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Title:
SENSOR SYSTEM FOR DETERMINING A LOADING MASS AND/OR A LOADING MASS DISTRIBUTION OF A VEHICLE, AND A VEHICLE AND/OR CHASSIS HAVING SUCH A SENSOR SYSTEM
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2021/151588
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a sensor system for determining a loading mass and/or a loading mass distribution of a vehicle, wherein multiple sensor devices (13, 24, 27) are arranged in a chassis of the vehicle and are each designed to determine an instantaneous effective force, and at least one sensor device (13, 24, 27) is assigned to a respective wheel (3, 4, 5, 6) of the vehicle. In order to be able to determine a loading mass and/or a loading mass distribution of a vehicle as cost-effectively as possible and/or to be able to easily mount a corresponding sensor system, the sensor system is characterized in that the respective sensor device (13, 24, 27) has a sensor layer (17, 34), wherein the sensor layer (17, 34) is arranged transversely or at a right angle to a load-dependent force flow (21) in the chassis.

Inventors:
LAMPE NICOLAS (DE)
LUNDBERG ALEXANDER (DE)
WERRIES CHRISTOPH (DE)
WEITKAMP JULIAN (DE)
PAPE DENNIS (DE)
FRYE HERMANN (DE)
QUAING MATTHIAS (DE)
KNOPP SÖREN (DE)
DI SARNO MARCO (DE)
GRUBE VOLKER (DE)
Application Number:
PCT/EP2020/087363
Publication Date:
August 05, 2021
Filing Date:
December 21, 2020
Export Citation:
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Assignee:
ZAHNRADFABRIK FRIEDRICHSHAFEN (DE)
International Classes:
G01G3/14; G01G19/12; G01L1/20
Domestic Patent References:
WO1993006442A11993-04-01
Foreign References:
US3935915A1976-02-03
CN110105813A2019-08-09
DE19918679A12000-10-26
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Claims:
Patentansprüche

1 . Sensorsystem zum Bestimmen einer Beladungsmasse und/oder einer Bela dungsmasseverteilung eines Fahrzeugs, wobei in einem Fahrwerk des Fahrzeugs mehrere Sensoreinrichtungen (13, 24, 27) angeordnet sind, die jeweils zum Bestim men einer momentanen Krafteinwirkung ausgebildet sind, und jeweils mindestens eine Sensoreinrichtung (13, 24, 27) einem Rad (3, 4, 5, 6) des Fahrzeugs zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Sensoreinrichtung (13, 24, 27) eine Sensorschicht (17, 34) aufweist, wobei die Sensorschicht (17, 34) quer oder recht winklig zu einem beladungsabhängigen Kraftfluss (21 ) im Fahrwerk angeordnet ist.

2. Sensorsystem nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass ein Fahrwerkbau teil (14, 23, 28, 29) die Sensoreinrichtung (13, 24, 27) aufweist, wobei die Sensor schicht (17, 34) die momentane Krafteinwirkung in Abhängigkeit einer Dehnung oder einer Stauchung des Fahrwerkbauteils (14, 23, 28, 29) erfasst.

3. Sensorsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Sensorein richtung (13, 24, 27) und/oder der Sensorschicht (17, 34) eine quer oder rechtwinklig zum beladungsabhängigen Kraftfluss (21 ) und durch das Fahrwerkbauteil (14, 23,

28, 29) gerichtete Dehnung oder Stauchung erfasst ist.

4. Sensorsystem nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Sensoreinrichtung (13, 24, 27) und/oder der Sensorschicht (17, 34) eine in Längs richtung und/oder parallel zum beladungsabhängigen Kraftfluss (21) und durch das Fahrwerkbauteil (14, 23, 28, 29) gerichtete Dehnung oder Stauchung erfasst ist.

5. Sensorsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass die Sensorschicht (17, 34) kraftsensitive, insbesondere elektrisch leit fähige, Partikel aufweist, wobei eine Dehnung oder Stauchung der kraftsensitiven Partikel eine Veränderung des elektrischen Widerstands der Sensorschicht (17, 34) bewirkt und aufgrund einer Messung des elektrischen Widerstands mit einer Mess- und/oder Auswerteeinrichtung die momentane beladungsabhängige Krafteinwirkung bestimmbar ist.

6. Sensorsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass die Sensoreinrichtung (13, 24, 27) in einem ebenen Flächenabschnitt (15) eines Fahrwerkbauteils (14, 23, 28, 29) angeordnet ist, wobei sich der ebene Flächenabschnitt (15) des Fahrwerkbauteils (14, 23, 28, 29) quer oder rechtwinklig zum beladungsabhängigen Kraftfluss (21 ) erstreckt, insbesondere ist die Sensor schicht (17, 34) innerhalb des ebenen Flächenabschnitts (15) oder parallel zum ebe nen Flächenabschnitt (15) angeordnet.

7. Sensorsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass ein Fahrwerkbauteil (14, 23) eine Senke (25) oder Mulde aufweist, in die bzw. in der die Sensoreinrichtung (13, 24, 27) angeordnet ist, wobei die Sen soreinrichtung (13, 24, 27) bündig in einen ebenen Flächenabschnitt (15) des Fahr werkbauteils (13, 23) übergeht oder die Sensoreinrichtung (13, 24, 27) in Bezug zum ebenen Flächenabschnitt (15) des Fahrwerkbauteils (13, 23) einen Rücksprung bil det.

8. Sensorsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass die Sensoreinrichtung (13, 24, 27) im Bereich eines ebenen Flächen abschnitts (15) eines ersten Fahrwerkbauteils (14, 23) angeordnet ist und der ebene Flächenabschnitt (15) des ersten Fahrwerkbauteils (14, 23) an einem ebenen Gegen flächenabschnitt (16) eines weiteren Fahrwerkbauteils (10) anliegt, wobei der ebene Flächenabschnitt (15) des ersten Fahrwerkbauteils (14, 23) und der ebene Gegenflä chenabschnitt (16) des weiteren Fahrwerkbauteils (10) quer oder rechtwinklig zum beladungsabhängigen Kraftfluss (21) ausgerichtet sind.

9. Sensorsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass die Sensorschicht (17, 34) mittels einer ersten elektrischen Kontaktie rung (18, 32) und mittels einer zweiten elektrischen Kontaktierung (19, 33) mit einer Mess- und/oder Auswerteinrichtung verbunden ist.

10. Sensorsystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die erste elektri sche Kontaktierung (18, 32) und die zweite elektrische Kontaktierung (19, 33) in einer gemeinsamen Lage mit der Sensorschicht (17, 34) angeordnet sind.

11 . Sensorsystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die erste elektri sche Kontaktierung als eine erste Kontaktierungsschicht (32) in einer ersten Lage und die zweite elektrische Kontaktierung als eine zweite Kontaktierungsschicht (33) in einer zweiten Lage angeordnet sind, wobei die Sensorschicht (34) als eine Zwi schenlage zwischen der erste Kontaktierungsschicht (32) und der zweiten Kontaktie rungsschicht (33) angeordnet ist.

12. Sensorsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass jeweils mehrere, insbesondere mindestens zwei, Sensoreinrichtungen (13, 24, 27) einem Rad (3, 4, 5, 6) des Fahrzeugs zugeordnet sind, insbesondere ist mittels der je Rad (3, 4, 5, 6) mehreren zugeordneten Sensoreinrichtungen (13, 24, 27) eine Temperaturkompensation und/oder Sensibilitätserhöhung realisiert.

13. Fahrzeug und/oder Fahrgestell mit einem Sensorsystem nach einem der vorher gehenden Ansprüche, wobei das Sensorsystem als ein bordeigenes Wiegesystem zum Bestimmen einer Beladungsmasse und/oder einer Beladungsmasseverteilung des Fahrzeugs und/oder des Fahrgestells ausgebildet ist.

Description:
Sensorsvstem zum Bestimmen einer Beladunqsmasse und/oder einer Beladunqs- masseverteilunq eines Fahrzeugs sowie ein Fahrzeug und/oder Fahrgestell mit ei nem solchen Sensorsvstem

Die Erfindung betrifft ein Sensorsystem zum Bestimmen einer Beladungsmasse und/oder einer Beladungsmasseverteilung eines Fahrzeugs, wobei in einem Fahr werk des Fahrzeugs mehrere Sensoreinrichtungen angeordnet sind, die jeweils zum Bestimmen einer momentanen Krafteinwirkung ausgebildet sind, und jeweils mindes tens eine Sensoreinrichtung einem Rad des Fahrzeugs zugeordnet ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Fahrzeug und/oder ein Fahrgestell mit einem solchen Sen sorsystem.

Ein derartiges Sensorsystem ist aus der DE 199 18 679 A1 bekannt. Hiernach wird ein Federbein, das einem Fahrzeugrad zugeordnet ist, jeweils mit einer Sensorein richtung ausgerüstet, welche den Federweg oder die Auflagekraft erfasst. Eine im Fahrzeug integrierte Elektronik wertet die Signale der Sensoreinrichtungen aus und berechnet anhand gespeicherter Kenngrößen die Fahrzeugmasse. Dabei kann die Elektronik optional auch eine Bewertung hinsichtlich einer kritischen Lastverteilung oder einer Überlast durchführen und dem Fahrer optisch und/oder akustisch zur An zeige bringen.

Bei einem Fahrzeug, insbesondere einem Kraftfahrzeug und/oder einem Anhänger, darf ein maximal zulässiges Gesamtgewicht nicht überschritten werden. Aufgrund von Vorschriften bzw. Gesetzen muss zumindest zukünftig mittels geeigneter Maß nahmen gewährleistet werden, dass eine Beladung eines Fahrzeugs und/oder ein Überschreiten des maximal zulässigen Gesamtgewichts erkannt wird. Hierfür sind für jedes Fahrzeug sogenannte bordeigene Wiegesysteme (englisch: On-board Weighing Systems (OWS)) notwendig. Ein derartiges bordeigenes Wiegesystem zum Bestimmen einer Beladungsmasse und/oder einer Beladungsmasseverteilung soll möglichst kostengünstig und/oder einfach zu montieren sein. Insbesondere muss mit dem bordeigenen Wiegesystem eine hinreichende Genauigkeit, vorzugsweise mit einer Toleranz im Bereich von maximal ± 50 kg, gewährleistet sein. Es ist die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe, ein Sensorsystem, ein Fahr zeug und/oder ein Fahrgestell der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass eine Beladungsmasse und/oder eine Beladungsmasseverteilung eines Fahr zeugs möglichst kostengünstig bestimmbar ist und/oder ein entsprechendes Sensor system einfach zu montieren ist. Insbesondere soll das Sensorsystem eine hinrei chende Genauigkeit aufweisen. Vorzugsweise soll eine alternative Ausführungsform bereitgestellt werden.

Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe wird mit einem Sensorsystem nach Anspruch 1 und mittels eines Fahrzeugs und/oder Fahrgestells nach Anspruch 13 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung finden sich in den Unteransprü chen und in der nachfolgenden Beschreibung.

Das Sensorsystem ist zum Bestimmen einer Beladungsmasse und/oder einer Bela dungsmasseverteilung eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs und/oder eines Anhängers, ausgebildet. Vorzugsweise ist mittels des Sensorsystems eine Gesamtmasse des Fahrzeugs bestimmbar. Insbesondere ist mittels des Sen sorsystems feststellbar, ob ein für das Fahrzeug zulässiges maximales Gesamtge wicht überschritten oder unterschritten wird. Hierzu sind in einem Fahrwerk des Fahrzeugs mehrere Sensoreinrichtungen angeordnet. Insbesondere sind die Sen soreinrichtungen jeweils in dem Fahrwerk des Fahrzeugs montiert und/oder befestigt. Die Sensoreinrichtungen sind jeweils zum Bestimmen einer momentanen Kraftein wirkung ausgebildet.

Insbesondere ist unter einer momentanen Krafteinwirkung eine momentane Belas tung des Fahrwerks und/oder mindestens eines Fahrwerkbauteils zu verstehen. Vor zugsweise wird eine in dem Fahrwerk und/oder in dem Fahrwerkbauteil wirkende Kraft oder Kraftkomponente ermittelt und/oder bestimmt. Insbesondere ist die Sen soreinrichtung zum Messen einer momentan auf das Fahrwerk und/oder das Fahr werkbauteil wirkenden Kraft oder Kraft kom ponente ausgebildet. Bei der Krafteinwir kung und/oder Belastung kann es sich um eine Verformung eines Fahrwerkbauteils handeln. Insbesondere handelt es sich bei der momentanen Krafteinwirkung und/oder Belastung um eine elastische Verformung innerhalb des Fahrwerks und/oder des Fahrwerkbauteils. Jeweils mindestens eine Sensoreinrichtung ist einem Rad des Fahrzeugs zugeordnet. Insbesondere ist jeweils mindestens eine Sen soreinrichtung in einer Radaufhängung und/oder im Bereich einer Radaufhängung für ein Rad des Fahrzeugs angeordnet. Die jeweilige Sensoreinrichtung weist eine Sensorschicht auf, wobei die Sensorschicht quer oder rechtwinklig zu einem bela dungsabhängigen Kraftfluss im Fahrwerk angeordnet ist.

Hierbei ist von Vorteil, dass mittels der eine Sensorschicht aufweisenden Sensorein richtung ein einfacher Aufbau der Sensoreinrichtung ermöglicht ist. Dies begünstigt eine kostengünstige Herstellung der Sensoreinrichtung. Des Weiteren ist eine Sen soreinrichtung mit einer Sensorschicht einfach zu montieren. Mittels einer geeignet ausgebildeten Sensorschicht ist zudem eine hinreichende Genauigkeit realisierbar. Vorzugsweise ist die Sensorschicht flächenhaft oder flächenartig ausgebildet. Insbe sondere ergibt sich aufgrund der Anordnung der Sensorschicht quer oder rechtwink lig zum beladungsabhängigen Kraftfluss eine geringe Aufbauhöhe der Sensorschicht in Richtung des beladungsabhängigen Kraftflusses. Insbesondere ist die Sensorein richtung und/oder die Sensorschicht derart ausgebildet oder in dem Fahrwerk des Fahrzeugs angeordnet, dass sich diese nicht auf die fahrdynamischen Eigenschaften des Fahrwerks auswirkt.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist ein Fahrwerkbauteil die Sensoreinrich tung auf, wobei die Sensorschicht die momentane Krafteinwirkung in Abhängigkeit einer Dehnung oder einer Stauchung des Fahrwerkbauteils erfasst. Bei dem Fahr werkbauteil kann es sich um ein übliches Fahrwerkbauteil handeln, an das die Sen soreinrichtung angeordnet ist. Alternativ kann es sich bei dem Fahrwerkbauteil um ein eigenständiges oder zusätzliches Bauteil handeln, welches speziell zur Aufnah me und/oder Bildung der Sensoreinrichtung ausgebildet ist. Dieses Bauteil kann an einem üblichen Fahrwerkbauteil montiert sein. Insbesondere ist ein solches Bauteil zwischen zwei üblichen Fahrwerkbauteilen angeordnet bzw. montiert. Das Fahrwerk bauteil, insbesondere das übliche Fahrwerkbauteil, kann als ein Lenker, ein Radträ ger, eine Spurstange, eine Pendelstütze, eine Achse, oder ein Achsträger ausgebil det sein. Vorzugsweise ist mit der Sensoreinrichtung und/oder der Sensorschicht eine quer oder rechtwinklig zum beladungsabhängigen Kraftfluss und durch das Fahrwerkbau teil gerichtete Dehnung oder Stauchung erfasst. Alternativ oder zusätzlich kann mit der Sensoreinrichtung und/oder der Sensorschicht eine in Längsrichtung und/oder parallel zum beladungsabhängigen Kraftfluss und durch das Fahrwerkbauteil gerich tete Dehnung und/oder Stauchung erfasst sein. Vorzugsweise wird mittels der Sen soreinrichtung und/oder der Sensorschicht vorwiegend bzw. überwiegend eine quer oder rechtwinklig zum beladungsabhängigen Kraftfluss gerichtete und in dem Fahr werkbauteil wirkende Dehnung oder Stauchung erfasst. Insbesondere kommt es bei einerzunehmenden Belastung oder Krafteinwirkung zu einer Dehnung oder Stre ckung der Sensorschicht, insbesondere quer oder rechtwinklig zum beladungsab hängigen Kraftfluss. Vorzugsweise kommt es bei einer abnehmenden Belastung oder Krafteinwirkung zu einer Stauchung oder einem Zusammenziehen der Sensor schicht, insbesondere quer oder rechtwinklig zum beladungsabhängigen Kraftfluss. Hierdurch ändert sich mindestens eine messbare physikalische Eigenschaft der Sen sorschicht, mittels derer auf die Beladungsmasse und/oder die Beladungsmassever teilung des Fahrzeugs geschlossen werden kann.

