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Dokumentenidentifikation DE102004028979A1 25.05.2005
Titel Fahrzeuggewicht-Messvorrichtung
Anmelder Yazaki Corp., Tokio/Tokyo, JP
Erfinder Takahashi, Naoya, Shimada, Shizuoka, JP
Vertreter Viering, Jentschura & Partner, 80538 München
DE-Anmeldedatum 16.06.2004
DE-Aktenzeichen 102004028979
Offenlegungstag 25.05.2005
Veröffentlichungstag im Patentblatt 25.05.2005
IPC-Hauptklasse G01G 19/08
IPC-Nebenklasse B60P 5/00   
Zusammenfassung Um eine Last durch Reduzieren der Effekte der Änderung der Reifen-Bodenberührungspunkte exakt zu messen, weist die Fahrzeuggewicht-Messvorrichtung erste und zweite Verformungserfassungs-Mittel (3A, 3B) zum Detektieren der Verformungen einer Achse (4), Aufsummierungs-Mittel zum Summieren der Ausgangsgrößen der ersten und zweiten Verformungserfassungs-Mittel (3A, 3B) und Berechnungs-Mittel (9) zum Berechnen einer Last mit der Ausgangsgröße der Aufsummierungs-Mittel (8) auf. Die ersten Verformungserfassungs-Mittel (3A) sind auf einer Seitenfläche der Achse (4) zwischen einem Lastpunkt und dem einen Ende der Achse (4) befestigt. Die zweiten Verformungserfassungs-Mittel (3B) sind auf der Seitenfläche der Achse (4) zwischen dem Lastpunkt und dem anderen Ende der Achse (4) befestigt.

Beschreibung[de]

Die Erfindung bezieht sich auf eine Fahrzeuggewicht-Messvorrichtung.

Ein Beispiel eines Aufbaus gemäß einer gewöhnlichen Fahrzeuggewicht-Messvorrichtung wird mit Bezug auf 7 und 8 beschrieben. 7 ist eine schematische Darstellung eines Achsenbereichs eines Fahrzeugs, an welchem die gewöhnliche Fahrzeuggewicht-Messvorrichtung befestigt ist. 8 ist eine perspektivische Ansicht der Achse.

In 7 und 8 sind ein innerer Reifen 1 und ein äußerer Reifen 2, welche einen Doppelreifen für ein Hinterrad eines Fahrzeugs wie beispielsweise eines Lastkraftwagens ausgestalten, an den beiden Enden der Achse 4 entsprechend befestigt, welche ein rundes Loch 6 im Zentrum aufweist. In einem mittleren Bereich zwischen dem runden Loch 6 und dem Ende der Achse ist ein Blattfeder-Montagebereich 5a vorgesehen. Eine Blattfeder 5 ist auf der Oberseite des Blattfeder-Montagebereichs 5a befestigt. Ein Verformungssensor 3 als Verformungserfassungs-Mittel, welches die Fahrzeuggewicht-Messvorrichtung ausbildet, ist an jeder Oberseite der Achse 4 zwischen den Enden der Achse 4 und dem Blattfeder-Montagebereich 5a befestigt. Das Ladegewicht des Fahrzeugs (eine Last auf einem Träger) wird über die Blattfeder 5 von der Achse abgestützt. Die Achse 4 ist durch ein Biegemoment aus dem Ladegewicht beansprucht. Der Verformungssensor 3 detektiert das Biegemoment zum Messen der Last auf dem Träger.

In der Fahrzeuggewicht-Messvorrichtung, welche das Biegemornent an der Achse 4 durch Befestigung des Verformungssensors 3 auf der Oberseite der Achse 4 detektiert, weist ein gemessener Wert der Last keinen Messfehler auf, wenn die Reifen-Bodenberührungspunkte der Doppelreifen auf den Hinterrädern sich nicht ändern würden, da das Biegemoment proportional zu der Belastung ist. Der Reifen-Bodenberührungspunkt wird hier durch einen Punkt äquivalent zu dem Doppelreifen mit dem inneren Reifen 1 und dem äußeren Reifen 2 definiert.

