【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于测量单轴或多轴车辆的簧载底盘中的力的装置，其中，力测量装置被构造为承重元件，并被设置在车身与车轴之间的力传递路径中，以使得布置在车轴与车身之间的弹簧元件分别经由承重元件与车轴和/或车身连接。
技术介绍
1、尤其在载重车辆中，装载的重量对驾驶行为有重大影响，并因此对驾驶安全性也有重大影响。因而，获知或测量车辆重量或车辆质量及其在各个车轴或车轮上的分布情况是安全运输的重要基础。因此，全世界都有禁止重型载重车辆或其它车辆超载的法律规定。例如，在德意志联邦共和国，联邦汽车运输管理局在一般性运营许可的范围内将车辆载重量和准许的总重量作为固定的参量进行了预给定。
2、类似地通常规定：在启程前或在进行装货期间，检查这样的车辆的负载或车轴载荷。在此，用于获知载重车辆的重量的常见措施是在启程前必须从上驶过的静止的秤上对车辆进行称重。此外，在行驶期间或在交付途中进行多次装卸后，往往还需要不时地进行审查。这可以通过相应的移动秤来实现，但该移动秤并不总是有提供。
3、因此，有利的是，利用安装在车辆中的测量装置来获知重量。当然，除了汽车和载重车辆制造商之外，车队运营商和货运代理也对此类解决方案极感兴趣，这是因为在这里可以实现进行精确且具有前瞻性的装载规划。
4、对于采用空气弹簧的车辆来说在车辆之内进行重量获知是不成问题的，这是因为在这里可以例如通过评估弹簧中的空气压力来获知车辆上的负载。当然，这对于采用板簧悬架/钢制悬架的载重车辆来说却是不那么可行。在现有技术中，为了获知采用机械悬架/板簧悬架的车
5、de 10 2019 202 763 a1公开了这样的测量装置，但仅用于在车辆静止时进行的测量。在那里，测量装置被布置在弹簧接片中，板簧元件通过该弹簧接片与车身元件或车体连接。借助于应变仪来获知弹簧接片的形变情况。这样的设计结构相对复杂，且维护成本高。
6、de 199 18 679a1公开了一种电子测量系统，其具有紧固在车辆上的测值传感器，用于确定车辆的承载质量。在此，测值传感器可以集成到减震器中，并检测作用在那里上的力。然而，底盘中的减震器是车轴上多个载荷支承点之一，并与悬架(其接受“实际”重量载荷)平行布置。这样的减震器相比被用于获知静态的承载力地以有意义的方式更适合用来获知动态力。因此，布置在减震器上的测量系统不太适合用于静止时的载荷测量。
技术实现思路
1、因此，本专利技术的任务在于提供一种经改进的集成在车辆中的测量装置，借助该测量装置可以以简单的方式测量单轴或多轴车辆的簧载底盘中的力，尤其是测量因车辆的负载所引起的重力。此外，这种测量不仅可以在静止时进行，还可以在任何时候进行，即在行驶期间或在中断行驶情况下所进行的审查的范围内进行。此外，该任务还在于将测量装置尽可能设计得简单，并将其集成到常见的车轴构件或底盘构件中。
2、该任务通过独立权利要求的和从属权利要求的特征来解决。从属权利要求中公开了另外的有利的构造方案。
3、在此，车辆中的力测量装置被构造为在车身与车轴之间的力传递路径中的、基本上由能弹性变形的塑料或弹性体材料制成的承重元件，其中，在承重元件内集成有彼此间隔开并通过能弹性变形的塑料或弹性体材料彼此绝缘的电极、能导电的层或能导电的元件，它们在定位或几何形状方面能通过承重元件在负载下发生的变形而相互间绝对和/或相对地改变，并由此产生与承重元件的弹性变形成比例的能探测到的电学参量。
4、此外，在以下描述中，凡是提到弹性体材料，也总是应连带地包括了能弹性变形的塑料。
5、这种根据本专利技术的力测量装置的优点一方面在于：也可以直接测量静态力，即也可以直接测量车辆在静止时进行装货期间的重量变化或行驶期间的动态变化。承重元件(例如由橡胶制成的承重元件)的变形导致橡胶基质之内的能导电的元件或层的定位或几何形状发生变化，并可以作为与变形(即重量负载)成比例的能探测到的电学参量读取。
6、电学参量的变化的读取例如可以经由传统电缆、经由天线、传感器或场探测器来进行。将电能引入到电气元件、能导电的层或电极中同样能通过电缆、天线或布置在承重元件附近的相应发射器进行。原则上，这样的系统对于本领域技术人员来说已由近场通信、应答器或rfid技术所已知。
7、另一方面，根据本专利技术的构造方案允许力测量装置的制造和设计结构及其在底盘构件之内或底盘构件之间的接入方式非常简单，而无需进行大量的装配工作。因此得到了提供可以与相应的读取设备或发射器结合的方式安装在所有底盘结构中的标准构件的可能性。
