DE3906987C2 - Ladegewichtsanzeigeanordnung für ein luftgefedertes Fahrzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Ladegewichtsanzeigeanordnung nach Anspruch 1. Eine solche Anordnung dient dazu, einem Fahrzeug­ führer während des Ladevorganges und unterwegs eine Lade­ gewichtsanzeige liefert.

Es sind bereits verschiedene Systeme vorgeschlagen worden, die einem Fahrzeugführer eines Lastkraftwagens das Gewicht einer Ladung anzeigen, wobei auf dem Lastkraftwagen und/oder auf einem Anhänger be­ festigte Sensoren benutzt werden, die mit einer in dem Führerhaus des Lastkraftwagens angebrachten Anzeigevorrichtung verbunden sind. Diese vorgeschlagenen Systeme haben, allgemein gesagt, kaum Verwendung gefunden, weil sie ziem­ lich kompliziert sind und ihr Einbau mit hohen Kosten ver­ bunden ist. Ladegewichtsanzeigesysteme auf Überlandlastkraftwagen und Anhängern sind starken Stoßbelastungen und anderen rauhen Betriebsbedingungen ausgesetzt. Bei den vorgeschla­ genen Ladegewichtsanzeigesystemen ist die Verwendung von me­ chanischer und elektronischer Ausrüstung erforderlich, die in der Wartung teuer ist.

Andere Ladegewichtsanzeigesysteme für den Einbau auf einem Lkw oder einem Anhänger haben den Nachteil, daß sie zusätz­ liche Ausrüstung erfordern, wie z. B. tragende Luftbälge und auf Luftbälgen abgestützte Ladepritschen, welche bei Einbau zu zusätzlichem abgefederten Gewicht führen und die Nutzlastkapazität verringern.

Die US 3 854 540, US 4 456 084 und US 4 589 507 zeigen Systeme, bei denen Drucksensoren benutzt werden, die auf tragende Gebilde ansprechen und mit Anzeigevor­ richtungen verbunden sind.

In der Lkw-Industrie sind gegenwärtig Luftventile zur Niveauregelung in Gebrauch, welche auf Änderungen in dem Abstand zwi­ schen 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 verrin­ gern und den vorgewählten Zwischenraum wieder herzustellen.

Es ist festgestellt worden, daß das Messen des Leitungs­ drucks zwischen einem Niveauregelventil und den Luft­ bälgen der Luftfederung eines Fahrzeugs ein äußerst genaues Signal auf einem Ladegewichtsanzeiger in dem Lkw-Führerhaus liefert.

Aus der GB 2 136 151 A ist eine Fahrzeugachslastanzeige­ einrichtung bekannt, die eine Sichtanzeige des von einer Achse getragenen Gewichts durch Erfassen des Druckes innerhalb einer niveaugeregelten Luftfeder liefert. Die Höhe der Luftfeder wird mit Hilfe eines Hebelarms und einer Ventilanordnung mechanisch konstant gehalten. Ein Meßinstrument, das eine Sichtanzeige des Ladegewichts liefert, welches dem erfaßten Druck entspricht, wird gemäß einer empirisch bestimmten Ladegewicht-Druck-Bezie­ hung für die besondere Luftfeder geeicht. Ein so geeichtes Sy­ stem ist nur zur Verwendung mit der besonderen Luftfeder ge­ eignet. Wenn man eine andere Luftfeder verwenden wollte, was z. B. bei jedem Anhängerwechsel geschieht, müßte die gesamte La­ degewicht-Druck-Beziehung wieder neu empirisch ermittelt wer­ den.

Die US 4 651 838 beschreibt ein System zur Niveauregelung eines luftgefederten Fahrzeuges mit einem elektronischen Luftfe­ derniveauregelsystem. Das Regelsystem enthält eine einzelne Ta­ belle, die Druck, Höhe und Gewicht für eine besondere Luftfeder miteinander korreliert. Wenn die Tabelle bei einem Eichzyklus benutzt wird, wandelt sie einen bekannten Druck und eine be­ kannte Höhe in einen Gewichtswert um. Wenn die Tabelle beim Re­ geln der Luftfederhöhe und damit des Niveaus des Fahrzeugs be­ nutzt wird, wandelt sie eine bekannte Höhe und ein bekanntes Gewicht in einen Druckwert um. Die Tabelle gilt speziell für die Kenndaten (z. B. die Größe) von ein und derselben Luftfeder. Das System nach der US 4 651 838 dient dazu, die Last auszu­ richten, und damit einem ganz anderen Zweck als eine Ladege­ wichtsanzeigeanordnung. Zudem ist es nur für ein spezielles Fahrzeug geeignet. Bei dem bekannten System ist ferner stets ein komplizierter Eichzyklus erforderlich. Außerdem ist es nur für jeweils besondere Luftfedern einsetzbar. Das macht seine Verwendung beispielsweise bei Zugmaschinen im Betrieb mit ver­ schiedenen Anhängern oder Aufliegern, deren Ladung angezeigt werden soll, unmöglich.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine universell einsetzbare Lade­ gewichtsanzeigeanordnung zur Verwendung auf luftgefederten Fahrzeugen zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch eine Ladegewichtsanzeigeanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

