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Dokumentenidentifikation DE3906987A1 06.09.1990
Titel Ladegewichtsanzeigeanordnung für ein Fahrzeug mit Luftfederung
Anmelder Accu-Weigh Systems, Inc., Creswell, Oreg., US
Erfinder Perini, Richard Leroy, Creswell, Oreg., US;
O'Dea, James Orrin, San Clemente, Calif., US
Vertreter Menges, R., Dipl.-Ing., Pat.-Anw., 8000 München
DE-Anmeldedatum 04.03.1989
DE-Aktenzeichen 3906987
Offenlegungstag 06.09.1990
Veröffentlichungstag im Patentblatt 06.09.1990
IPC-Hauptklasse G01G 5/04
IPC-Nebenklasse G01G 19/10   B60P 5/00   
Zusammenfassung Beschrieben ist eine Anordnung für Fahrzeuge mit Luftbälgen als Teil der Luftfederung, die dem Fahrzeugführer eine genaue Anzeige des Ladegewichts liefert. Die Luftbalgfüllung wird durch ein Höhensteuerventil gesteuert, um die Ladepritsche des Fahrzeugs in einem konstanten Abstand von einer Fahrzeugachse zu halten. Druckänderungen in den Luftbälgen und eine erste Leitung zum Versorgen derselben stehen mit einem Meßwandler (27) über eine zweite Leitung (26) in Verbindung. Eine Anzeigevorrichtung (38) ist in dem Führerhaus des Fahrzeugs vorgesehen. Die Anzeigevorrichtung (38) zeigt das Gewicht der Ladung auf der Ladepritsche an und ist bei unterschiedlich großen Luftbälgen verwendbar.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Anordnung, die einem Fahrzeugführer während des Ladevorganges und unterwegs eine Ladegewichtsanzeige liefert.

Verschiedene Systeme sind bereits vorgeschlagen worden, die einem Fahrzeugführer das Gewicht einer Ladung anzeigen, wobei auf dem Lastkraftwagen und/oder auf dem Anhänger befestigte Sensoren benutzt werden, die mit einer in dem Führerhaus angebrachten Anzeigevorrichtung verbunden sind. Diese vorgeschlagenen Systeme haben, allgemein gesagt, keine weit verbreitete Verwendung gefunden, weil sie ziemlich kompliziert sind und ihr Einbau mit hohen Kosten verbunden ist. Ladegewichtsanzeigesysteme auf Überlandlastkraftwagen und Anhängern sind starken Stoßbelastungen und anderen rauhen Betriebsbedingungen ausgesetzt. Bei den vorgeschlagenen Ladegewichtsüberwachungssystemen ist die Verwendung von mechanischer und elektronischer Ausrüstung erforderlich, die in der Wartung teuer ist.

Andere Ladungswiegesysteme für den Einbau auf einem Lkw oder einem Anhänger haben den Nachteil, daß sie zusätzliche Ausrüstung erfordern, wie z.B. tragende Luftbälge und auf Luftbälgen abgestützte Ladepritschen, welche aufgrund ihres Einbaus zu zusätzlichem abgefederten Gewicht führen und die Nutzlastkapazität verringern.

Die US-PS 38 54 540, 38 76 018, 44 56 084 und 45 89 507 zeigen Systeme, bei denen Drucksensoren benutzt werden, die auf tragende Gebilde ansprechen und mit Anzeigevorrichtungen verbunden sind.

Die Erfindung schafft eine Ladegewichtsanzeigeanordnung zur Verwendung auf luftgefederten, d.h. mit Luftbälgen versehenen Fahrzeugen, die ein Ausgleichsventil zum Regeln der Luftbalgfüllung und der Ladepritschenhöhe haben.

In der Lkw-Industrie sind gegenwärtig Luftventile, die von einigen Herstellern als Höhensteuerventile bezeichnet werden, in Gebrauch, welche auf Änderungen in dem Abstand zwischen einer Achse und der Ladepritsche hin öffnen und schließen. Wenn beispielsweise das Ventil eine Verringerung dieses Abstands mißt, leitet es zusätzliche Luft in die Luftbälge der Luftfederung, um den vorbestimmten Abstand wieder herzustellen. Umgekehrt bewirkt eine Verkleinerung des Zwischenraums zwischen den Achsen und der Ladepritsche, wenn sie durch das Ventil gemessen wird, das Ablassen von Luft aus den Federungsluftbälgen, um den Abstand zu verringern und den vorgewählten Zwischenraum wieder herzustellen.