Der Reifen-Bodenberührungspunkt wird jedoch leicht durch den Zustand der Straße oder durch Änderung des Reifenluftdrucks verändert und die detektierte Verformung kann sich durch Änderung des Biegemoments ändern, auch wenn die Last konstant ist. Der gemessene Wert der Last enthält deshalb einen Messfehler.

Der Messfehler in dem gemessenen Wert der Last wird wie folgt beschrieben. Ein gerader Träger (entspricht der Achse 4 in 7 und 8) mit einem konstanten Wirkungsquerschnitt entlang der axialen Richtung unter einem einheitlichen Biegemoment wird diskutiert.

9 zeigt den gebogenen geraden Träger unter der oben genannten Bedingung, die Verteilung der Biegespannung und die Verteilung der Scherspannung. Die Längsverformung ȧ, welche an einer Position mit einem Abstand y von der neutralen Ebene NN' des geraden Trägers 4 ohne Dehnung und Stauchung erzeugt wird, ist durch die folgende Formel F1 definiert: ȧ = (M/EI)y(F1);

Hierin ist M das Biegemoment, E ist der Elastizitätsmodul in Längsrichtung und I ist das Flächenträgheitsmoment. Die Längsspannung &egr; durch Biegung sei die maximale Zugverformung &egr;1 an einer Unterseite des geraden Trägers und sei die maximale Druckverformung &egr;2 an einer Oberseite des geraden Trägers.

Ein Biegemoment und eine Scherspannung wirken im Allgemeinen auf einen Wirkungsquerschnitt eines Trägers ein, wenn der Träger eine Querlast aufweist. In 9, wirkt das Biegemoment zwischen C und D in dem Träger und die Scherspannung und das Biegemoment wirken zwischen A und C oder D und B auf die äußere Oberfläche des Trägers ein. Die Scherspannung &tgr; ist so verteilt, dass sie den maximalen Wert in Höhe der neutralen Ebene hat und dass sie null ist an der Oberseite und an der Unterseite des Trägers.

Die Verformungssensoren 3, welche in 7 und 8 gezeigt sind, werden im Allgemeinen an der oberen Oberfläche der Achse 4 zum Detektieren der Druckverformung durch das Biegemoment befestigt. Die tatsächliche Achse 4 ist so ausgebildet, dass der Wirkungsquerschnitt von dem Blattfeder-Montagebereich 5a in Richtung zu ihrem Endteil reduziert ist. Das Flächenträgheitsmoment ist kleiner an der äußeren Seite (dem Endteil) der Blattfeder. Daher ist deren Verformung bei gleichem Wert des Biegemoments größer. Die Verformung wird deshalb einfacher an der äußeren Seite der Blattfeder nahe dem Blattfeder-Montagebereich detektiert.

Das Ladegewicht wirkt an einer Position des Blattfeder-Montagebereichs 5a als ein Aktionspunkt auf die Achse 4 ein. Das Biegemoment wird durch das Ladegewicht erzeugt und die Reaktionskraft wird an dem Reifen-Bodenberührungspunkt erzeugt. Diese Bedingung kann als derartige Bedingung betrachtet werden, dass die konzentrierten Lasten WA und WB aus dem Ladegewicht auf die Aktionspunkte eines gelenkig abgestützten Trägers (entspricht der Achse 4) einwirken. Die Kräfte, welche auf den gelenkig abgestützten Träger wirken, sind in den 10A und 10B gezeigt.

In 10A werden die Reaktionskräfte RA, RB, welche an den Reifen-Bodenberührungspunkten erzeugt werden, durch die folgenden Formeln F2, F3 definiert: RA = {WA (b + c) + WBb}/(a + b + c)(F2); RB = {WAa + WB (a + c)}/(a + b + c)(F3);

Hier ist a ein Abstand von dem Reifen-Bodenberührungspunkt A an einem Ende des gelenkig abgestützten Trägers zu dem Aktionspunkt C, b ist ein Abstand von dem Reifen-Bodenberührungspunkt B an dem anderen Ende des gelenkig abgestützten Trägers zu dem Aktionspunkt D und c ist ein Abstand zwischen C und D.