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

Zu den Vorteilen der Erfindung gehört, daß eine Ladegewichtsan­ zeigeanordnung geschaffen wird, bei der bekannte Luftventilkom­ ponenten benutzt werden können, die auf einem Fahrzeug bereits zur Niveauregelung vorhanden sind, wobei einerseits die Ladegewichtsanzeigeanordnung eine äußerst genaue Anzeige des Ladegewichts liefert, andererseits aber die Verwendung von emp­ findlichen Bauteilen, die schnell versagen können, vermieden wird, und wobei die Ladegewichtsanzeigeanordnung praktisch zu keiner Erhöhung des abgefederten Gewichts des Fahrzeugs führt und somit Nutzlastverringerungen ausschließt.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung bilden die Gegen­ stände der Unteransprüche.

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 Rä­ dern weggebrochen worden ist, um Fahrgestell- und Wiegeanordnungsbauteile sichtbar zu machen,

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

Fig. 3 ein Blockschaltbild einer Schaltung zum Be­ stimmen des Gewichts einer Ladung auf einer Anhängerladepritsche.

In den Zeichnungen ist mit der Bezugszahl 1 eine Ladepritsche eines Fahrzeugs bezeichnet, beispielsweise ein Untergestell eines Lastkraft­ wagens oder Anhängers für Ferntransporte, das einen tragenden Fahrzeugrahmen 2 hat.

Ein Fahrgestell des Fahrzeuges kann Radsätze 3 und 4 aufweisen, welche an Fahrgestellbauteilen (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 6 ist zwischen einem schwenkbar befestigten Achsschlepparm 7 und einem an dem Fahrzeugrahmen befestigten Block 8 angeordnet. Der Achsschlepparm 7 endigt vorn an einem Hängelager 9 in einem Armdrehpunkt 10. Der vorstehend be­ schriebene Aufbau ist für ein Schwerlast-Lkw- und Anhänger­ fahrgestell mit Luftfederung mehr oder weniger typisch.

Ein insgesamt mit 13 bezeichnetes Ventil (Niveauregelventil), das als Dreiwegeventil ausgebildet ist, ist an einem Fahrzeugrahmen­ teil 14 befestigt. Das Niveauregelventil 13 ist vorteil­ hafterweise auf oder nahe der Mittellinie des Fahrzeugs an­ geordnet. Das Niveaurregelventil 13 hat ein Ventilgehäuse 15, welches mittels eines Winkels 19 an einer Befestigungs­ platte 16 an dem Fahrzeugrahmenteil 14 befestigt ist. Ein Schieber­ kolben (nicht dargestellt) in dem Ventilgehäuse 15 dient dazu, den Luftdruck in einer Zuführleitung 17 aus einer Quelle, z. B. einem durch den Fahrzeugmotor angetriebenen Kompressor, in eine erste Leitung 18 zum Versorgen der Luftbälge 6 zu leiten. Der Schieber­ kolben kann statt dessen dazu dienen, die erste Leitung 18 mit einem Auslaßkanal 20 zu verbinden. Die Schieberkolbenbe­ wegung wird durch einen Steuerarm 21 gesteuert, dessen distales Ende mit der hinteren Achse 5B durch eine Zugstange 22 verbunden ist, die an einem an der hinteren Achse 5B befestigten Winkel 23 endigt. Demgemäß wird (unter der Annahme einer konstanten Luftbalgfüllung) das Beladen der Ladepritsche 1 des Fahrzeugs dazu führen, daß der Steuerarm 21 im Gegenuhrzeigersinn verlagert wird, wenn sich das Fahrzeugrahmenteil 14 nach unten bewegt, und umgekehrt. Während des Beladens des Fahrzeugs werden die Luftbälge 6 durch das Niveauregelventil 13 gefüllt, um einen vorbestimmten vertikalen Zwischenraum (Abstand) X zwischen der hinteren Achse 5B und der Ladepritsche 1 aufrechtzuerhalten. Unterwegs ver­ langt eine Verzögerungseinrichtung bei solchen Niveauregelventilen, daß jede Änderung des Zwischenraums X für eine Zeitspanne von Sekunden auftritt, bevor als Abhilfemaßnahme die Luftbälge 6 weiter mit Luft gefüllt werden oder Luft aus ihnen abgelassen wird.