Gemäß einer Weiterbildung weist die Sensorschicht kraftsensitive, insbesondere elektrisch leitfähige Partikel auf. Eine Dehnung oder Stauchung der kraftsensitiven Partikel bewirkt eine Veränderung des elektrischen Widerstands der Sensorschicht. Aufgrund einer Messung des elektrischen Widerstands mit einer Mess- und/oder Auswerteeinrichtung ist die momentane beladungsabhängige Krafteinwirkung bzw. Kraft bestimmbar. Vorzugsweise sind die kraftsensitiven Partikel als Kohlenstoffnano- röhrchen bzw. sogenannte Carbon-Nano-Tubes (CNT) ausgebildet. Insbesondere handelt es sich bei den Kohlenstoffnanoröhrchen um mikroskopisch kleine röhren förmige Gebilde aus Kohlenstoff. Kohlenstoffnanoröhrchen sind elektrisch leitend und haben ferner die Eigenschaft, dass diese bei mechanischer Beanspruchung, bei spielsweise einer Dehnung oder Stauchung in Folge einer Krafteinwirkung, ihren elektrischen Widerstand ändern. Dieser Effekt kann genutzt werden, um Kohlenstoff nanoröhrchen als kraftsensitive Partikel zu nutzen. Alternativ können als kraftsensiti ve Partikel Graphene, Graphenoxid, Ruß oder Nanodrähte verwendet werden. Vorzugsweise ist die Sensorschicht mittels eines Trägerwerkstoffs und darin einge betteten kraftsensitiven Partikeln gebildet. Für ein Aufbringen der Sensorschicht kann der T rägerwerkstoff zunächst als ein flüssiger T rägerwerkstoff vorliegen, der nach dem Aufträgen aushärtet. Insbesondere ist der Trägerwerkstoff als ein Lack und/oder die Sensorschicht als ein Sensorlack ausgebildet. Vorzugsweise sind die kraftsensiti ven Partikel als piezoresistive Partikel ausgebildet. Insbesondere handelt es sich bei der Sensorschicht um eine piezoresistive Sensorschicht.

Nach einer weiteren Ausführungsform ist die Sensoreinrichtung in einem ebenen Flächenabschnitt eines Fahrwerkbauteils angeordnet. Insbesondere ist der ebene Flächenabschnitt plattenartig ausgebildet. Der ebene Flächenabschnitt des Fahr werkbauteils erstreckt sich quer oder rechtwinklig zum beladungsabhängigen Kraft fluss. Vorzugsweise ist der beladungsabhängige Kraftfluss in Richtung der Gravitati onskraft gerichtet. Insbesondere ist die Sensorschicht innerhalb des ebenen Flä chenabschnitts oder parallel zum ebenen Flächenabschnitt angeordnet. Somit sind sowohl die Sensorschicht als auch der ebene Flächenabschnitt quer oder rechtwink lig zum beladungsabhängigen Kraftfluss ausgerichtet.

Gemäß einer Weiterbildung weist ein Fahrwerkbauteil eine Senke oder Mulde auf, in der die Sensoreinrichtung angeordnet ist. Die Senke oder Mulde kann bereits beim Herstellen des Fahrwerkbauteils erzeugt werden. Alternativ kann die Senke oder Mulde nach dem Herstellen des Fahrwerkbauteils mittels einer spanenden Bearbei tung ausgebildet werden. Die in der Senke oder Mulde angeordnete Sensoreinrich tung kann bündig in einen ebenen Flächenabschnitt des Fahrwerkbauteils überge hen. Hierdurch kann die Sensoreinrichtung in einem montierten Zustand des Fahr werkbauteils in dem Fahrwerk unmittelbar an einem ebenen Gegenflächenabschnitt eines weiteren Fahrwerkbauteils anliegen. Alternativ bildet die in der Senke oder Mulde angeordnete Sensoreinrichtung in Bezug zum ebenen Flächenabschnitt des Fahrwerkbauteils einen Rücksprung aus. Hierdurch ist gewährleistet, dass bei dieser Ausführungsform die in der Senke oder Mulde angeordnete Sensoreinrichtung in ei nem montierten Zustand des Fahrwerkbauteils im Fahrwerk nicht selbst an einem ebenen Gegenflächenabschnitt eines weiteren Fahrwerkbauteils anliegt. Stattdessen ist in diesem Fall die Sensoreinrichtung mittels eines Freiraums von dem ebenen Gegenflächenabschnitt des weiteren Fahrwerkbauteils beabstandet.

