EP3582982A1 - Verfahren zum bestimmen des belastungszustandes einer blattfeder - Google Patents

Verfahren zum bestimmen des belastungszustandes einer blattfeder

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Publication number
EP3582982A1
EP3582982A1 EP18734166.4A EP18734166A EP3582982A1 EP 3582982 A1 EP3582982 A1 EP 3582982A1 EP 18734166 A EP18734166 A EP 18734166A EP 3582982 A1 EP3582982 A1 EP 3582982A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
sensor
leaf spring
spring
vehicle
region
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP18734166.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
S verin MARTEAU-LORANT
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Frauenthal Automotive Sales GmbH
Hendrickson Commercial Vehicle Systems Europe GmbH
Original Assignee
Frauenthal Automotive Sales GmbH
Hendrickson Commercial Vehicle Systems Europe GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Frauenthal Automotive Sales GmbH, Hendrickson Commercial Vehicle Systems Europe GmbH filed Critical Frauenthal Automotive Sales GmbH
Publication of EP3582982A1 publication Critical patent/EP3582982A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
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    • B60G11/02—Resilient suspensions characterised by arrangement, location or kind of springs having leaf springs only
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    • B60G11/00—Resilient suspensions characterised by arrangement, location or kind of springs
    • B60G11/02—Resilient suspensions characterised by arrangement, location or kind of springs having leaf springs only
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    • B60G17/015—Resilient suspensions having means for adjusting the spring or vibration-damper characteristics, for regulating the distance between a supporting surface and a sprung part of vehicle or for locking suspension during use to meet varying vehicular or surface conditions, e.g. due to speed or load the regulating means comprising electric or electronic elements
    • B60G17/019—Resilient suspensions having means for adjusting the spring or vibration-damper characteristics, for regulating the distance between a supporting surface and a sprung part of vehicle or for locking suspension during use to meet varying vehicular or surface conditions, e.g. due to speed or load the regulating means comprising electric or electronic elements characterised by the type of sensor or the arrangement thereof
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01G—WEIGHING
    • G01G19/00—Weighing apparatus or methods adapted for special purposes not provided for in the preceding groups
    • G01G19/08—Weighing apparatus or methods adapted for special purposes not provided for in the preceding groups for incorporation in vehicles
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00—Measuring force or stress, in general
    • G01L1/04—Measuring force or stress, in general by measuring elastic deformation of gauges, e.g. of springs
    • G01L1/044—Measuring force or stress, in general by measuring elastic deformation of gauges, e.g. of springs of leaf springs
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G2202/00—Indexing codes relating to the type of spring, damper or actuator
    • B60G2202/10—Type of spring
    • B60G2202/11—Leaf spring
    • B60G2202/112—Leaf spring longitudinally arranged
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G2400/00—Indexing codes relating to detected, measured or calculated conditions or factors
    • B60G2400/60—Load

Definitions

  • the invention relates to a vehicle with a chassis and a wheel suspension, comprising at least one leaf spring, e.g. Parabolic spring or handlebar spring, and at least one sensor.
  • leaf spring e.g. Parabolic spring or handlebar spring
  • the invention relates to a method for determining the load condition of a leaf spring by means of a sensor.
  • a sensor arranged on an air pressure spring measures the pressure of the air spring bellows.
  • the additional sensor located near the spring also measures the distance traveled by a wheel of the vehicle between unloaded and loaded position.
  • the deformation of the spring can not be measured by the sensor, so that direct conclusions can not be made by the deformation of the spring.
  • Vehicle spring is connected, is measured.
  • the sensor is mechanically connected to the bracket. Again, the sensor can not measure the deformation of the spring.
  • Vehicle spring by means of a sensor are known. From EP 2 842 777 A1 it is known to determine the load state of a vehicle spring by means of an optical fiber.
  • a sensor comprises a light source, a detector and a cable which comprises the optical fiber. Deformation of the vehicle spring is determined by deformation of the optical fiber by measuring altered light transmission properties. For this, the optical fiber on the
  • Vehicle spring be arranged.
  • the invention is based on the object to provide a vehicle and a method for determining the load condition of a vehicle spring by means of a sensor which do not have these disadvantages. This task is solved with a vehicle, which the
  • the senor has a measured variable which closes on the loading state of the leaf spring
  • the load condition of a leaf spring is determined by means of a sensor in that the sensor has a measured variable which closes on the load condition of the leaf spring
  • the senor analyzes the position of the region of the leaf spring in the measuring range, in particular the
  • Chassis is arranged.
  • the senor is an acoustic sensor, in particular a sound-wave-generating, active, acoustic sensor, preferably an ultrasonic wave-generating, active, acoustic sensor.
  • the senor is in communication with a means which
  • the associating agent may be calibrated to a particular material, such as spring steel, and provide information about interfaces of the material.