Ein T-Stück 25 in der ersten Leitung 18 versorgt eine zweite Lei­ tung 26, die in einer druckempfindlichen Vorrichtung in Form eines Meßwandlers 27 endigt, der ein Signal an eine Anzeigeeinrichtung 28 abgibt, die vorzugsweise in dem Führer­ haus 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, welcher den Luftdruck in ein erstes Gleichspannungs­ pegel-Signal umwandelt. Dieses erste Gleichspannungspegel-Signal wird an eine Korrekturschaltung 30 angelegt, die dem Fahr­ zeugführer gestattet, das erste Spannungspegel-Signal auf das statische Gewicht des Fahrzeugs zu eichen, was im folgenden noch näher beschrieben wird. Die Korrekturschaltung 30 ist die Eingangsstufe der Anzeigeeinrichtung 28. Die Anzeigeeinrichtung 28 ent­ hält außerdem einen Analog/Digital (A/D)-Wandler 32, eine Speichereinrichtung 34 in Form eines programmierbaren Festwertspeichers (PROM), Tabellen­ wählschalter 36 als Einrichtung zum Zuordnen von Tabellen und ein Anzeigeelement 38. Der A/D- Wandler 32 wandelt ein zweites Gleichspannungspegel-Signal, welches von der Korrekturschaltung 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 Such­ tabellen ist geeignet, den Wert der Adresse in Druckdaten umzuwandeln, welche den Luftdruck anzeigen, was im folgenden noch näher beschrieben wird. Die anderen Tabellen sind ge­ eignet, den Wert der Adresse in Gewichtsdaten umzuwandeln, welche den Bereich von möglichen Gewichten, die die Lade­ pritsche 1 tragen kann, abdecken. Diese Gewichtstabellen unterscheiden sich im Umwandlungsfaktor, welcher bei der Adresse benutzt wird und von der Größe des Luftfederungs­ systems abhängig ist. Die Suchtabelle, die gewählt wird, wird durch eine Eingabe des Fahrzeugführers, durch die dieser die Einrichtung zum Zuordnen (Tabellenwählschalter) 36 einstellt, bestimmt. Das Aus­ gangssignal der Tabellenwählschalter 36 bildet einen weiteren Teil der Adresse in dem PROM 34. Die Gewichtsdaten in der gewählten Tabelle werden aus dem PROM 34 durch das Anzeigeelement 38 gelesen, welche einen herkömmlichen Digitalanzeigetreiber und 7-Segment-Anzeigen umfaßt. Das Anzeigeelement 38 zeigt dem Fahrzeugführer die Daten als das Ladegewicht auf der Ladepritsche 1 an.

Der zwischen dem Luftdruck und dem Ladegewicht benutzte Um­ wandlungsfaktor hängt von der Fläche der die Ladung tragenden Luftbälge 6 ab. Diese Fläche kann wegen un­ terschiedlich großer Anhänger, Zugmaschinen, usw. von Fahr­ zeug zu Fahrzeug differieren. Beispielsweise zeigt eine Ände­ rung des Luftdruckes von 69 kPa (0,703 kp/cm²) auf 3225 cm² Luftbalgfläche ein zusätzliches Ladungsgewicht von 2270 kg an. Weil für unterschiedlich große Fahrzeuge unterschiedlich große Luftbälge 6 benutzt werden, sind in dem PROM 34 mehrere Ge­ wichtstabellen der oben genannten Art gespeichert, die sich jeweils auf einen unterschiedlich großen Flächeninhalt be­ ziehen. Der PROM 34 enthält außerdem die zusätzliche Tabelle der Luftdrücke. Zum Bestimmen des Flächeninhalts der Luft­ bälge wird zuerst die Luftdrucktabelle gewählt, vorzugs­ weise durch Fehleinstellen der Tabellenwählschalter 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 des Anzeigeelements 38 ermittelt. Durch an­ schließendes Dividieren des bekannten Gewichts (z. B. in Kilogramm) durch die Änderung des Luftdrucks (z. B. in Kilogramm pro Quadratzentimeter) kann der Flächeninhalt der Luftbälge 6 gefunden wer­ den. 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 Tabellenwählschalter 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 Gleichspannungs­ pegelkorrektur der Korrekturschaltung 30 geeicht. Durch dieses Nach­ stellen wird das zweite Spannungspegel-Signal 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.