Vorzugsweise ist die Sensoreinrichtung im Bereich eines ebenen Flächenabschnitts eines ersten Fahrwerkbauteils angeordnet und der ebene Flächenabschnitt des ers ten Fahrwerkbauteils liegt an einem ebenen Gegenflächenabschnitt eines weiteren Fahrwerkbauteils an. Insbesondere sind hierbei der ebene Flächenabschnitt des ers ten Fahrwerkbauteils und der ebene Gegenflächenabschnitt des weiteren Fahrwerk bauteils quer oder rechtwinklig zum beladungsabhängigen Kraftfluss ausgerichtet.

Insbesondere ist die Sensorschicht mittels einer ersten elektrischen Kontaktierung und mittels einer zweiten elektrischen Kontaktierung mit einer Mess- und/oder Aus werteeinrichtung verbunden. Vorzugsweise ist mittels der beiden elektrischen Kon taktierungen eine elektrische Widerstandsmessung an der Sensorschicht durchführ bar. Die elektrische Kontaktierung kann eine elektrische Leitung und/oder eine elekt rische Leitungsschicht aufweisen.

Vorzugsweise ist die erste elektrische Kontaktierung und die zweite elektrische Kon taktierung in einer gemeinsamen Lage mit der Sensorschicht angeordnet. Insbeson dere sind die beiden elektrischen Kontaktierungen an zwei voneinander abgewand ten Seiten mit der Sensorschicht verbunden. Bei dieser Ausführungsform sind die beiden elektrischen Kontaktierungen und die Sensorschicht somit in derselben und/oder einer gemeinsamen, insbesondere einer einzigen, Lage angeordnet. Hier durch kann die Notwendigkeit einer Ausbildung von separaten Lagen, nämlich insbe sondere für die Sensorschicht und für jeweils eine elektrische Kontaktierung, vermie den werden. Vorzugsweise ist die Anzahl der Lagen für den Aufbau der Sensorein richtung reduzierbar. Insgesamt ist eine kompaktere Bauweise ermöglicht. Die Lage mit der Sensorschicht kann aus mehreren Schichtabschnitten zusammengestellt bzw. zusammengesetzt sein. Hierbei können die mehreren Schichtabschnitte in der Lage nebeneinander angeordnet sein. Insbesondere weist die Lage einen Sensor schichtabschnitt und zwei elektrische Kontaktierungsschichtabschnitte auf. Wesent lich ist bei dieser Ausführungsform, dass diese Schichtabschnitte in einer einzigen Lage der Sensoreinrichtung angeordnet sind. Gemäß einer alternativen Ausführungsform ist die erste elektrische Kontaktierung als eine erste Kontaktierungsschicht in einer ersten Lage und die zweite elektrische Kon taktierung als eine zweite Kontaktierungsschicht in einer zweiten Lage angeordnet, wobei die Sensorschicht als eine Zwischenlage zwischen der ersten Kontaktierungs schicht und der zweiten Kontaktierungsschicht angeordnet ist. Gemäß diesem Aus führungsbeispiel ergibt sich somit ein mindestens dreilagiger Aufbau der Sensorein richtung.

Vorzugsweise weist die Sensoreinrichtung mindestens eine Isolierung und/oder Iso lationsschicht auf. Insbesondere ist die Isolierung und/oder Isolationsschicht elektrisch nicht leitend ausgebildet. Mittels der mindestens einen Isolierung und/oder Isolationsschicht kann die Sensorschicht und/oder können elektrische Kontaktierun gen der Sensorschicht elektrisch abgeschirmt und/oder gegenüber Umwelteinflüssen geschützt sein.

Nach einer weiteren Ausführungsform sind jeweils mehrere, insbesondere mindes tens zwei, Sensoreinrichtungen einem Rad des Fahrzeugs zugeordnet. Somit kann aus mehreren Sensoreinrichtungen je Rad ein Sensorverbund gebildet sein, wobei mittels des jeweiligen Sensorverbundes jeweils eine momentane Krafteinwirkung be stimmbar ist. Insbesondere ist mittels der mehreren Sensoreinrichtungen und/oder dem Sensorverbund eine Temperaturkompensation und/oder eine Sensibilitätserhö hung realisierbar. Insbesondere ist mittels der mehreren Sensoreinrichtungen und/oder dem Sensorverbund eine höhere Genauigkeit hinsichtlich der zu bestim menden Beladungsmasse und/oder der Beladungsmasseverteilung im Vergleich mit einer einzigen Sensoreinrichtung je Rad erreichbar.

Von besonderem Vorteil ist ein Fahrzeug und/oder ein Fahrgestell mit einem erfin dungsgemäßen Sensorsystem. Hierbei ist das Sensorsystem als ein bordeigenes Wiegesystem zum Bestimmen einer Beladungsmasse und/oder einer Beladungs masseverteilung des Fahrzeugs und/oder des Fahrgestells ausgebildet. Insbesonde re ist mittels des bordeigenen Wiegesystems bestimmbar, ob ein maximal zulässiges Gesamtgewicht des Fahrzeugs und/oder des Fahrgestells überschritten oder unter- schritten wird. Vorzugsweise weist das Fahrgestell einen Fahrzeugrahmen auf oder das Fahrgestell ist als ein Fahrzeugrahmen ausgebildet.