  • the senor is in communication with a means which
  • spring steel or composite material and at least a second material, such as a dirt deposit on the leaf spring, which reflect the corresponding sound waves, and each assigns a distance to the sensor.
  • a second material such as a dirt deposit on the leaf spring, which reflect the corresponding sound waves, and each assigns a distance to the sensor.
  • the senor is in communication with a memory in which the from
  • Sensor measured data can be stored, and / or is in communication with a transmitter with which the measured data can be sent to a storage and / or evaluation and / or with an output unit, such as an optical or
  • acoustic indicator communicating.
  • the sensor with a GPS system in
  • Connection stands with which load conditions of the leaf spring can be transmitted and possibly displayed.
  • the driver may be visually and / or acoustically displayed that the current speed is too high in the current load state by an optical and / or acoustic display is generated, indicating that the current load condition should be slowed down.
  • an optical and / or acoustic display is generated, indicating that the current load condition should be slowed down.
  • spring steel or composite material For example, spring steel or composite material, and
  • At least one second material for example a dirt deposit on the vehicle spring, which reflects the corresponding sound waves, and one each Distance to the sensor can be assigned, the measured values can be compared with data specified in a table of a memory.
  • each leaf spring may be associated with at least one sensor.
  • at least one leaf spring, in particular each leaf spring, associated with two or more sensors are provided.
  • Leaf springs have two end portions, in which a means for connecting the corresponding spring leaf to the chassis or with connection parts of the suspension can be provided, and a clamping region, in which they are connected to an axle of the vehicle, on. In most leaf springs, a main tension area is provided between the clamping area and both end areas. There are also handlebar springs, in which only a main voltage range is provided between the clamping area and an end area. In the context of the invention, it is preferred if at least one sensor is assigned to the or each main voltage range. In the context of the invention, each vehicle wheel may be associated with a leaf spring, i. that in the region of each wheel of a leaf spring at least one sensor is associated. Depending on the installation position of the
  • Leaf spring in the vehicle the leaf spring to the left and right of the axis or in front of and behind the axis in each case at least one
  • the respective axle load i. the weight bearing on an axle can be determined.
  • axle weights and thus also the total weight both in the static state, ie in the resting state of the vehicle), as well as in the dynamic state, ie during driving, are determined.
  • the static state of the vehicle can thus be determined, for example, whether the vehicle may continue to be loaded or not.
  • the dynamic state of the vehicle can thus be determined, for example, whether the vehicle may continue to be loaded or not.
  • the driver to be informed that he has to drive slower.
  • Embodiments are shown. It shows:
  • Fig. 1 parts of a first embodiment of a
  • Fig. 2 parts of a second embodiment of a
  • Fig. 3 is a similar to FIG. 2 embodiment with a
  • Fig. 4 shows the embodiment of FIG. 2, wherein the
  • Multi-leaf spring is shown under a load occurring during a braking operation
  • inventive vehicle with a control spring under nominal load.
  • a part of a chassis 1 of a vehicle is shown.
  • Under chassis is a vehicle frame or a chassis understood, in which a suspension, which in the Fig. 2 to 6 can be seen, is arranged.
  • a leaf spring 2 is provided below the chassis 1, a leaf spring 2 is provided. According to Fig. 1, the leaf spring 2 on a spring leaf.
  • the leaf spring 2 has at its two end regions in each case a means 3 for connecting the spring leaf to the chassis 1 or with connection parts of the suspension, which are designed as a rolled eye.
  • the leaf spring 2 deforms under load such that it exerts a so-called "S-blow"
  • a damper 4 is provided on the chassis. This "S-beat" is shown schematically in Fig. 1, wherein the shape of the leaf spring 2 at nominal load (solid line), at maximum load (dashed line) and the load at which the
  • Leaf spring 2 breaks (dash-dotted line) is shown.
  • the executed sensor 5 with a measuring range 6 is arranged.
  • the ultrasonic sensor analyzes the density of the materials in the measuring range 6 and measures the distance between them
  • the sensor 5 is connected to a
  • Means 7 a data store or a data transmitter or a
  • Evaluation unit or an optical / acoustic output unit may be.
  • Several such means 7 may be provided.
  • the means 7 may also be a means that reflected
  • Sound waves at least a first material, for example, the material of the leaf spring 2, and optionally at least a second material, such as a dirt deposit on the leaf spring 2, which reflect the corresponding sound waves, and each assigns a distance to the sensor 5.
  • a first material for example, the material of the leaf spring 2
  • a second material such as a dirt deposit on the leaf spring 2
  • Embodiments according to FIGS. 2 to 6 are also provided. Thus, the load condition of the leaf spring 2 can be determined.