8、一个有利的改进方案在于，设置有布置在承重元件之内的彼此间隔开的面式的电极或能导电的层，并且形成电容，其电容量能与承重元件的弹性变形成比例地发生变化且能被探测到。电容性的系统是易于制造的，而且在解释和探测电容量变化方面没有什么困难。这里列出相关的等式，该等式描述了能由于变形而发生改变的电容量，即两个面式布置的电极或能导电的层的定位或几何形状的变化：
9、c＝ε0εra/d
10、其中
11、ε0＝真空中的电场常数
12、εr＝弹性体材料(电介质)的相对介电常数
13、a＝电极的面积
14、d＝电极之间的距离
15、因此，因承重元件(即弹性体本体)变形而出现的两个平行电极之间距离的变化产生了能测量的电容量变化。当电极面积因弹性体材料变形而发生变化时，也会发生同样的情况。这种电容量变化能通过上文已经提到的传感器和装置进行测量，并然后在进行相应的校准后用于确定装载重量。在层或电极被相应构造的情况下，则存在两种效应，即距离变化和面积变化，从而使得电容量变化后能读取的信号被放大。
16、另一有利的构造方案在于，承重元件多件式地构成和/或由多种弹性材料构成。
17、因此，在承重元件多件式构造的情况下例如有可能的是，承重元件由多个部件或层组成，其中至少一个部件或层具有由彼此绝缘的电极、能导电的层或能导电的元件构成的组件。这种设计结构例如可以由常见弹性体材料制成的上层、根据本专利技术构造的承重元件(代表测量装置)所形成的中间层以及再次由常见弹性体材料制成的下层构成。这样的构造方案的优点在于，使得测量装置可以作为单独的标准件来制造，并可以根据应用情况而与不同构成的由弹性体材料制成的上下部分进行硫化或连接，从而能很容易地根据各自的使用目的、所期望的变形行为和安装条件进行适应性调整。
18、另一有利的构造方案在于，将多组分别协同作用的电极、能导电的层或能导电的元件彼此以分组方式并排布置在承重元件之内，使得能产生与承重元件的局部区域弹性变形成比例的电学参量。利用这样的布置方式，就可以根据上述等式获知承重元件的各个局部区域的负载。利用相应的校准和以计算方式进行的评估，可以从中得出关于车辆静止时的载荷分布情况和可能的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.用于测量单轴或多轴车辆(1)的簧载底盘中的力的装置，其中，力测量装置被构造为承重元件(10)，并被设置在车身(3、14)与车轴(5)之间的力传递路径中，使得布置在车轴与车身之间的弹簧元件(8)分别经由所述承重元件(10)与所述车轴和/或所述车身连接，其特征在于，所述承重元件(10)基本上由能弹性变形的塑料或弹性体材料制成，并且在所述承重元件之内集成有彼此间隔开并通过所述能弹性变形的塑料或所述弹性体材料彼此绝缘的电极(15)、能导电的层或能导电的元件，所述电极、能导电的层或能导电的元件在其定位或几何形状方面能通过所述承重元件(10)在载荷下发生的变形而相互间相对和/或绝对地改变，并由此产生与所述承重元件的弹性变形成比例的能探测到的电学参量。
2.根据权利要求1所述的力测量装置，其中，在所述承重元件(10)之内布置有彼此间隔开的面式的电极(15)或能导电的层并且形成电容，其电容量能与所述承重元件(10)的弹性变形成比例变化且能被探测到。
3.根据权利要求1或2所述的力测量装置，其中，所述承重元件(10、17)多件式地构成和/或由多个能弹性变形的塑料或弹性体
4.根据权利要求1至3中任一项所述的力测量装置，其中，在所述承重元件(10)之内以分组方式并排布置有多组分别协同作用的电极(15)、能导电的层或能导电的元件，使得能产生与所述承重元件的局部区域弹性变形成比例的电学参量。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的力测量装置，其中，在所述承重元件(10)之内以分组方式上下相叠地布置有多组分别协同作用的电极(15)、能导电的层或能导电的元件，使得能产生与所述承重元件的弹性位移或扭转成比例的电学参量。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的力测量装置，其中，所述承重元件设有利用所述承重元件的变形能量的电流发生器，优选设有压电元件。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的力测量装置，其中，所述承重元件设有被构造为控制装置和信号处理装置的电子电路、优选设有与之相连的发送单元和天线，其中，通过所述控制装置和信号处理装置能将与所述承重元件的弹性变形成比例的电学参量作为输出信号转发给外部的接收装置。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的力测量装置，其中，所述承重元件被构造为用于相应弹簧元件的阻尼元件，并且优选以阻尼器块(10)的形式布置在弹簧元件与车轴之间的连接区域中。