Vorzugsweise weist das Fahrzeug und/oder Fahrgestell mehrere, beispielsweise vier oder wenigstens vier oder sechs oder wenigstens sechs oder acht oder wenigstens acht, Räder auf. Insbesondere weist das Fahrzeug und/oder Fahrgestell mehrere, beispielsweise zwei oder wenigstens zwei oder drei oder wenigstens drei oder vier oder wenigstens vier, Fahrzeugachsen auf. Jede Fahrzeugachse kann mindestens zwei oder mehrere Räder aufweisen. Das Fahrzeug kann das Fahrgestell und/oder einen Fahrzeugaufbau aufweisen. Vorzugsweise sind die Räder und/oder die Fahr zeugachsen mittels Radaufhängungen und/oder mittels Achsaufhängungen, insbe sondere mittels einer Blattfeder, mit dem Fahrzeug, dem Fahrgestell und/oder dem Fahrzeugaufbau verbunden. Beispielsweise ist jeweils ein Rad und/oder jeweils eine Fahrzeugachse mittels jeweils einer Radaufhängung und/oder durch jeweils eine Achsaufhängung mit dem Fahrzeug, Fahrgestell und/oder Fahrzeugaufbau verbun den. Vorteilhaft sind die Räder und/oder die Fahrzeugachse mittels Fahrzeugfedern, vorzugsweise federnd, an dem Fahrzeug, den Fahrgestellen und/oder dem Fahr zeugaufbau abgestützt und/oder mit diesen verbunden.

Vorzugsweise ist das Fahrzeug und/oder Fahrgestell gemäß dem im Zusammenhang mit den hier beschriebenen erfindungsgemäßen Sensorsystem erläuterten Ausge staltungen weitergebildet. Ferner kann das hier beschriebene Sensorsystem gemäß den im Zusammenhang mit dem Fahrzeug und/oder Fahrgestell erläuterten Ausge staltungen weitergebildet sein.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Figuren näher erläutert. Hierbei beziehen sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche, ähnliche oder funktional gleiche Bauteile oder Elemente. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Fahrgestells,

Fig. 2 einen Ausschnitt aus der perspektivischen Ansicht des erfindungsge mäßen Fahrgestells gemäß Fig. 1 , Fig. 3 eine geschnittene Seitenansicht der Aufhängung gemäß Fig. 2,

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht eines ersten Fahrwerkbauteils mit einer ersten Sensoreinrichtung,

Fig. 5 ein Ausschnitt einer perspektivischen Ansicht eines zweiten Fahrwerk bauteils mit einer zweiten Sensoreinrichtung,

Fig. 6 eine perspektivische Ansicht einer weiteren Sensoreinrichtung zwi schen einem dritten Fahrwerkbauteil und einem weiteren Fahrwerkbau teil,

Fig. 7 ein Ausschnitt einer geschnittenen Seitenansicht der weiteren Sen soreinrichtung zwischen dem dritten Fahrwerkbauteil und dem weiteren Fahrwerkbauteil gemäß Fig. 6, und

Fig. 8 eine perspektivische Ansicht der weiteren Sensoreinrichtung gemäß

Fig. 6 und 7 ohne das weitere Fahrwerkbauteil und ohne eine zweite Kontaktierungsschicht.

Figur 1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Fahrgestells 1 für ein hier nicht näher dargestelltes Fahrzeug. Das Fahrgestell 1 weist einen Fahr zeugrahmen 2 auf. Das Fahrgestell 1 weist bei diesem Ausführungsbeispiel insge samt vier Räder 3, 4, 5, 6 auf. Hierbei sind die Räder 3, 4 einer Fahrzeugachse 7 und die Räder 5, 6 einer Fahrzeugachse 8 zugeordnet. Den Rädern 3, 4, 5, 6 ist jeweils eine Aufhängung 9 zugeordnet. Die Aufhängung 9 ist bei diesem Ausführungsbei spiel als eine Achsaufhängung ausgebildet und verbindet die Fahrzeugachse 7 bzw.

8 im Bereich des jeweiligen Rads 3, 4, 5, 6 mit dem Fahrzeugrahmen 2.

Des Weiteren weist bei diesem Ausführungsbeispiel die Aufhängung 9 eine Blattfe der 10 auf. Hierbei sind die Blattfedern 10 in an sich bekannterWeise mittig mit der Aufhängung 9 verbunden, wobei zwei voneinander abgewandte Blattfederenden der Blattfeder 10 mittels hier lediglich schematisch angedeuteten Blattfederanbindungen 11 , 12 in an sich bekannter Weise mit dem Fahrzeugrahmen 2 verbunden sind. Für eine bessere Übersichtlichkeit sind nicht sämtliche Blattfederanbindungen 11 , 12 mit einem Bezugszeichen versehen.

Jedem Rad 3, 4, 5, 6 ist jeweils mindestens eine hier nicht näher erkennbare Sen soreinrichtung zum Ausbilden eines erfindungsgemäßen Sensorsystems zum Be stimmen einer Beladungsmasse und/oder einer Beladungsmasseverteilung des Fahrzeugs bzw. des Fahrgestells 1 zugeordnet. Ausführungen der Sensoreinrichtung werden anhand der nachfolgenden Figuren näher beschrieben.