  • FIG. 2 to 4 an analogous to Fig. 1 "S-beat" of a leaf spring 2 is shown with four spring leaves, the shape of the leaf spring 2 at nominal load (Fig. 2), at maximum load (Fig. 3) and at a load occurring in a braking operation (Fig. 4).
  • the leaf spring 2 is a
  • the leaf spring 2 has a clamping region 8 and is in
  • Clamping region 8 via a connecting device, in this case via U-shaped bolts 9, connected to a wheel axle 10.
  • the area in front of the axis 10 is referred to as the front area and the area behind the axis 10 as the rear area.
  • the leaf spring 2 bends down under increasing load in the front and down in the rear area.
  • a sensor 5 as has been described with reference to FIG. 1, is shown in the rear region.
  • a multi-leaf spring is shown as a leaf spring 2, which is connected in a clamping region 8 with a wheel axle 10.
  • a sensor 5, as described in Fig. 1, is provided both in the front region and in the rear region.
  • Fig. 6 shows a control spring as a leaf spring 2, in a Clamping area 8 is connected to a wheel axle 10. At one end, the leaf spring on a means 3 for connecting the spring leaf to the chassis 1 and with connection parts of the suspension, which is designed as a rolled eye. On the chassis 1, a sensor is arranged, which is the area
  • Air bellows 11 is arranged, wherein between this end portion and the clamping portion 8, an oppositely bent portion is provided.
  • the leaf springs 2 have two main stress regions 12, wherein in each case a main stress region 12 is provided between the clamping region 8 and an end region of the leaf spring 2.
  • a vehicle In order to measure the load condition of a leaf spring 2, a vehicle comprises a chassis 1, a suspension, at least one leaf spring 2, e.g. Parabolic spring or handlebar spring, and at least one sensor 5 on.
  • the sensor 5 detects one on the
  • the sensor 5 has a measuring range 6 and a portion of the leaf spring 2 is arranged in the measuring range 6.

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Abstract

Um den Belastungszustand einer Blattfeder (2) zu messen, weist ein Fahrzeug ein Fahrgestell (1), eine Radaufhängung, wenigstens eine Blattfeder (2), z. B. Parabelfeder oder Lenkerfeder, und wenigstens einen Sensor (5) auf. Der Sensor (5) erfasst eine auf den Belastungszustand der Blattfeder (2) schließende Messgröße kontaktlos, wobei der Sensor (5) einen Messbereich (6) aufweist und ein Bereich der Blattfeder (2) im Messbereich (6) angeordnet ist.

Description

VERFAHREN ZUM BESTIMMEN DES BELASTUNGSZUSTANDES EINER BLATTFEDER
Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit einem Fahrgestell und einer Radaufhängung, umfassend wenigstens eine Blattfeder, z.B. Parabelfeder oder Lenkerfeder, und wenigstens einen Sensor.
Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Bestimmen des Belastungszustandes einer Blattfeder mittels eines Sensors.
Verfahren zum Bestimmen des Belastungszustandes eines Fahrzeuges mittels eines Sensors sind bekannt.
Gemäß der US 2002/0038193 AI misst ein an einer Luftdruckfeder angeordneter Sensor den Druck des Luftfederbalgs. Ein im
Nahebereich der Feder angeordneter, zusätzlicher Sensor misst zudem den Weg, den ein Rad des Fahrzeugs zwischen unbelasteter und belasteter Stellung zurücklegt. Somit kann durch den Sensor nicht die Verformung der Feder gemessen werden, so dass direkte Rückschlüsse durch die Verformung der Feder nicht getroffen werden können.
Aus der WO 03/044472 AI ist es bekannt, den Belastungszustand eines Fahrzeuges mittels eines Sensors zu bestimmen, wobei das Verschwenken eines Bügels, mit welchem ein Längsende der
Fahrzeugfeder verbunden ist, gemessen wird. Der Sensor steht mechanisch mit dem Bügel in Verbindung. Auch hier kann durch den Sensor nicht die Verformung der Feder gemessen werden.
Gemäß der JP 08304154 wird der Abstand zwischen einem
Fahrgestell und einer Fahrzeugachse durch einen an der
Fahrzeugachse angeordneten Abstandsmesser gemessen. Auch hier kann der Sensor nicht die Verformung der Feder messen.
Verfahren zum Bestimmen des Belastungszustandes einer
Fahrzeugfeder mittels eines Sensors sind bekannt. Aus der EP 2 842 777 AI ist es bekannt, den Belastungszustand einer Fahrzeugfeder mittels einer optischen Faser zu bestimmen Ein Sensor umfasst dabei eine Lichtquelle, einen Detektor und ein Kabel, welches die optische Faser umfasst. Die Verformung der Fahrzeugfeder wird durch Verformung der optischen Faser ermittelt, indem geänderte Eigenschaften der Lichtübertragung gemessen werden. Hierzu muss die optische Faser an der
Fahrzeugfeder angeordnet sein.