Es ist festgestellt worden, daß das Messen des Leitungsdrucks zwischen einem Höhensteuerventil und den Luftbälgen der Luftfederung eines Fahrzeugs ein äußerst genaues Signal auf einem Ladegewichtsanzeiger in dem Lkw-Führerhaus liefert.

Zu den wichtigen Zielen der Erfindung gehören die Schaffung einer Fahrzeugladegewichtsanzeigeanordnung, bei der bekannte Luftventilkomponenten benutzt werden können, die auf einem Fahrzeug bereits zur Höhensteuerung vorhanden sind; die Schaffung einer Ladegewichtsanzeigeanordnung, die eine äußerst genaue Anzeige des Ladegewichts liefert, wobei aber die Verwendung von empfindlichen Bauteilen, die schnell versagen können, vermieden wird; und die Schaffung einer Ladegewichtsanzeigeanordnung, welche praktisch zu keiner Erhöhung des abgefederten Gewichts des Fahrzeugs führt und somit Nutzlastverringerungen ausschließt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Lkw-Anhängers, bei dem ein Satz von an der Achse montierten Rädern weggebrochen worden ist, um Fahrgestellund Wiegeanordnungsbauteile sichtbar zu machen,

Fig. 2 eine Seitenansicht eines in der Anordnung nach der Erfindung benutzten Luftsteuerventils mit zugeordneten Bauteilen, die in schematischer Form gezeigt sind, und

Fig. 3 ein Blockschaltbild einer Schaltung zum Bestimmen des Gewichts einer Ladung auf der Anhängerladepritsche.

In den Zeichnungen ist mit der Bezugszahl 1 eine Ladepritsche eines Fahrzeugs bezeichnet, beispielsweise ein Bett eines Lastkraftwagens oder Anhängers für Ferntransporte, der einen tragenden Rahmen 2 hat.

Ein Fahrgestell des Fahrzeuges kann Radsätze 3 und 4 aufweisen, welche an hinteren Achsen 5A und 5B angebracht sind. Das Fahrgestell trägt vordere und hintere Paare von Luftbälgen, von denen nur ein Luftbalg 6 in Fig. 1 sichtbar ist. Jeder Luftbalg ist zwischen einem schwenkbar befestigten Achsschlepparm 7 und einem am Rahmen befestigten Block 8 angeordnet. Der Schlepparm 7 endigt vorn an einem Hängelager 9 in einem Armdrehpunkt 10. Der vorstehend beschriebene Aufbau ist für ein Schwerlast-Lkw- und Anhängerfahrgestell mit Luftfederung mehr oder weniger typisch.

Ein insgesamt mit 13 bezeichnetes Höhensteuerventil, das als Dreiwegeventil ausgebildet ist, ist an einem Fahrzeugrahmenquerteil 14 befestigt. Das Höhensteuerventil 13 ist vorteilhafterweise auf oder nahe der Mittellinie des Fahrzeugs angeordnet. Das Höhensteuerventil 13 hat ein Ventilgehäuse 15, welches mittels eines Winkels 19 an einer Befestigungsplatte 16 an dem Rahmenquerteil 14 befestigt ist. Ein Schieberkolben (nicht dargestellt) in dem Ventilgehäuse 15 dient dazu, den Luftdruck in einer Leitung 17 aus einer Quelle, z.B. einem durch den Fahrzeugmotor angetriebenen Kompressor, in eine Luftbalgversorgungsleitung 18 zu leiten. Der Schieberkolben kann statt dessen dazu dienen, die Leitung 18 mit einem Auslaßkanal 20 zu verbinden. Die Schieberkolbenbewegung wird durch einen Ventilstellantriebsarm 21 gesteuert, dessen distales Ende mit der Achse 5B durch eine Zugstange 22 verbunden ist, die an einem an der Achse befestigten Winkel 23 endigt. Demgemäß wird (unter der Annahme einer konstanten Luftbalgfüllung) das Beladen der Ladepritsche des Fahrzeugs dazu führen, daß der Arm 21 im Gegenuhrzeigersinn verlagert wird, wenn sich das Rahmenquerteil 14 nach unten bewegt, und umgekehrt. Während des Beladens des Fahrzeugs werden die Luftbälge 6 durch das Ventil 13 gefüllt, um einen vorbestimmten vertikalen Zwischenraum X zwischen der Achse 5B und der Ladepritsche 1 aufrechtzuerhalten. Unterwegs verlangt eine Verzögerungseinrichtung bei solchen Höhensteuerventilen, daß jede Änderung des Zwischenraums X für eine Zeitspanne von Sekunden auftritt, bevor als Abhilfemaßnahme die Luftbälge weiter mit Luft gefüllt werden oder Luft aus ihnen abgelassen wird.