Figur 2 zeigt einen Ausschnitt aus der perspektivischen Ansicht des erfindungsge mäßen Fahrgestells 1 gemäß Figur 1 mit der Aufhängung 9 zwischen dem Fahrzeug rahmen 2 und der Fahrzeugachse 7. Die Aufhängung 9 ist bei diesem Ausführungs beispiel zugleich als eine Blattfederhalterung zum Aufnehmen und Halten eines mitt leren Bereichs der Blattfeder 10 ausgebildet. Die Aufhängung 9 weist bei diesem Ausführungsbeispiel zudem die vorstehend bereits genannte Sensoreinrichtung 13 auf. Hier ist die Sensoreinrichtung 13 beispielhaft zwischen der Blattfeder 10 und der Fahrzeugachse 7 angeordnet. Da jede Aufhängung 9 des Fahrgestells 1 gemäß Fi gur 1 eine Sensoreinrichtung 13 aufweist, ist somit jedem Rad 3, 4, 5, 6 eine Sen soreinrichtung 13 zugeordnet. Hierbei ist die Sensoreinrichtung 13 jeweils in einem beladungsabhängigen Kraftfluss innerhalb des Fahrwerks des Fahrzeugs bzw. des Fahrgestells 1 angeordnet. Bei diesem Ausführungsbeispiel umfasst das Fahrwerk den Fahrzeugrahmen 2, die Räder 3, 4, 5, 6, die Fahrzeugachsen 7, 8, die Aufhän gung 9, die Blattfeder 10 und die Blattfederanbindungen 11 , 12.

Figur 3 zeigt eine geschnittene Seitenansicht der Aufhängung 9 gemäß Figur 2. Hierbei ist zugunsten einer besseren Übersichtlichkeit auf die Darstellung des Fahr zeugrahmens 2 verzichtet worden. Die Sensoreinrichtung 13 ist bei diesem Ausfüh rungsbeispiel an einem plattenartigen Fahrwerkbauteil 14 angeordnet. Das Fahr werkbauteil 14 ist bei diesem Ausführungsbeispiel eine Komponente der Aufhängung 9. Hierbei liegt ein ebener Flächenabschnitt 15 des Fahrwerkbauteils 14 an einem ebenen Gegenflächenabschnitt 16 eines weiteren Fahrwerkbauteils an, wobei hier das weitere Fahrwerkbauteil die Blattfeder 10 ist. Figur 4 zeigt eine perspektivische Ansicht des ersten Fahrwerkbauteils 14 mit der ersten Sensoreinrichtung 13. Bei diesem Ausführungsbeispiel weist das Fahrwerk bauteil 14 zwei Sensoreinrichtungen 13 auf. Die beiden Sensoreinrichtungen 13 des Fahrwerkbauteils 14 bilden einen Sensorverbund. Aufgrund einer geeigneten Kombi nation der Messergebnisse der beiden Sensoreinrichtungen 13 kann eine höhere Genauigkeit hinsichtlich der Bestimmung der Beladungsmasse und/oder der Bela dungsmasseverteilung im Vergleich zur Verwendung einer einzelnen Sensoreinrich tung 13 erreicht werden.

Die Sensoreinrichtung 13 weist eine Sensorschicht 17 auf. Die Sensorschicht 17 ist bei diesem Ausführungsbeispiel als ein Sensorlack ausgebildet, der hier nicht näher dargestellte kraftsensitive, elektrische leitfähige sowie piezoresistive Partikel auf weist. Die Sensorschicht ist mittels einer ersten elektrischen Kontaktierung 18 und einer zweiten elektrischen Kontaktierung 19 zum Messen eines elektrischen Wider standes der Sensorschicht 17 elektrisch kontaktiert. Mittels der elektrischen Kontak tierung 18, 19 ist die Sensorschicht 17 mit einer nicht näher dargestellten Mess- und/oder Auswerteeinrichtung verbunden.

Zudem weist die Sensoreinrichtung 13 eine Isolierung 20 auf. Die Isolierung 20 ge währleistet eine elektrische Abschirmung der Sensorschicht 17 gegenüber dem me tallenen Fahrwerkbauteil 14. Die Sensoreinrichtung 13 bzw. die Sensorschicht 17 ist quer, nämlich im Wesentlichen rechtwinklig, zu einem beladungsabhängigen Kraft fluss F gemäß Pfeilen 21 angeordnet bzw. ausgerichtet. Zugunsten einer besseren Übersichtlichkeit sind nicht sämtliche Pfeile 21 mit einem Bezugszeichen versehen. Hierbei dienen die Pfeile 21 lediglich zur schematischen Verdeutlichung des im ge mäß den Figuren 1 bis 3 gezeigten montierten Zustand wirkenden beladungsabhän gigen Kraftflusses.

Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Sensoreinrichtungen 13 in einem Randbe reich des Fahrwerkbauteils 14 angeordnet. Die elektrischen Kontaktierungen 18, 19 erstrecken sich in Richtung einer mittig in dem Fahrwerkbauteil 14 angeordneten Durchgangsöffnung 22. Durch die Durchgangsöffnung 22 können die elektrischen Kontaktierungen 18, 19 gegenüber Umwelteinflüssen geschützt zu der Mess- und/oder Auswerteeinrichtung geführt werden.

Figur 5 zeigt einen Ausschnitt einer perspektivischen Ansicht eines zweiten Fahr werkbauteils 23 mit einer zweiten Sensoreinrichtung 24. Das Fahrwerkbauteil 23 ent spricht weitgehend dem Fahrwerkbauteil 14 gemäß Figur 4. Auch die Sensoreinrich tung 24 entspricht weitgehend der Sensoreinrichtung 13 gemäß Figur 4. Insoweit wird zur Vermeidung von Wiederholungen auch auf die vorangegangene Beschrei bung verwiesen.