Aus der DE 10 2015 013 778 AI ist es bekannt, einen
Dehnungsstreifen als Sensorelement am Federblatt anzuordnen, welcher Schwingungen / Verformungen der Feder erfasst.
Aus der WO 2016/072843 AI ist es bekannt, einen Sensor mechanisch mit zwei Komponenten einer Radaufhängung zu
verbinden, so das seine Relativbewegung zwischen den beiden Komponenten durch den Sensor ermittelt werden kann. Zudem ist aus der WO 2016/072843 AI bekannt, einen Sensor an der
Fahrzeugfeder direkt anzuordnen.
Durch das Anordnen des Sensors auf der Feder besteht der Nachteil, dass bei einem Bruch der Feder sowohl die Feder als auch das Sensorelement nicht mehr verwendet werden können.
Aus der WO 2009/084824 AI ist es bekannt, einen optischen Neigungssensor an der Fahrzeugfeder anzubringen. Nachteilig dabei ist insbesondere, dass bei optischen Messungen
Schmutzablagerungen auf der Feder die Messungsergebnisse verfälschen können.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Fahrzeug sowie ein Verfahren zum Bestimmen des Belastungszustandes einer Fahrzeugfeder mittels eines Sensors zur Verfügung zu stellen, welche diese Nachteile nicht aufweisen. Gelöst wird diese Aufgabe mit einem Fahrzeug, welches die
Merkmale des Anspruches 1 aufweist.
Zudem wird diese Aufgabe mit einem Verfahren gelöst, welches die Merkmale des Anspruches 11 aufweist.
Bevorzugte und vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Sensor eine auf den Belastungszustand der Blattfeder schließende Messgröße
kontaktlos erfasst - d.h. der Sensor ist nicht an der Blattfeder angeordnet -, dass der Sensor einen Messbereich aufweist und dass ein Bereich der Blattfeder im Messbereich angeordnet ist. Erfindungsgemäß wird der Belastungszustand einer Blattfeder mittels eines Sensors bestimmt, indem der Sensor eine auf den Belastungszustand der Blattfeder schließende Messgröße
kontaktlos erfasst, wobei der Sensor innerhalb eines
Messbereiches misst, in welchem sich ein Bereich der
Fahrzeugfeder bewegt. Somit kann sich eine Beschädigung der Feder nicht negativ auf die Funktionsfähigkeit des Sensors auswirken. Derselbe Sensor kann verwendet werden, wobei die Blattfeder beliebig oft ersetzt werden kann. Zudem ist es erfindungsgemäß möglich, dass Störgrößen, wie z.B.
Schmutzablagerungen, das Messergebnis nicht verfälschen.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Sensor Lage und Art von im Messbereich befindlichen
unterschiedlichen Materialien, insbesondere deren Dichte, analysiert. Diese Ausführungsform ist besonders bevorzugt, da der Sensor somit unterschiedliche Materialien erkennen und zwischen diesen unterscheiden kann, weshalb direkte Rückschlüsse auf die tatsächliche Verformung der Blattfeder unabhängig von durch andere Materialien verursachte Störgrößen gezogen werden können. Neigungssensoren sind beispielsweise nicht dazu in der Lage, sondern können ein durch solche Störgrößen verfälschtes Messergebnis liefern.
Weiters ist es bevorzugt, wenn der Sensor die Lage des Bereichs der Blattfeder im Messbereich analysiert, insbesondere den
Abstand des Bereichs der Blattfeder zum Sensor misst.
Im Rahmen der Erfindung kann vorgesehen sein, dass wenigstens ein Sensor an einem Fixpunkt am Fahrzeug, insbesondere am
Fahrgestell, angeordnet ist.
Besonders bevorzugt ist es, wenn der Sensor ein akustischer Sensor, insbesondere ein Schallwellen-erzeugender, aktiver, akustischer Sensor ist, vorzugsweise ein Ultraschallwellen- erzeugender, aktiver, akustischer Sensor ist. Besonders
vorteilhaft dabei ist, dass der Sensor eine besonders hohe
Messgenauigkeit hat und nicht durch optische Störgrößen
beeinflusst wird.
Bei dieser Ausführungsform ist es weiterhin bevorzugt, wenn der Sensor mit einem Mittel in Verbindung steht, welches
reflektierte Schallwellen wenigstens einem ersten Material - insbesondere dem Material, aus welchem die Blattfeder besteht -, beispielsweise Federstahl oder Verbundwerkstoff, welches die entsprechenden Schallwellen reflektiert, sowie einem Abstand zum Sensor zuordnet. Beispielsweise kann das zuordnende Mittel auf ein bestimmtes Material, wie Federstahl, kalibriert sein und Informationen über Grenzflächen des Materials liefern.