Ein T-Stück 25 in der Luftleitung 18 versorgt eine Luftleitung 26, die in einer druckempfindlichen Vorrichtung in Form eines Meßwandlers 27 endigt, der ein Signal an eine Anzeigeeinrichtung 28 abgibt, die vorzugsweise in dem Führerhaus des Fahrzeugs angeordnet ist. Der Meßwandler 27 und die Anzeigeeinrichtung 28 liefern dem Fahrzeugführer eine Anzeige des Gewichts der Ladung auf der Ladepritsche 1.

Fig. 3 zeigt eine Schaltung zum Bestimmen des Gewichts einer Ladung auf der Ladepritsche 1. Der Meßwandler 27 umfaßt einen Drucksensor, beispielsweise den Sensor Nr. 242PC100G von Honeywell, welcher den Luftdruck in ein Gleichspannungspegel-Signal umwandelt. Das Gleichspannungssignal wird an eine Spannungskorrekturschaltung 30 angelegt, die dem Fahrzeugführer gestattet, das Spannungssignal auf das statische Gewicht des Fahrzeugs zu eichen, was im folgenden noch näher beschrieben wird. Die Schaltung 30 ist die Eingangsstufe der Anzeigeeinrichtung 28. Die Anzeigeeinrichtung 28 enthält außerdem einen Analog/Digital (A/D)-Wandler 32, einen programmierbaren Festwertspeicher (PROM) 34, Tabellenwählschalter 36 und eine Anzeigevorrichtung 38. Der A/D- Wandler 32 wandelt das Gleichspannungspegel-Signal, welches von der Spannungskorrekturschaltung 30 abgegeben wird, in ein entsprechendes Digitalsignal um. Das Digitalsignal bildet seinerseits einen Teil der Adresse in dem PROM 34, welcher eine Anzahl von Suchtabellen enthält. Eine der Suchtabellen ist geeignet, den Wert der Adresse in Druckdaten umzuwandeln, welche den Luftdruck anzeigen, was im folgenden noch näher beschrieben wird. Die anderen Tabellen sind geeignet, den Wert der Adresse in Gewichtsdaten umzuwandeln, welche den Bereich von möglichen Gewichten, die die Ladepritsche 1 tragen kann, abdecken. Diese Gewichtstabellen unterscheiden sich im Umwandlungsfaktor, welcher bei der Adresse benutzt wird und von der Größe des Luftfederungssystems abhängig ist. Die Suchtabelle, die gewählt wird, wird durch eine Eingabe des Fahrzeugführers, durch die dieser die Tabellenwählschalter 36 einstellt, bestimmt. Das Ausgangssignal der Schalter 36 bildet einen weiteren Teil der Adresse in dem PROM 34. Die Gewichtsdaten in der gewählten Tabelle werden aus dem PROM 34 durch die Anzeigevorrichtung 38 gelesen, welche einen herkömmlichen Digitalanzeigetreiber und 7-Segment-Anzeigen umfaßt. Die Anzeigevorrichtung 38 zeigt dem Fahrzeugführer die Daten als das Ladegewicht auf der Ladepritsche 1 an.

Der zwischen dem Luftdruck und dem Ladegewicht benutzte Umwandlungsfaktor hängt von der Fläche der die Ladung tragenden Luftbälge ab. Diese Fläche kann wegen unterschiedlich großer Anhänger, Zugmaschinen, usw. von Fahrzeug zu Fahrzeug differieren. Beispielsweise zeigt eine Änderung des Luftdruckes von 4,54 kp pro Quadratzoll (10 pounds psi) auf 3225 cm2 (500 square inches) Luftbalgfläche eine zusätzliche Ladung von 2270 kp (5000 pounds) an. Weil für unterschiedlich große Fahrzeuge unterschiedlich große Luftbälge benutzt werden, sind in dem PROM 34 mehrere Gewichtstabellen der oben genannten Art gespeichert, die sich jeweils auf einen unterschiedlich großen Flächeninhalt beziehen. Der PROM 34 enthält außerdem die zusätzliche Tabelle der Luftdrücke. Zum Bestimmen des Flächeninhalts der Luftbälge wird zuerst die Luftdrucktabelle gewählt, vorzugsweise durch Fehleinstellen der Schalter 36 und Ablesen durch den Fahrzeugführer, um einen Anfangsluftdruck zu finden. Eine Ladung bekannten Gewichts wird dann auf die Ladepritsche 1 gebracht, und die sich ergebende Druckänderung wird durch Ablesen der Anzeigevorrichtung 38 ermittelt. Durch anschließendes Dividieren des bekannten Gewichts (z.B. in Pfund) durch die Änderung des Luftdrucks (z.B. in Pfund pro Quadratzoll) kann der Flächeninhalt der Bälge gefunden werden. Aus einer Liste, die dem Fahrzeugführer zur Verfügung steht, wird dann die geeignete Suchtabelle, welche diesem Flächeninhalt zugeordnet ist,in dem PROM 34 ausgewählt, indem die Schalter 36 nach Angabe eingestellt werden. Die ausgewählte Tabelle wird dann geeicht, indem das angezeigte Gewicht mit dem bekannten Gewicht verglichen wird. Wenn eine Diskrepanz zwischen den beiden Gewichten vorhanden ist, wird die gewählte Tabelle durch Nachstellen der Gleichspannungspegelkorrektur der Schaltung 30 geeicht. Durch dieses Nachstellen wird das Spannungssignal geändert, das zu dem A/D- Wandler 32 geleitet wird, der seinerseits den Wert der Adresse ändert, die zu dem PROM 34 geleitet wird, bis das angezeigte Gewicht mit dem bekannten Gewicht übereinstimmt.

