DE102006057436A1

DE102006057436A1 - Fahrzeuggestütztes Verfahren zur Ermittlung der Masse eines KFZ-Anhängers mit Ballkupplung

Info

Publication number: DE102006057436A1
Application number: DE200610057436
Authority: DE
Inventors: Reiner Szepan
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-12-06
Filing date: 2006-12-06
Publication date: 2008-06-12

Abstract

Das Gewicht des Anhängers wird aus der Eigenfrequenz der Schaukelbewegung bestimmt.

Description

Stand der Technik:
Bauartlich ist das Gesamtgewicht eines KFZ-Anhängers mit Ballkupplung aus Gründen der Verkehrssicherheit begrenzt. Allenfalls gewerbliche Nutzer von Anhängern verfügen über eine ortsfeste Wägeeinrichtungen in Form einer Fahrzeug- oder Radwaage. Der private Nutzer von PKW-Anhängern ist jedoch meist auf Abschätzungen angewiesen.
Erfindung:
Es ist daher Aufgabe dieser Erfindung, ein fahrzeuggestütztes Verfahren zur Ermittlung der Masse eines KFZ-Anhängers mit Ballkupplung bei Fahrzeugstillstand zu schaffen. Die Erfindung ist durch 6 Ansprüche und der nachfolgenden Beschreibung mit weiteren vorteilhaften Ausgestaltungen gekennzeichnet.
Beschreibung:
An die Radachse (ggf. Doppelachse) eines Anhängers mit Ballkupplung sind beidseitig Radnaben federnd und ggf. mit Schwingungsdämpfern versehen angebracht. Die Federn aller Radnaben bilden zusammen mit der Masse des Anhängerchassis und der der Aufbauten ein schwingungsfähiges System, welches Schaukelbewegungen quer zur Fahrrichtung auszuführen im Stand ist. Dabei werden die größeren Ausschläge durch die ggf. vorhandenen Schwingungsdämpfer begrenzt, während kleine (virtuelle) nur geringe Dämpfung erfahren.
Die Federn der Radnaben bestehen aus zT. aus Gummianordnungen, deren lastabhängige Verformung einerseits die Rückstellkraft stellt und andererseits durch Walkarbeit Schwingungen bedämpft. Bei kleinen (virtuellen) Schaukelausschlägen gilt näherungsweise das Hooksche Gesetz, demzufolge die Frequenz der Eigenschwingung, nachfolgende auch Eigenfrequenz genannt, proportional der Wurzel des Kehrwertes der Anhängermasse ist. Für kleine (virtuelle) Schaukelausschläge ist auch wieder die walkbedingte Schwingungsdämpfung gering.
Die Bewegungsmessung der virtuellen Schaukelschwingung erfolgt mit einem geeigneten Sensor für die Horizontalbeschleunigung quer zur Fahrtrichtung, der auf dem Anhängerchassis bzw Aufbau vorzugsweise über der Radachse bzw ggf. den Radachsen mittig angebracht ist.
Die frequenzabhängige Erregung der virtuellen Schwingung nimmt ein, am Anhängerchassis bzw Aufbau vorzugsweise über der Radachse bzw ggf. den Radachsen mittig befestigter, Rotationsmotor variabler Drehzahl vor, dessen Antriebsachse vertikal angeordnet ist. An der Antriebsachse ist eine unwuchtige Masse befestigt, die sich bei Motorbetrieb in der Horizontalen bewegt und so durch virtuelle Schwerpunktverlagerung die Schaukelbewegung des Anhängers mit der Motordrehzahl anregt. Eine Einrichtung zur Reglung des Rotationsmotors gewährleistet einen Drehzahlbereich, der der Schaukelfrequenzspanne des zumindest des beladenen und überladenen Anhängers unter allen Bedingungen entspricht.
Bei Resonanz, dh. beim Zusammenfallen der Eigenfrequenz und der Drehzahl der Rotationsmotors, registriert der Beschleunigungssensor eine maximale Auslenkung der Schaukelbewegung und das Zusammenfallen der Phasen von Schaukelbewegung mit der Auslenkung der unwuchtig rotierenden Masse. Zur Ermittlung der Resonanz wird der in Frage kommende Drehzahlbereich kontinuierlich mit geeigneter Stetigkeit durchfahren (scanning).
Sowohl anhand der Eigenfrequenz beim der Scheitelwert der Schaukelbewegung als auch der Phasenlage kann die Anhängermasse errechnet werden. Messtechnisch werden die Eigenfrquenz durch die sgn. Diskrete Fourieranalyse (DFT) ermittelt. Dazu ist die Antriebsachse des Rotationsmotors des weiteren mit einer Einrichtung zur Erfassung der momentanen Winkelstellung, zB. einem Zahnrad mit vorzüglich durch 4 teilbarer Zahnzahl versehen, die inkrementale, vorzugsweise äquidistante Winkelpositionen der unwuchtig rotierenden Masse liefert und dabei Proben (samplings) des Beschleunigungsverlaufs nimmt. Die digitalisierten Samplings, die auch die Drehzahlinformation enthalten, werden einem digitalen Signalprozessor zugeführt, der sie auswertet und dem Benutzer des Anhängers ohne externe Messmittel als Masse zur Anzeige bringt.
Da bei dem erfindungsgegenständlichen Messverfahren nur kleine Signalamplituden im Beschleunigungssensor auftreten, kann ggf. eine Signalverbesserung durch Aufsummieren der Signalwerte vor oder nach der DFT erzielt werden.
Wird der Winkelaufnehmer auf eine durch 24 teilbare Zahnzahl erweitert, so können die Amplituden der 2 ersten Oberwellen der Schaukelbewegung mit der vorliegenden Anordnung ermittelt werden um so die Gültigkeit des Hookschen Gesetzes zu prüfen, sofern die Signalbandbreite des Beschleunigungssensors nicht begrenzend wirkt.