Bei dieser Ausführungsform ist es insbesondere bevorzugt, wenn der Sensor mit einem Mittel in Verbindung steht, welches
reflektierte Schallwellen einem ersten Material - insbesondere dem Material, aus welchem die Blattfeder besteht -,
beispielsweise Federstahl oder Verbundwerkstoff, und wenigstens einem zweiten Material, beispielsweise einer Schmutzablagerung auf der Blattfeder, welche die entsprechenden Schallwellen reflektieren, sowie jeweils einem Abstand zum Sensor zuordnet. Somit kann unter anderem der tatsächliche Abstand der Blattfeder zum Sensor ermittelt werden, wobei eine Schmutzablagerung das Messergebnis nicht verfälscht.
Im Rahmen der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Sensor mit einem Speicher in Verbindung steht, in welchem die vom
Sensor gemessenen Daten speicherbar sind, und/oder mit einem Sender in Verbindung steht, mit dem die gemessenen Daten an eine Speicher- und/oder Auswerteinheit sendbar sind und/oder mit einer Ausgabeeinheit, beispielsweise eine optische oder
akustische Anzeige, in Verbindung steht. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der Sensor mit einem GPS-System in
Verbindung steht, mit welchem Beladungszustände der Blattfeder übermittelt und gegebenenfalls angezeigt werden können.
Beispielsweise kann dem Fahrer optisch und/oder akustisch angezeigt werden, dass die momentane Geschwindigkeit bei dem momentanen Beladungszustand zu hoch ist, indem eine optische und/oder akustische Anzeige erzeugt wird, welche anzeigt, dass beim momentanen Beladungszustand langsamer gefahren werden soll. Diese und weitere Informationen können an ein im/am Fahrzeug vorgesehenes Assistenzsystem für den Fahrer weitergegeben und dort gegebenenfalls weiterverarbeitet und angezeigt werden.
Diese und weitere Informationen können auch an ein außerhalb des Fahrzeuges vorgesehenes Assistenzsystem weitergegeben und dort gegebenenfalls weiterverarbeitet und angezeigt werden, so dass der Fahrer entsprechend benachrichtigt werden kann.
Wenn reflektierte Schallwellen einem ersten Material,
beispielsweise Federstahl oder Verbundwerkstoff, und
insbesondere wenigstens einem zweiten Material, beispielsweise einer Schmutzablagerung auf der Fahrzeugfeder, welche die entsprechenden Schallwellen reflektieren, sowie jeweils einem Abstand zum Sensor zugeordnet werden, können die Messwerte mit in einer Tabelle eines Speichers vorgegebenen Daten verglichen werden .
Im Rahmen der Erfindung kann weiters vorgesehen sein, dass zwei oder mehr Sensoren vorgesehen sind. Beispielsweise kann jeder Blattfeder wenigstens ein Sensor zugeordnet sein. Vorzugsweise sind wenigstens einer Blattfeder, insbesondere jeder Blattfeder, zwei oder mehrere Sensoren zugeordnet.
Blattfedern weisen zwei Endbereiche, in welchen ein Mittel zum Verbinden des entsprechenden Federblattes mit dem Fahrgestell bzw. mit Anbindungsteilen der Radaufhängung vorgesehen sein kann, und einen Klemmbereich, in welchem sie mit einer Achse des Fahrzeuges verbunden sind, auf. Bei den meisten Blattfedern ist zwischen dem Klemmbereich und beiden Endbereichen jeweils ein Hauptspannungsbereich vorgesehen. Es gibt auch Lenkerfedern, bei welchen nur ein Hauptspannungsbereich zwischen dem Klemmbereich und einem Endbereich vorgesehen ist. Im Rahmen der Erfindung ist es bevorzugt, wenn dem bzw. jedem Hauptspannungsbereich jeweils wenigstens ein Sensor zugeordnet ist. Im Rahmen der Erfindung kann jedem Fahrzeugrad eine Blattfeder zugeordnet sein, d.h. dass im Bereich jedes Rades einer Blattfeder wenigstens ein Sensor zugeordnet ist. Abhängig von der Einbauposition der
Blattfeder im Fahrzeug kann der Blattfeder links und rechts der Achse bzw. vor und hinter der Achse jeweils wenigstens ein
Sensor zugeordnet sein.
Durch die derart durchgeführte Ermittlung des
Belastungszustandes der am Fahrzeug angeordneten Blattfedern kann die jeweilige Achslast, d.h. das auf einer Achse lastende Gewicht, ermittelt werden. Summiert man die einzelnen
Achslasten, erhält man Informationen über das Gesamtgewicht des Fahrzeuges. Im Rahmen der Erfindung können Achsgewichte und somit auch das Gesamtgewicht sowohl im statischen Zustand, d.h. im Ruhezustand des Fahrzeuges) , als auch im dynamischen Zustand, d.h. während des Fahrens, ermittelt werden.