Unter Definition von x als irgendein Abstand von dem Aktionspunkt C in Richtung des Aktionspunktes D, wird die Beziehung zwischen der Scherkraft F, der Reaktionskraft R am Bodenberührungspunkt und dem Biegemoment mit folgenden Formeln angegeben:

  • Bereich zwischen A und C (–a ≤ x ≤ 0) F = RA(F4); M = RA(x + a)(F5);
  • Bereich zwischen C und D (0 ≤ x ≤ c) F = RA – WB(F6); M = RA(x + a) + WAx = RAa + (RA + WA)x(F7);
  • Bereich zwischen D und B (c ≤ x ≤ b + c) F = RA – WA – WB = –RB(F8); M = RB(b + c – x)(F9);

Wenn das Ladegewicht als äquidistant geteilte Lasten auf den Träger einwirkt, werden die Reaktionskräfte und die Biegemomente am Bodenberührungspunkt durch folgende Formeln angegeben, wobei definiert wird: WA = WB = W. RA = W(2b + c)/(a + b + c)(F10); RB = W(2a + c)/(a + b + c)(F11); MA = Wa(2b + c)/(a + b + c)(F12); MB = Wb(2a + c)/(a + b + c)(F13);

Der Reifen-Bodenberührungspunkt wird leicht durch Stöße oder durch Schrägstellung einer Last oder durch den Zustand des Reifenluftdrucks verändert. Unter der Annahme, dass die Bodenberührungspunkte A und B nach A'(>A) und B'(>B) geändert werden, werden die Reaktionskraft an dem Bodenberührungspunkt und das Biegemoment deshalb, wie gezeigt in 10B, beeinflusst.

Wenn sich die Abstände a, b bezüglich des Abstandes a' = a + &Dgr;a und des Abstandes b'= b + &Dgr;b entsprechend ändern, wird ein Änderungsbetrag &Dgr;M eines Biegemoments wie folgt berechnet: &Dgr;MA = (∂MA/∂a)&Dgr;a + (∂MA/∂b)&Dgr;b =

= W{(b + c)(2b + c)&Dgr;a + a(2a + c)&Dgr;b}/(a + b + c)2(F14);
&Dgr;MB = (∂MB/∂a)&Dgr;a + (∂MB/∂b)&Dgr;b =

= W{b(2b + c)&Dgr;a + (a + c)(2a + c)&Dgr;b}/(a + b + c)2(F15);
&Dgr;MA + &Dgr;MB = W {(2b + c)2&Dgr;a + (2a + c)2&Dgr;b}/(a + b + c)2(F16);

Gemäß den obigen Formeln F14, F15, F16 ist es verständlich, dass ein Fehler des Ergebnisses aufgrund der Änderung des Reifen-Bodenberührungspunktes nicht vermieden werden kann, wenn das Ladegewicht mit den detektierten Ausgangsgrößen der Druckverformungen aus den Biegemomenten, welche an einem oder zwei Punkten der Verformungssensoren 3 auf der Achse 4 detektiert wurden, berechnet wird.

Um den oben genannten Nachteil zu bewältigen, ist es ein Ziel dieser Erfindung, eine verbesserte Fahrzeuggewicht-Messvorrichtung bereitzustellen.

Gelöst wird dies mit einer Fahrzeuggewicht-Messvorrichtung, welche ein Ladegewicht exakt durch Reduzieren des Effekts der Änderung der Reifen-Bodenberührungspunkte ermittelt.

Um dieses Ziel zu erreichen, weist eine Fahrzeuggewicht-Messvorrichtung gemäß dieser Erfindung erste Verformungserfassungs-Mittel zum Detektieren der Verformung einer Achse, zweite Verformungserfassungs-Mittel zum Detektieren der Verformung der Achse, Aufsummierungs-Mittel zum Summieren der Ausgangsgrößen der ersten und zweiten Verformungserfassungs-Mittel und Berechnungs-Mittel zum Berechnen einer Last mit einer aufsummierten Ausgangsgröße der Aufsummierungs-Mittel auf. Die Verformung der Achse wird durch die Scherkraft bewirkt, welche auf die Achse einwirkt. Die ersten Verformungserfassungs-Mittel werden auf einer Seitenfläche der Achse zwischen einem Lastpunkt und einem Ende der Achse des Fahrzeugs befestigt. Die zweiten Verformungserfassungs-Mittel werden auf der Seitenfläche der Achse zwischen dem Lastpunkt und dem anderen Ende der Achse des Fahrzeugs befestigt.