Ein geeignetes Höhensteuerventil ist dasjenige, das von Suspension Systems Incorporated hergestellt wird. Andere Höhensteuerventile sind in der Anordnung nach der Erfindung verwendbar.

Bei einer typischen Kombination aus Zugmaschine und Anhänger würden zwei separate Anzeigeanordnungen benutzt werden. Die Zunahme im Luftdruck in der Leitung 18 und in den Luftbälgen 6, um den Abstand X aufrechtzuerhalten, wenn die Ladepritsche beladen wird, ist zu dem Luftdruckwert direkt proportional, welcher erforderlich ist, um den Abstand X aufrechtzuerhalten, wenn die Ladepritsche unbeladen ist.


Anspruch[de]
  1. 1. Ladegewichtsanzeigeanordnung für ein Räderfahrzeug, das wenigstens einen Luftbalg (6) als Luftfederungsbauteil zwischen dem Fahrgestell und einem tragenden Rahmen des Fahrzeugs hat, gekennzeichnet durch ein an einem Fahrzeugrahmenteil (14) befestigbares Ventil (13), das mit einer Luftdruckquelle zum Füllen des Luftbalgs in Verbindung steht und einen Auslaßkanal (20) hat;

    durch eine erste Leitung (18), die mit dem Ventil (13) und dem Luftbalg (6) in Verbindung steht;

    durch eine zweite Leitung (26), die mit der ersten Leitung (18) in Verbindung steht;

    wobei das Ventil (13) einen Steuerarm (21) hat, der ein distales Ende zur Befestigung an einem Fahrgestellbauteil (5B) des Fahrzeugs aufweist;

    wobei das Ventil (13) durch eine Verlagerung des Steuerarms aus einer voreingestellten Position betätigbar ist, um den Luftdruck in dem Luftbalg (6) zu erhöhen oder zu verringern und dadurch den Fahrzeugrahmen (2) relativ zu dem Fahrgestellbauteil (5B) zu heben oder zu senken, um einen vorbestimmten vertikalen Abstand (X) zwischen dem Fahrzeugrahmen (2) und dem Fahrgestelltbauteil (5B) aufrechtzuerhalten;

    durch eine druckempfindliche Einrichtung (27), die mit der zweiten Leitung (26) in Verbindung steht und ein Signal erzeugt;

    durch eine Anzeigevorrichtung (38), die auf das Signal hin eine numerische Anzeige des Ladegewichts liefert;

    durch eine Speichereinrichtung (34), die mit der druckempfindlichen Einrichtung (27) in Verbindung steht und mehrere auswählbare Tabellen gespeichert hat zum Umwandeln des durch die druckempfindliche Einrichtung (27) erzeugten Signals in Gewichtsdaten in einer Tabelle, wobei jede Tabelle dem Flächeninhalt eines unterschiedlich großen Luftbalgs (6) zugeordnet ist; und

    durch eine Einrichtung (36), die mit der Speichereinrichtung (34) in Verbindung steht und dazu dient, unter den verschiedenen Tabellen diejenige Tabelle auszuwählen, welche dem Flächeninhalt des Luftbalgs (6) für das Fahrzeug zugeordnet ist,