Im statischen Zustand des Fahrzeuges kann somit beispielsweise ermittelt werden, ob das Fahrzeug weiter beladen werden darf oder nicht. Im dynamischen Zustand des Fahrzeuges kann
beispielsweise dem Fahrer der Hinweis gegeben werden, dass er langsamer fahren muss.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die angeschlossenen Zeichnungen, in welchen bevorzugte
Ausführungsformen dargestellt sind. Es zeigt:
Fig. 1 Teile einer ersten Ausführungsform eines
erfindungsgemäßen Fahrzeuges mit einer Einblattfeder in schematischer Darstellung,
Fig. 2 Teile einer zweiten Ausführungsform eines
erfindungsgemäßen Fahrzeuges mit einer Mehrblattfeder unter Nominallast,
Fig. 3 eine zur Fig. 2 ähnliche Ausführungsform mit einer
Mehrblattfeder unter Maximallast,
Fig. 4 die Ausführungsform gemäß Fig. 2, wobei die
Mehrblattfeder unter einer bei einem Bremsvorgang auftretenden Last gezeigt ist,
Fig. 5 Teile einer dritten Ausführungsform eines
erfindungsgemäßen Fahrzeuges mit einer Mehrblattfeder unter Nominallast und
Fig. 6 Teile einer vierten Ausführungsform eines
erfindungsgemäßen Fahrzeuges mit einer Lenkerfeder unter Nominallast.
In Fig. 1 ist ein Teil eines Fahrgestells 1 eines Fahrzeuges dargestellt. Unter Fahrgestell wird ein Fahrzeugrahmen bzw. ein Chassis verstanden, an welchem eine Radaufhängung, die in den Fig. 2 bis 6 ersichtlich ist, angeordnet ist.
Unterhalb des Fahrgestells 1 ist eine Blattfeder 2 vorgesehen. Gemäß Fig. 1 weist die Blattfeder 2 ein Federblatt auf. Die Blattfeder 2 weist an ihren beiden Endbereichen jeweils ein Mittel 3 zum Verbinden des Federblattes mit dem Fahrgestell 1 bzw. mit Anbindungsteilen der Radaufhängung auf, welche als gerolltes Auge ausgeführt sind.
Die Blattfeder 2 verformt sich bei Belastung derart, dass sie einen sogenannten „S-Schlag" ausübt. Dabei biegt sich die
Blattfeder 2 in einem Bereich nach unten und in einem anderen Bereich nach oben. Um den Ausschlag nach oben zu begrenzen, ist am Fahrgestell ein Dämpfer 4 vorgesehen. Dieser „S-Schlag" ist in Fig. 1 schematisch dargestellt, wobei die Form der Blattfeder 2 bei Nominallast (durchgezogene Linie) , bei maximaler Last ( strichlierte Linie) sowie bei der Last, bei welcher die
Blattfeder 2 bricht (strichpunktierte Linie) gezeigt ist.
Um den aktuellen Belastungszustand der Blattfeder messen zu können, ist am Fahrgestell 1 ein als Ultraschall-Sensor
ausgeführter Sensor 5 mit einem Messbereich 6 angeordnet. Der Ultraschall-Sensor analysiert die Dichte der im Messbereich 6 befindlichen Materialien und misst den Abstand dieser
Materialien zum Sensor 5. Der Sensor 5 steht mit einem
symbolisch dargestellten Mittel 7 in Verbindung, wobei das
Mittel 7 ein Datenspeicher oder ein Datensender oder eine
Auswerteinheit oder eine optische/akustische Ausgabeeinheit sein kann. Es können mehrere solcher Mittel 7 vorgesehen sein. Das Mittel 7 kann auch ein Mittel sein, das reflektierte
Schallwellen wenigstens einem ersten Material, beispielsweise dem Material der Blattfeder 2, und gegebenenfalls wenigstens einem zweiten Material, beispielsweise einer Schmutzablagerung auf der Blattfeder 2, welche die entsprechenden Schallwellen reflektieren, sowie jeweils einem Abstand zum Sensor 5 zuordnet. Das in Fig. 1 symbolisch dargestellte Mittel 7 ist bei den
Ausführungsformen gemäß den Fig. 2 bis 6 ebenfalls vorgesehen. Somit kann der Belastungszustand der Blattfeder 2 ermittelt werden .