9.根据权利要求8的力测量装置，其位于载重车辆或所属的挂车或半挂车的底盘中，其中，所述承重元件被构造为板簧的阻尼元件，并以夹紧在板簧(8)与后车轴(5)之间的阻尼器块(10)的形式作为板簧与车轴之间的连接件地布置。
10.具有位于单轴或多轴车辆的簧载底盘中的根据权利要求1至9所述的力测量装置的阻尼元件，其中，所述阻尼元件作为承重元件布置在车身与车轴之间的力传递路径中。
11.具有机械板簧悬架的载重车辆的底盘，所述底盘具有根据权利要求8或9所述的力测量装置。
12.用于利用根据权利要求1至9所述的力测量装置确定车辆重量的方法，其特征在于，当车辆静止时，在经相应校准的计算装置中将取决于车辆负载地因设置在由能弹性变形的塑料或弹性体材料制成的承重元件中的电极、能导电的层或能导电的元件的定位或几何形状的变化所引起的电学参量的变化与所述车辆静止时的空载重量所对应的参考参量进行比较，并据此来获知所述车辆的实际重量。
13.用于确定作用于底盘上的动态力的方法，其特征在于，在车辆行驶期间，在经相应校准的计算装置中将取决于作用于所述车辆上动态力地因设置在由能弹性变形的塑料或弹性体材料制成的承重元件中的电极、能导电的层或能导电的元件的定位或几何形状的变化所引起的电学参量的变化与相应的参考参量或阈值进行比较，并当超过所述参考参量或阈值时输出信号。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.用于测量单轴或多轴车辆(1)的簧载底盘中的力的装置，其中，力测量装置被构造为承重元件(10)，并被设置在车身(3、14)与车轴(5)之间的力传递路径中，使得布置在车轴与车身之间的弹簧元件(8)分别经由所述承重元件(10)与所述车轴和/或所述车身连接，其特征在于，所述承重元件(10)基本上由能弹性变形的塑料或弹性体材料制成，并且在所述承重元件之内集成有彼此间隔开并通过所述能弹性变形的塑料或所述弹性体材料彼此绝缘的电极(15)、能导电的层或能导电的元件，所述电极、能导电的层或能导电的元件在其定位或几何形状方面能通过所述承重元件(10)在载荷下发生的变形而相互间相对和/或绝对地改变，并由此产生与所述承重元件的弹性变形成比例的能探测到的电学参量。
2.根据权利要求1所述的力测量装置，其中，在所述承重元件(10)之内布置有彼此间隔开的面式的电极(15)或能导电的层并且形成电容，其电容量能与所述承重元件(10)的弹性变形成比例变化且能被探测到。
3.根据权利要求1或2所述的力测量装置，其中，所述承重元件(10、17)多件式地构成和/或由多个能弹性变形的塑料或弹性体材料构成。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的力测量装置，其中，在所述承重元件(10)之内以分组方式并排布置有多组分别协同作用的电极(15)、能导电的层或能导电的元件，使得能产生与所述承重元件的局部区域弹性变形成比例的电学参量。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的力测量装置，其中，在所述承重元件(10)之内以分组方式上下相叠地布置有多组分别协同作用的电极(15)、能导电的层或能导电的元件，使得能产生与所述承重元件的弹性位移或扭转成比例的电学参量。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的力测量装置，其中，所述承重元件设有利用所述承重元件的变形能量的电流发生器，优选设有压电元件。
7.根据权...
【专利技术属性】
技术研发人员：奥利弗·托皮奇，托马斯·沃尔夫，
申请(专利权)人：采埃孚商用车系统欧洲有限公司，
类型：发明
国别省市：
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