    wobei die Gewichtsdaten aus der gewählten Tabelle der Anzeigevorrichtung (38) zugeführt werden.
  2. 2. Ladegewichtsanzeigeanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Leitung (18, 26) durch ein T-Stück (25) in offener Verbindung miteinander sind.
  3. 3. Ladegewichtsanzeigeanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilsteuerarm (21) auf Änderungen in dem vertikalen Abstand (X) zwischen dem tragenden Rahmen (2) und der Mittellinie einer Fahrzeugachse (5B) anspricht.
  4. 4. Ladegewichtsanzeigeanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet daß die erste Leitung (18) mehrere Luftbälge (6) versorgt, welche entgegengesetzte Enden des Fahrzeugrahmens (2) tragen.
  5. 5. Ladegewichtsanzeigeanordnung für ein Räderfahrzeug mit wenigstens einem Luftbalg (6)als Teil der Luftfederung zwischen dem Fahrgestell und einem tragenden Rahmen (2) des Fahrzeugs,

    gekennzeichnet durch eine druckempfindliche Einrichtung (27) zum Umwandeln des Luftdrucks, der in dem Luftbalg (6) gemessen wird, in ein Signal;

    durch mehrere wählbare Tabellen, die mit der druckempfindlichen Einrichtung (27) in Verbindung sind, zum Umwandeln des Drucksignals in Gewichtsdaten in einer Tabelle, wobei jede Tabelle dem Flächeninhalt eines unterschiedlich großen Luftbalgs (6) zugeordnet ist; durch eine Einrichtung (36), die mit den wählbaren Tabellen in Verbindung steht, zum Auswählen derjenigen Tabelle, die dem Flächeninhalt des Luftbalgs (6) zugeordnet ist; und

    durch eine Einrichtung (38), die mit den wählbaren Tabellen in Verbindung ist, zum Anzeigen der Gewichtsdaten aus der gewählten Tabelle, um das Ladegewicht anzuzeigen.
  6. 6. Ladegewichtsanzeigeanordnung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (34), die mit der druckempfindlichen Einrichtung (27) in Verbindung steht, zum Bestimmen des Flächeninhalts des Luftbalgs (6).
  7. 7. Ladegewichtsanzeigeanordnung nach Anspruch 5 oder 6, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (30), die mit der druckempfindlichen Einrichtung (27) in Verbindung steht, zum Eichen der gewählten Tabelle.
  8. 8. Ladegewichtsanzeigeanordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftdruckumwandlungseinrichtung einen Meßwandler (27) enthält zum Umwandeln des gemessenen Druckes in einen Gleichspannungspegel und einen A/D-Wandler (32) zum Umwandeln des Gleichspannungspegels in ein Digitalsignal.
  9. 9. Ladegewichtsanzeigeanordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Tabellen in einem Speicher (34) gespeichert sind, welcher durch das Drucksignal adressiert wird.
  10. 10. Ladegewichtsanzeigeanordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Wähleinrichtung (36) Schalter zum Auswählen einer Tabelle umfaßt.
  11. 11. Ladegewichtsanzeigeanordnung für ein Räderfahrzeug mit wenigstens einem Luftbalg (6) als Teil der Luftfederung zwischen dem Fahrgestell und einem tragenden Rahmen (2) des Fahrzeugs,

    gekennzeichnet durch einen Drucksensor (27) zum Umwandeln des in dem Luftbalg (6) gemessenen Luftdrucks in einen Gleichspannungspegel;

    durch einen A/D-Wandler (32), der mit dem Drucksensor (27) in Verbindung steht, zum Umwandeln des Gleichspannungspegels in ein entsprechendes Digitalsignal;

    durch eine Speichereinrichtung (34), die mit dem A/D-Wandler (32) in Verbindung steht, zum Speichern von mehreren Tabellen zum Umwandeln des Digitalsignals in Gewichtsdaten in einer Tabelle, wobei jede Tabelle dem Flächeninhalt eines unterschiedlich großen Luftbalgs (6) zugeordnet ist;

    durch eine Schalteinrichtung (36), die mit der Speichereinrichtung (34) in Verbindung steht, zum Auswählen der Tabelle, die dem Flächeninhalt des Luftbalgs (6) zugeordnet ist, unter den verschiedenen Tabellen für das Fahrzeug; und

    durch eine Anzeigevorrichtung (38), die mit der Speichereinrichtung (34) in Verbindung steht, zum Anzeigen der Gewichtsdaten aus der ausgewählten Tabelle.
  12. 12. Ladegewichtsanzeigeanordnung nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch eine Tabelle in der Speichereinrichtung (34) zum Umwandeln des Digitalsignals in einen Luftdruck, wobei die Tabelle zum Bestimmen des Flächeninhalts des Luftbalgs (6) aus einer Änderung im Luftdruck, welcher durch das Aufladen eines bekannten Gewichts auf den tragenden Rahmen (2) verursacht wird, vorgesehen ist.






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