In den Fig. 2 bis 4 ist ein zu Fig. 1 analoger „S-Schlag" einer Blattfeder 2 mit vier Federblättern dargestellt, wobei die Form der Blattfeder 2 bei Nominallast (Fig. 2), bei maximaler Last (Fig. 3) sowie bei einer Last, die bei einem Bremsvorgang auftritt (Fig . 4), gezeigt ist. Die Blattfeder 2 ist eine
Längsblattfeder, d.h. die Längserstreckung der Blattfeder verläuft im Wesentlichen parallel zur Längserstreckung des
Fahrzeuges. Selbstverständlich ist die Erfindung auch auf
Querblattfedern anwendbar.
Die Blattfeder 2 weist einen Klemmbereich 8 auf und ist im
Klemmbereich 8 über eine Verbindungseinrichtung, in diesem Fall über U-förmige Bolzen 9, mit einer Radachse 10 verbunden. Der Bereich vor der Achse 10 wird als vorderer Bereich bezeichnet und der Bereich hinter der Achse 10 als hinterer Bereich. Die Blattfeder 2 biegt sich bei zunehmender Belastung im vorderen Bereich nach unten und im hinteren Bereich nach oben. In den Fig. 2 bis 4 ist im hinteren Bereich ein Sensor 5, wie er zu Fig. 1 beschrieben wurde, dargestellt.
In Fig. 5 ist wiederum eine Mehrblattfeder als Blattfeder 2 dargestellt, die in einem Klemmbereich 8 mit einer Radachse 10 verbunden ist. Ein Sensor 5, wie er in Fig. 1 beschrieben wurde, ist sowohl im vorderen Bereich als auch im hinteren Bereich vorgesehen. Vorteilhaft bei dieser Verteilung von Sensoren 5 ist, dass die Achslast im statischen und dynamischen Zustand des Fahrzeugs besonders genau ermittelt werden kann.
Fig. 6 zeigt eine Lenkerfeder als Blattfeder 2, die in einem Klemmbereich 8 mit einer Radachse 10 verbunden ist. An einem Endbereich weist die Blattfeder ein Mittel 3 zum Verbinden des Federblattes mit dem Fahrgestell 1 bzw. mit Anbindungsteilen der Radaufhängung auf, welches als gerolltes Auge ausgeführt ist. Am Fahrgestell 1 ist ein Sensor angeordnet, der dem Bereich
zwischen dem Mittel 3 und dem Klemmbereich 8 zugeordnet ist. An dem, dem Mittel 3 gegenüberliegenden Endbereich ist ein
Luftfederbalg 11 angeordnet, wobei zwischen diesem Endbereich und dem Klemmbereich 8 ein gegensinnig abgekröpfter Bereich vorgesehen ist.
In der in Fig. 6 dargestellten Ausführungsform liegt der
Hauptspannungsbereich 12 der Blattfeder 2 zwischen dem
Klemmbereich 8 und dem Endbereich, welcher das Mittel 3
aufweist. In den Ausführungsformen gemäß den Fig. 1 bis 5 weisen die Blattfedern 2 zwei Hauptspannungsbereiche 12 auf, wobei jeweils ein Hauptspannungsbereich 12 zwischen dem Klemmbereich 8 und einem Endbereich der Blattfeder 2 vorgesehen ist.
Zusammenfassend kann ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wie folgt beschrieben werden:
Um den Belastungszustand einer Blattfeder 2 zu messen, weist ein Fahrzeug ein Fahrgestell 1, eine Radaufhängung, wenigstens eine Blattfeder 2, z.B. Parabelfeder oder Lenkerfeder, und wenigstens einen Sensor 5 auf. Der Sensor 5 erfasst eine auf den
Belastungszustand der Blattfeder 2 schließende Messgröße
kontaktlos, wobei der Sensor 5 einen Messbereich 6 aufweist und ein Bereich der Blattfeder 2 im Messbereich 6 angeordnet ist.

Claims

Patentansprüche :
1. Fahrzeug mit einem Fahrgestell (1) und einer Radaufhängung, umfassend wenigstens eine Blattfeder (2), z.B. Parabelfeder oder Lenkerfeder, und wenigstens einen Sensor (5) , dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (5) eine auf den
Belastungszustand der Blattfeder (2) schließende Messgröße kontaktlos erfasst, dass der Sensor (5) einen Messbereich (6) aufweist und dass ein Bereich der Blattfeder (2) im Messbereich (6) angeordnet ist.
2. Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (5) Lage und Art von im Messbereich (6) befindlichen Materialien, insbesondere deren Dichte, analysiert.
3. Fahrzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (5) die Lage des Bereichs der Blattfeder (2) im Messbereich (6) analysiert, insbesondere den Abstand des Bereichs der Blattfeder (2) zum Sensor (5) misst.
4. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, dass wenigstens ein Sensor (5) an einem Fixpunkt am Fahrzeug, insbesondere am Fahrgestell (1), angeordnet ist.
5. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, dass der Sensor (5) ein akustischer Sensor, insbesondere ein Schallwellen-erzeugender, aktiver
akustischer Sensor ist, vorzugsweise ein Ultraschallwellen- erzeugender, aktiver, akustischer Sensor ist.
6. Fahrzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (5) mit einem Mittel (7) in Verbindung steht, das reflektierte Schallwellen wenigstens einem ersten Material, beispielsweise Federstahl oder Verbundwerkstoff, welches die entsprechenden Schallwellen reflektiert, sowie einem Abstand zum Sensor (5) zuordnet.
7. Fahrzeug nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (5) mit einem Mittel (7) in Verbindung steht, das reflektierte Schallwellen einem ersten Material, beispielsweise Federstahl oder Verbundwerkstoff, und wenigstens einem zweiten Material, beispielsweise einer Schmutzablagerung auf der Blattfeder (2), welche die entsprechenden Schallwellen reflektieren, sowie jeweils einem Abstand zum Sensor (5) zuordnet.
8. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, dass der Sensor (5) mit einem Speicher in Verbindung steht, in welchem die vom Sensor (5) gemessenen Daten speicherbar sind, und/oder mit einem Sender in
Verbindung steht, mit dem die gemessenen Daten an eine Speicher- und/oder Auswerteinheit sendbar sind und/oder mit einer Ausgabeeinheit, beispielsweise eine optische oder akustische Anzeige, in Verbindung steht.
9. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, dass zwei oder mehr als zwei Sensoren (5) vorgesehen sind, insbesondere dass jeder Blattfeder (2) wenigstens ein Sensor (5) zugeordnet ist, vorzugsweise dass wenigstens einer Blattfeder (2) zwei oder mehrere Sensoren (5) zugeordnet sind.
10. Fahrzeug nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Blattfeder (2) zwei Endbereiche, in welchen ein Mittel (3) zum Verbinden des Federblattes mit dem Fahrgestell (1) bzw. mit Anbindungsteilen der Radaufhängung vorgesehen sein kann, einen Klemmbereich (8), in welchem sie mit einer Achse (10) des Fahrzeuges verbunden ist, und wenigstens einen vom Klemmbereich (8) zum entsprechenden Endbereich verlaufenden Hauptspannungsbereich (12), insbesondere zwei vom Klemmbereich (8) zu den beiden Endbereichen verlaufende Hauptspannungsbereiche (12), aufweist und dass dem bzw. jedem Hauptspannungsbereich (12) jeweils wenigstens ein Sensor (5) zugeordnet ist.
11. Verfahren zum Bestimmen des Belastungszustandes einer
Blattfeder (2), z.B. Parabelfeder oder Lenkerfeder, eines Fahrzeuges mittels eines Sensors (5) , dadurch
gekennzeichnet, dass der Sensor (5) eine auf den
Belastungszustand der Blattfeder (2) schließende Messgröße kontaktlos erfasst und dass der Sensor (5) innerhalb eines Messbereiches (6) misst, in welchem sich ein Bereich der Blattfeder (2) bewegt.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass vom Sensor (5) Lage und Art von im Messbereich (6)
befindlichen Materialien, insbesondere deren Dichte, analysiert werden.
13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass vom Sensor (5) die Lage des Bereichs der Blattfeder (2) im Messbereich (6) analysiert wird, insbesondere der Abstand des Bereichs der Blattfeder (2) zum Sensor (5) gemessen wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch
gekennzeichnet, dass vom Sensor (5) Schallwellen,
insbesondere Ultraschallwellen, erzeugt werden.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass reflektierte Schallwellen einem ersten Material,
beispielsweise Federstahl oder Verbundwerkstoff, und insbesondere wenigstens einem zweiten Material,
beispielsweise einer Schmutzablagerung auf der Blattfeder (2), welche die entsprechenden Schallwellen reflektieren, sowie jeweils einem Abstand zum Sensor (5) zugeordnet werden .
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die vom Sensor (5) gemessenen Daten in einem Speicher gespeichert werden und/oder dass die
gemessenen Daten an eine Speicher- und/oder Auswerteinheit gesendet werden und/oder mit einer Ausgabeeinheit,
beispielsweise eine optische oder akustische Anzeige, angezeigt werden.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch
gekennzeichnet, dass zwei oder mehr als zwei Sensoren (5) verwendet werden, insbesondere dass pro Blattfeder (2) des Fahrzeuges wenigstens ein Sensor (5) verwendet wird, und dass durch den Belastungszustand der Blattfedern (2) das jeweilige Achsgewicht, insbesondere das Fahrzeuggewicht, im statischen oder im dynamischen Zustand des Fahrzeuges ermittelt wird.
EP18734166.4A 2017-06-22 2018-06-20 Verfahren zum bestimmen des belastungszustandes einer blattfeder Withdrawn EP3582982A1 (de)

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