Gemäß der oben genannten Fahrzeuggewicht-Messvorrichtung, kann das Ladegewicht exakt durch das Reduzieren der Fehler, welche aufgrund der Änderung der Reifen-Bodenberührungspunkte auftreten, gemessen werden.

Die Fahrzeuggewicht-Messvorrichtung wird in der oben genannten Fahrzeuggewicht-Messvorrichtung mehr dadurch spezifiziert, dass die ersten und die zweiten Verformungserfassungs-Mittel in Höhe der neutralen Ebene des Biegemoments auf der Seitenfläche der Achse befestigt werden.

Das Ladegewicht kann gemäß der oben genannten Fahrzeuggewicht-Messvorrichtung exakt ohne Auswirkungen der Biegemomente gemessen werden.

Die Fahrzeuggewicht-Messvorrichtung wird ferner in der oben genannten Fahrzeuggewicht-Messvorrichtung dadurch spezifiziert, dass die ersten und die zweiten Verformungserfassungs-Mittel mit einem vorbestimmten Neigungswinkel gegen eine Achsenrichtung der Achse befestigt werden sollen.

Das Ladegewicht kann gemäß der oben genannten Fahrzeuggewicht-Messvorrichtung durch die Erfassung der Druckverformungen aufgrund von Scherkräften exakt gemessen werden.

Die Fahrzeuggewicht-Messvorrichtung wird ferner in der oben genannten Fahrzeuggewicht-Messvorrichtung dadurch spezifiziert, dass der vorbestimmte Winkel 45 Grad ist.

Das Ladegewicht kann exakt gemäß der oben genannten Fahrzeuggewicht-Messvorrichtung durch Detektieren der Druckverformungen aufgrund von Scherkräften äußerst empfindlich gemessen werden.

Die oben genannten und andere Ziele und Merkmale dieser Erfindung werden aufgrund der folgenden Beschreibung, welche in Verbindung mit den anhängenden Figuren hinzugenommen wird, offensichtlicher.

Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung eines Bereichs einer Achse eines Fahrzeugs, an welcher eine Fahrzeuggewicht-Messvorrichtung gemäß dieser Erfindung installiert ist;

2 eine perspektivische Ansicht der Achse in 1;

3 eine teilweise vergrößerte Ansicht der 1;

4 eine perspektivische Explosionsdarstellung, welche ein Beispiel einer Ausgestaltung des Verformungssensors in 1 zeigt;

5 eine schematische Darstellung zum Erklären einer Aktivität einer Scherkraft;

6 ein Flussdiagramm der Fahrzeuggewicht-Messvorrichtung gemäß dieser Erfindung;

7 eine schematische Darstellung eines Bereichs einer Achse eines Fahrzeugs, an welcher eine gewöhnliche Fahrzeuggewicht-Messvorrichtung installiert ist;

8 eine perspektivische Ansicht einer Achse aus 7;

9 eine schematische Darstellung zum Zeigen eines gebogenen geraden Trägers, einer Verteilung einer Biegespannung und einer Verteilung einer Scherspannung;

10A eine schematische Darstellung zum Erklären der Beziehung zwischen Kräften, welche auf einen Träger einwirken;

10B eine schematische Darstellung zur Erklärung der Beziehung zwischen Kräften, welche auf einen Träger bei geänderten Bodenberührungspunkten einwirken; und

Tabelle 1 die Fehlerverhältnisse entsprechend den jeweiligen Zuständen der Änderungen der Reifen-Bodenberührungspunkte.

Ein Ausführungsbeispiel gemäß dieser Erfindung wird im Folgenden mit Bezug auf die Figuren erklärt. 1 ist eine schematische Darstellung eines Bereichs einer Achse eines Fahrzeugs, an welcher eine Fahrzeuggewicht-Messvorrichtung gemäß dieser Erfindung installiert ist. 2 ist eine perspektivische Ansicht einer Achse.