Bei einer typischen Kombination aus Zugmaschine und Anhänger würden zwei separate Anzeigeanordnungen benutzt werden. Die Luftdruckzunahme in der ersten Leitung 18 und in den Luft­ bälgen 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.

Claims (8)

1. Ladegewichtsanzeigeanordnung für ein luftgefedertes Fahr­ zeug, das wenigstens einen Luftbalg (6) als Luftfederungsbau­ teil zwischen dem Fahrgestell und einem tragenden Rahmen des Fahrzeugs hat, ein an einem Fahrzeugrahmenteil (14) befestigba­ res Ventil (13), das mit einer Luftdruckquelle zum Füllen des Luftbalgs (6) und mit einer Niveauregelung in Verbindung steht, um den Luftdruck in dem Luftbalg (6) zu erhöhen oder zu verrin­ gern und dadurch den Fahrzeugrahmen (2) relativ zu dem Fahrgestellbauteil (5B) zu heben oder zu senken, um einen vor­ bestimmten vertikalen Abstand (X) zwischen dem Fahrzeugrahmen (2) und dem Fahrgestellbauteil (5B) aufrechtzuerhalten;
eine druckempfindliche Einrichtung (27, 32) zum Umwandeln des Luftdrucks, der in dem Luftbalg (6) gemessen wird, in ein Si­ gnal;
einem Anzeigeelement (38), das auf das Signal hin eine An­ zeige des Ladegewichts liefert;
eine Speichereinrichtung (34), welche mit der druckempfindlichen Einrichtung (27, 32) in Verbindung steht und mehrere zuordbare Tabellen gespeichert hat, die jeweils dem Flächeninhalt eines unterschiedlich großen Luftbalgs zugeordnet sind, zum Umwandeln des durch die druckempfindliche Einrichtung (27, 32) erzeugten Signals in Ge­ wichtsdaten; und
eine Einrichtung (36), die mit der Speichereinrichtung (34) in Verbindung steht und dazu dient, unter den Tabellen diejenige Tabelle zuzuordnen, welche dem Flächeninhalt des Luftbalgs (6) für das Fahrzeug zugeordnet ist, wobei die Gewichtsdaten aus der zugeordneten Tabelle dem Anzeige­ element (38) zugeführt werden.

2. Ladegewichtsanzeigeanordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine erste Leitung (18), die mit dem Ventil (13) und dem Luftbalg (6) in Verbindung steht, und durch eine zweite Leitung (26), die mit der ersten Leitung (18) und mit der druckempfind­ lichen Einrichtung (27, 32) in Verbindung steht, wobei das Ven­ til (13) einen Steuerarm (21) hat, der ein distales Ende zur Befestigung an einem Fahrgestellbauteil (5B) des Fahrzeugs auf­ weist, wobei das Ventil (13) durch eine Verlagerung des Steuer­ arms aus einer voreingestellten Position betätigbar ist und wo­ bei die erste und die zweite Leitung (18, 26) durch ein T-Stück (25) in offener Verbindung miteinander sind.

3. Ladegewichtsanzeigeanordnung nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Ventilsteuerarm (21) auf Änderungen in dem vertikalen Abstand (X) zwischen dem Fahrzeugrahmen (2) und der Mittellinie des Fahrgestellbauteils (5B) anspricht.

4. Ladegewichtsanzeigeanordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Leitung (18) mehrere Luftbälge (6) versorgt, welche entgegengesetzte Enden des Fahrzeugrahmens (2) tragen.

5. Ladegewichtsanzeigeanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die druckempfindliche Einrich­ tung (27, 32) 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.

6. Ladegewichtsanzeigeanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine Korrekturschaltung (30), die mit dem Meßwandler (27) in Verbindung steht, zur Korrektur der Gewichtsdaten aus der zugeordneten Tabelle.

7. Ladegewichtsanzeigeanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Zuordnen (36) Schal­ ter zum Auswählen einer Tabelle umfaßt.

8. Ladegewichtsanzeigeanordnung nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß die Speichereinrichtung (34) eine zusätzliche Tabelle zum Bestimmen des Flächeninhalts des Luftbalgs aus einer Änderung im Luftdruck dient, welche durch das Aufladen eines bekannten Gewichts auf den Fahrzeugrahmen (2) verursacht wird.