Claims

Das fahrzeuggestütztes Verfahren zur Ermittlung der Masse eines KFZ-Anhängers mit Ballkupplung ist dadurch gekennzeichnet, daß aus der Eigenfrequenz der Schaukelbewegung quer zur Fahrtrichtung die Masse des Chassis und des Aufbaus bestimmt wird.
Das fahrzeuggestütztes Verfahren zur Ermittlung der Masse eines KFZ-Anhängers mit Ballkupplung ist nach Anspruch 1 ferner dadurch gekennzeichnet, daß die Anregung der Schaukelbewegung durch eine variabel periodische Schwerpunktverlagerung erfolgt.
Das fahrzeuggestütztes Verfahren zur Ermittlung der Masse eines KFZ-Anhängers mit Ballkupplung ist nach Anspruch 1 und 2 ferner dadurch gekennzeichnet, daß die Schaukelbewegung durch einen Beschleunigungssensor registriert wird.
Das fahrzeuggestütztes Verfahren zur Ermittlung der Masse eines KFZ-Anhängers mit Ballkupplung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Beschleunigungsverlauf nach Ansprüchen 2 und 4 mit einer ganzzahlig vielfachen Frequenz abgetastet wird, die der vierfachen Anregungsfrequenz entspricht.
Das fahrzeuggestütztes Verfahren zur Ermittlung der Masse eines KFZ-Anhängers mit Ballkupplung ist nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche ferner dadurch gekennzeichnet, daß die Eigenfrequenzermittlung der Schaukelschwingung anhand der maximalen Auslenkung der Schaukelschwingung erfolgt.
Das fahrzeuggestütztes Verfahren zur Ermittlung der Masse eines KFZ-Anhängers mit Ballkupplung ist nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche ferner dadurch gekennzeichnet, daß die Eigenfrequenzermittlung der Schaukelschwingung anhand des Phasenbezugs der Schaukelschwingung zu ihrer Anregung vorgenommen wird.