In 1 und 2 sind ein innerer Reifen 1 und ein äußerer Reifen 2, welche einen Doppelreifen für ein Hinterrad eines Fahrzeugs wie beispielsweise eines Lastkraftwagens ausgestalten, an den beiden Enden der Achse 4 befestigt, welche ein rundes Loch 6 in ihrer Mitte aufweist. In den mittleren Bereichen zwischen dem runden Loch 6 und den beiden Enden der Achse 4, ist jeweils ein Blattfeder-Montagebereich 5a vorgesehen. Eine Blattfeder 5 ist auf der Oberseite des Blattfeder-Montagebereichs 5a befestigt. Das Ladegewicht des Fahrzeugs (eine Last auf einem Träger) wird über die Blattfeder 5 von der Achse 4 abgestützt.

Verformungssensoren 3A, 3B sind als Verformungserfassungs-Mittel, welche die Fahrzeuggewicht-Messvorrichtung gemäß dieser Erfindung ausgestalten, jeweils auf jeder Seitenfläche der Achse 4 zwischen einem Ende der Achse 4 und den Blattfeder-Montagebereichen 5a und zwischen dem anderen Ende der Achse 4 und den anderen Blattfeder-Montagebereichen 5a befestigt. Zwei Verformungssensoren 3A, 3B sind an den jeweiligen Positionen mit dem gleichen Abstand von dem runden Loch 6 der Achse 4 zu jedem Ende befestigt, mit anderen Worten, an den jeweiligen Positionen, welche symmetrisch zu dem Mittelpunkt des runden Lochs 6 sind.

3 ist eine teilweise vergrößerte Ansicht der 1. Der Verformungssensor 3A ist in Höhe der neutralen Ebene des Biegemoments auf einer Seitenfläche der Achse 4 mit einem vorbestimmten Neigungswinkel &THgr; gegen eine Achse (Horizontallinie) der Achse 4, wie gezeigt in 3, befestigt. Der vorbestimmte Winkel &THgr; kann irgendein Winkel sein, wobei aber der bevorzugteste Winkel in 3 45 Grad ist. Der Verformungssensor 3B ist ebenfalls mit einem Neigungswinkel von 45 Grad befestigt.

4 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung, welche ein Beispiel einer Ausgestaltung der Verformungssensoren 3A, 3B zeigt. Das Beispiel der Ausgestaltung der Verformungssensoren 3A, 3B ist in dem Dokument des japanischen Patents 2002-71437 offenbart. Der Verformungssensor 3 weist ein Gehäuse 30, welches eine rechtwinklige festkörperähnliche äußere Schale ausbildet, eine Schalterplatte 31, ein Bodenbauteil 32 und stützende Stabelemente 36A, 3bB auf.

Ein Sensorelement 35 zum Detektieren der Verformung wird auf dem Bodenbauteil 32 befestigt. Das Sensorelement 35 ist durch Ausbilden eines Metallfolien-Drucksensors auf einem Substrat, welches ähnlich einer langen Dünn-Platte aus einem Metall, wie beispielsweise, ein rostfreier Stahl hergestellt ist, ausgestaltet. Das Sensorelement 35 detektiert eine Verformung unter der Anwendung, dass der Widerstand des Metallfolien-Drucksensors entsprechend einer Last auf dem Metallsubstrat geändert wird. Die Last auf dem Substrat wird gemäß einer Verformung eines Befestigungs-Stabelements übertragen, auf welchem fixierende Verbindungselemente 32A, 32B ausgebildet sind und sich von den Enden des Bodenbauteils 32 erstrecken, wobei die Verbindungselemente 32A, 32B fixiert und angeschweißt sind. Das Bodenbauteil 32 weist zwei Löcher 32C und 32D auf. Die Enden der abstützenden Stabelemente 36A, 36B werden in die Löcher 32C und 32D eingesetzt und das Bodenbauteil 32 ist mit der Schalterplatte 31 gekoppelt.

Die anderen Enden der abstützenden Stabelemente 36A bzw. 36B werden jeweils in die Löcher 31A, 31B, welche in der Schaltplatte 31 vorgesehen sind, eingesetzt. Ein Verstärker 18A zum Verstärken der detektierten Ausgangsgröße von dem Sensorelement 35 ist auf der Schalterplatte 31 befestigt.

