置の約５％の過負
    荷を検出してから、装置を組み込んだ車両の達成可能な
    最高速度を電子的に低下させることを特徴とする請求項
    ２記載の装置。
  7. 【請求項７】 装置が、１つの車輪位置の重大な過負
    荷、例えば３０％以上の過負荷を検出してから、駐車ブ
    レーキを解除不可能にすることを特徴とする請求項２ま
    たは６記載の装置。
  8. 【請求項８】 水平平面内での車両（１）の重心Ｓの座
    標（ｘs ，ｙs ）を計算するために、装置が、請求項１
    に従って検出された空気ばね力に関するすべてのデータ
    を、電子的な演算装置（ＥＣＵ）内で互いに論理的に結
    合することを特徴とする請求項２記載の装置。
  9. 【請求項９】 装置がディスプレイ上に、車両（１）の
    輪郭およびまたは車両の車輪位置と関連づけて車両
    （１）の実際の重心の位置を、平面図で表示することを
    特徴とする請求項８記載の装置。
  10. 【請求項１０】 すべての車輪位置に均一に荷重がかけ
    られる重心位置、すなわち各々の車輪位置について最大
    許容車輪荷重に対する実際の車輪荷重の比が同じである
    重心位置を達成するために、実際の重心（Ｓ）をどの位
    の距離およびどの方向に移動させなければならないかを
    装置が表示することを特徴とする請求項８記載の装置。
  11. 【請求項１１】 装置が車両に組み込まれ、この車両の
    最大許容全体重量が、すべての最大許容車輪荷重の合計
    よりも小さい、請求項２記載の装置において、装置が実
    際のすべての車輪荷重合計を電子的な演算装置（ＥＣ
    Ｕ）内で計算し、この合計がそこに記憶された車両
    （１）の最大許容全重量と比較され、最大許容全重量を
    上回るときに、少なくとも１つの視覚的または音響的警
    報が発せられ、およびまたは他の安全装置を作動させる
    ことを特徴とする請求項２記載の装置。
  12. 【請求項１２】 車両の重心（Ｓ）の位置が車両縦軸線
    から離隔されているときに、装置が転覆する危険がある
    前に警報を発し、およびまたは他の安全システムを作動
    させ、特に、運転者のエラーによって車両が転覆しない
    ように、車速に依存して最大操舵角度を制限することを
    特徴とする請求項２または８記載の装置。
  13. 【請求項１３】 走行中に装置が転覆の危険を監視およ
    びまたは防止し、そのために、走行中においても少なく
    とも１個の空気ばね付き車軸で、左側の空気ばねの力を
    右側の空気ばねの力と比較するかまたは左側の車輪荷重
    と右側の車輪荷重を互いに比較し、そして閾値以上で、
    特に両荷重の一方が他方の荷重の４倍以上であるときか
    ら、少なくとも１つの視覚的または音響的な警報を発
    し、およびまたは他の安全システムを作動させ、特にブ
    レーキ介入およびまたは操舵介入によって作用する、車
    両自体およびまたはトラクタまたはセミトレーラの電子
    式安定化システムを作動させることを特徴とする請求項
    ２，８，１２のいずれか一つに記載の装置。
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