Das Gehäuse 30 ist befestigt, um die Schalterplatte 31 und das Bodenbauteil 32, welche, wie oben dargestellt, gekoppelt sind, abzudecken. Wenn das Gehäuse 30 befestigt ist, wird das fixierende Verbindungselement 32A des Bodenbauteils 32 in einen konkaven Ausschnitt 30A, welcher an einem Öffnungsrand bei einer Seitenwand des Gehäuses 30 ausgebildet ist, eingesetzt und das fixierende Verbindungselement 32B wird in einen nicht gezeigten konkaven Ausschnitt, welcher an einem Öffnungsrand bei einer gegenüberliegenden Seitenwand des Gehäuses 30 ausgebildet ist, eingesetzt. Ein Führungsdraht 34 zum Übertragen eines Signals einer Gewichtsdetektion wird mittels einer fixierenden Metallklammer 33 elektrisch mit dem Gehäuse 30 gekoppelt.

Die Verformungssensoren 3A, 3B, welche wie gezeigt in 4 ausgestaltet sind, sind derart befestigt, um die entsprechenden Ausrichtungen der Sensorelemente 35 längs gerichtet um 45 Grad gegen die Achse der Achse 4 geneigt, wie gezeigt in 3, anzuordnen.

Der Verformungssensor 3 ist, wie oben erwähnt, so befestigt, dass die Verformung durch die Scherkraft, welche auf die Achse 4 durch eine Last einwirkt, äußerst empfindlich gemessen werden kann.

In einem rechtwinkligen Abschnitt mit den Scheitelpunkten A, B, C, D als ein Teil der Achse 4, wenn von der Seite betrachtet, ist es wie gezeigt in 5 vorstellbar, dass die Seite CD eines Trägers, welcher bei der Seite AB abgestützt wird, von einer Scherkraft beansprucht wird, wenn eine Seite AB (entsprechend dem Reifen-Bodenberührungspunkt) fixiert ist und eine Seite CD (entsprechend einem Aktionspunkt) belastet wird.

Eine Scherspannung &tgr; wird in einem inneren Wirkungsquerschnitt der Achse 4 durch die Scherkraft erzeugt und der rechtwinklige Abschnitt ABCD wird zu einem Parallelogramm-Abschnitt ABC'D' verformt. Eine Neigung des Parallelogramm-Abschnitts RBC'D' gegen den rechtwinkligen Abschnitt ABCD durch Scherdeformation ist eine Scherverformung &ggr;.

Eine Druckverformung &egr;3, welche durch die Scherkraft bewirkt wird, wird in einer Richtung von 45 Grad gegen die Seite AD oder BC erzeugt. Da die Verformungssensoren 3A, 3B, wie oben erwähnt, derart befestigt sind, um die entsprechenden Ausrichtungen der Sensorelemente 35 in Längsrichtung um 45 Grad gegen die Achse der Achse 4 geneigt, wie in 3 gezeigt, anzuordnen, kann die Druckverformung durch Scherkraft detektiert werden.

Wenn die Abstände a, b entsprechend den Abständen a' = a + &Dgr;a, b'= b + &Dgr;b, wie gezeigt in 10A und 10B, geändert werden, wird ein Änderungsbetrag &Dgr;R einer Reaktionskraft bei dem Bodenberührungspunkt wie folgt berechnet: &Dgr;RA = (∂RA/∂a)&Dgr;a + (∂RA/∂b)&Dgr;b =

= W{–(2b + c)&Dgr;a + (2a + c)&Dgr;b}/(a + B + C)2(F17);
&Dgr;RB = (∂RB/∂a)&Dgr;a + (∂RB/∂b)&Dgr;b =

= W{(2b + c)&Dgr;a – (2a + c)&Dgr;b}/(a + B + C)2(F18);
&Dgr;RA + &Dgr;RB = 0(F19);

Wenn das Ladegewicht mit der detektierten Ausgangsgröße der Druckverformung durch die Scherkraft an einem Punkt auf der Seite der Achse 4 mittels des Verformungssensors 3 berechnet wird, wird es unter der Beziehung zwischen den obigen Formeln F16, F17 und F4, F8 verstanden, dass der Fehler, welcher aus der Änderung der Reifen-Bodenberührungspunktes resultiert, nicht vermieden werden kann, wie weiter oben bezüglich des Standes der Technik dargelegt ist.

Wenn die detektierten Ausgangsgrößen der Druckverformungen durch die Scherkräfte aufsummiert werden, welche mittels der Verformungssensoren 3A, 3B, welche entsprechend zwischen dem einen Ende der Achse 4 und dem einen Blattfeder-Montagebereich 5a und zwischen dem anderen Ende der Achse 4 und dem anderen Blattfeder-Montagebereich 5a auf der Seite der Achse 4 befestigt sind, detektiert werden, werden die Änderungsbeträge der Reaktionskräfte durch die Änderung des Reifen-Bodenberührungspunktes unter der Beziehung zwischen den obigen Formeln F19 und F4, F8 gelöscht, so dass der Änderungsbetrag der Scherkraft gelöscht wird.

Der Fehler, welcher aufgrund des Änderns des Reifen-Bodenberührungspunktes auftritt, wird deshalb durch Berechnung des Ladegewichts, zum Beispiel, Last auf einem Träger, mit einem Signal durch Aufsummieren der detektierten Ausgangsgrößen der Verformungssensoren 3A, 3B vermieden.

Gemäß dem Flussdiagramm, welches in 6 gezeigt ist, werden die detektierten Ausgangsgrößen der zwei Verformungssensoren 3A, 3B durch den entsprechenden Verstärker 7A, 7B verstärkt. Die Ausgangsgrößen werden danach bei einem Summenschaltkreis 8 als aufsummierendes Mittel summiert und das summierte Ausgangssignal wird einem Rechnerschaltkreis 9 als berechnendes Mittel eingegeben. Der Rechnerschaltkreis 9 berechnet das Ladegewicht (eine Last auf einem Träger) mit dem summierten Ausgangssignal von dem Aufsummierungs-Schaltkreis 8. Das Ladegewicht, welches mittels des Rechnerschaltkreises 9 berechnet wird, wird in einer Anzeigevorrichtung angezeigt.

Das Ausführungsbeispiel gemäß dieser Erfindung wird oben beschrieben. Es wird einem Fachmann ersichtlich sein, dass viele Änderungen und Modifikationen hierzu gemacht werden können, ohne vom Schutzumfang der Erfindung abzuweichen.

Die Verformungssensoren 3A, 3B werden am besten in Höhe der neutralen Ebene des Biegemoments auf einer Seitenfläche der Achse 4 mit einem Neigungswinkel von 45 Grad gegen eine Achse (Horizontallinie) der Achse 4 befestigt. Die Verformungssensoren 3A, 3B können auf irgendwelchen Plätzen, andere als eine neutrale Ebene des Biegemoments auf einer Seitenfläche, befestigt werden. Die Verformungssensoren 3A, 3B können auch mit einer anderen Neigung als 45 Grad (ausgenommen 0 Grad und 90 Grad) befestigt werden.

Gemäß dem oben erwähnten Ausführungsbeispiel wird die Last auf einem Träger mit dem Signal der detektierten Ausgangsgrößen der Verformungssensoren 3A, 3B durch die Scherkraft auf die Achse für hintere Doppelreifen gemessen. Durch Bereitstellen eines Verformungssensors (nicht gezeigt) auf einer Vorderachse und Eingeben der detektierten Ausgangsgröße des Verformungssensors in den Rechnerschaltkreis 8, kann auch ein Eigengewicht des Fahrzeugs und/oder das Ladegewicht gemessen werden. Ein einzelner Reifen wird auf der Vorderachse befestigt, so dass die Änderung des Reifen-Bodenberührungspunktes klein ist. Es ist deshalb für die Vorderachse nicht erforderlich, dass die Verformung durch die Scherkraft gemäß dieser Erfindung detektiert wird und das Detektieren der Scherspannung durch das Biegemoment kann angewendet werden.

Der Rechnerschaltkreis 9 kann mittels eines Mikrocomputers ausgestaltet sein. Ein Gesamtgewicht des Fahrzeugs kann berechnet werden und als eine Fahrzeuggewicht-Messvorrichtung anzeigt werden, wenn ein Fahrzeuggewicht vorher in einem inneren Speicher des Mikrocomputers abgespeichert wird.

Um eine Fahrzeuggewicht-Messvorrichtung gemäß dieser Erfindung mit einer gewöhnlichen Fahrzeuggewicht-Messvorrichtung zu vergleichen, werden die Fehler berechnet, um physikalisch einen numerischen Wert in die obigen Formeln einzusetzen. Setzt man a = b = 300mm, c = 1010mm, die Fehlerverhältnisse &Dgr;RA/RA, &Dgr;RB/RB, &Dgr;RA + &Dgr;RB/RA + RB, &Dgr;MA/MA, &Dgr;MB/MB, &Dgr;MA + &Dgr;MB/MA + MB werden für jede der Bedingungen &Dgr;a = 15mm, &Dgr;b = 15mm und &Dgr;a = 15mm, &Dgr;b = 0mm und &Dgr;a = 15mm, &Dgr;b = –15mm berechnet und in Tabelle 1 gezeigt.

Tabelle 1 zeigt Fehlerverhältnisse entsprechend den jeweiligen Zuständen der Änderungen von Reifen-Bodenberührungspunkten.

Tabelle 1 zeigt folgendes:

Wenn beide, der rechte und linke Reifen-Bodenberührungspunkt nach außen geändert werden, wird das Biegemoment am meisten bewirkt.

Wenn nur einer der rechten und linken Reifen-Bodenberührungspunkte nach außen geändert wird, wird das Biegemoment nur halb so viel bewirkt im Vergleich zu dem oberen.

Wenn ein Abstand zwischen rechten und linken Reifen-Bodenberührungspunkten nicht geändert wird, zum Beispiel das Fahrzeug auf einer rechts-links schrägen Straße, wird der Fehler gelöscht, wenn das Fahrzeuggewicht aus der Summe des rechten und linken Biegemoments berechnet wird.

Wenn das Ladegewicht mit dem aufsummierten Wert der Reaktionskräfte an den Bodenberührungspunkten berechnet wird, wird kein Fehler auftreten, auch wenn die Reifen-Bodenberührungspunkte geändert werden.

Nachdem diese Erfindung nun vollständig beschrieben wurde, wird es jedem Fachmann ersichtlich sein, dass viele Änderungen und Modifikationen hierzu gemacht werden können, ohne vom Schutzumfang dieser Erfindung, wie er in den anhängenden Ansprüchen dargelegt ist, abzuweichen.


Anspruch[de]
  1. Fahrzeuggewicht-Messvorrichtung, welche aufweist:

    erste Verformungserfassungs-Mittel zum Detektieren der Verformung einer Achse, wobei die Verformung durch Scherkraft bewirkt wird, welche auf die Achse einwirkt, und wobei die ersten Verformungserfassungs-Mittel auf einer Seitenfläche der Achse zwischen einem Lastpunkt und dem einem Ende der Achse eines Fahrzeugs befestigt sind;

    zweite Verformungserfassungs-Mittel zum Detektieren der Verformung der Achse, wobei die Verformung durch die Scherkraft bewirkt wird, welche auf die Achse einwirkt, und wobei die zweiten Verformungserfassungs-Mittel auf der Seitenfläche der Achse zwischen dem Lastpunkt und dem anderen Ende der Achse des Fahrzeugs befestigt sind;

    Aufsummierungs-Mittel zum Summieren von Ausgangsgrößen der ersten und der zweiten Verformungserfassungs-Mittel; und

    Berechnungs-Mittel zum Berechnen einer Last mit Hilfe der Ausgangsgröße der Aufsummierungs-Mittel.
  2. Fahrzeuggewicht-Messvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die ersten und die zweiten Verformungserfassungs-Mittel in Höhe der neutralen Ebene des Biegemoments auf der Seitenfläche der Achse befestigt sind.
  3. Fahrzeuggewicht-Messvorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die ersten und die zweiten Verformungserfassungs-Mittel derart befestigt sind, dass sie mit einem vorbestimmten Winkel gegen die Achsenrichtung der Achse geneigt sind.
  4. Fahrzeuggewicht-Messvorrichtung gemäß Anspruch 3, wobei der vorbestimmte Winkel 45 Grad ist.
Es folgen 5 Blatt Zeichnungen






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