Abweichend zu dem Fahrwerkbauteil 14 bzw. der Sensoreinrichtung 13 sind bei dem Fahrwerkbauteil 23 und der Sensoreinrichtung 24 die elektrischen Kontaktierungen 18, 19 nicht nach innen, sondern nach außen gerichtet. Somit werden die elektri schen Kontaktierungen 18, 19 der Sensoreinrichtung 24 über Randabschnitte des Fahrwerkbauteils 23 nach außen abgeführt und zu einer hier nicht näher dargestell ten Mess- und/oder Auswerteeinrichtung geführt.

Das Fahrwerkbauteil 23 weist, wie auch das Fahrwerkbauteil 14, eine Senke bzw. Mulde 25 auf, in der die Sensoreinrichtung 24 bzw. die Sensorschicht 17 angeordnet ist. Aufgrund der Senke 25 bildet die Sensoreinrichtung 24 einen Rücksprung in Be zug zu dem ebenen Flächenabschnitt 15.

Anhand des hier eingezeichneten Koordinaten- bzw. Achsensystems 26 ist erkenn bar, dass sich für die Sensorschicht 17 eine Haupterstreckungsrichtung in y-Richtung ergibt. Hierbei definiert die y-Achse eine Fahrzeugquerachse. Die x-Achse bezeich net eine Fahrzeuglängsachse. Die x-y-Ebene, in der die Sensorschicht 17 liegt, kann als eine Fahrzeugebene bezeichnet werden. Die z-Achse bezeichnet die Fahrzeug hochachse. In Bezug zur x-Achse und y-Achse sind jedoch auch andere Ausrichtun gen der Sensorschicht 17 denkbar. Wesentlich ist jedoch, dass die Sensorschicht 17 quer bzw. im Wesentlichen rechtwinklig zum beladungsabhängigen Kraftfluss gemäß Pfeil 21 und/oder zur z-Achse angeordnet ist. Figur 6 zeigte eine perspektivische Ansicht einer weiteren Sensoreinrichtung 27 zwi schen einem dritten Fahrwerkbauteil 28 und einem weiteren Fahrwerkbauteil 29. Die Fahrwerkbauteile 28, 29 sind bei diesem Ausführungsbeispiel plattenartig ausgebil det. Zwischen den plattenartigen Fahrwerkbauteilen 28, 29 ist die ebenfalls plattenar tig ausgebildete Sensoreinrichtung 27 angeordnet, wobei hier lediglich zwei elektri sche Leitungen 30, 31 erkennbar sind, die sich zwischen den Fahrwerkbauteilen 28, 29 nach außen heraus erstrecken. Die plattenartigen Fahrwerkbauteile 28, 29 und somit auch die Sensoreinrichtung 27 ist quer, nämlich im Wesentlichen rechtwinklig, zu dem beladungsabhängigen Kraftfluss gemäß Pfeilen 21 angeordnet bzw. ausge richtet.

Figur 7 zeigt einen Ausschnitt einer geschnittenen Seitenansicht der weiteren Sen soreinrichtung 27 zwischen dem dritten Fahrwerkbauteil 28 und dem weiteren Fahr werkbauteil 29 gemäß Figur 6. Die Sensoreinrichtung 27 weist einen mindestens dreilagigen Aufbau auf. Hierbei ist eine erste elektrische Kontaktierung 32 als eine erste Kontaktierungsschicht in einer ersten Lage ausgebildet. Eine zweite elektrische Kontaktierung 33 ist als eine zweite Kontaktierungsschicht in einer zweiten Lage ausgebildet. Eine Sensorschicht 34 ist als eine Zwischenlage zwischen der ersten Kontaktierungsschicht 32 und der zweiten Kontaktierungsschicht 33 angeordnet. Die Sensorschicht 34 ist wie die Sensorschicht 17 gemäß Figuren 4 und 5 aus einem Sensorlack mit eingebetteten kraftsensitiven und elektrisch leitfähigen Partikeln ge bildet. Die erste Kontaktierungsschicht 32 ist mit der elektrischen Leitung 31 und die zweite Kontaktierungsschicht 33 mit der elektrischen Leitung 30 verbunden.

Zusätzlich kann die Sensoreinrichtung 27 hier nicht näher dargestellte Isolations schichten aufweisen, um die Sensoreinrichtung 27 gegenüber den Fahrwerkbautei len 28, 29 elektrisch zu isolieren.

Figur 8 zeigt eine perspektivische Ansicht der weiteren Sensoreinrichtung 27 gemäß Figuren 6 und 7 ohne das weitere Fahrwerkbauteil 29 und ohne eine zweite Kontak tierungsschicht 33. Gut zu erkennen ist der flächige bzw. schichtartige Aufbau, wobei die Sensorschicht 34 kleiner ist als die elektrische Kontaktierungsschicht 32. Des Weiteren ist die Sensorschicht 34 etwa mittig auf der elektrischen Kontaktierungs- Schicht 32 angeordnet. Die hier nicht dargestellte zweite Kontaktierungsschicht 34 ist korrespondierend zu der ersten elektrischen Kontaktierungsschicht 32 ausgebildet bzw. spiegelsymmetrisch angeordnet. Um einen direkten Kontakt zwischen den bei den elektrischen Kontaktierungsschichten 32, 33 zu verhindern, kann in der Lage der Sensorschicht 34 ein die Sensorschicht 34 umgebender Isolationsschichtabschnitt vorgesehen sein.

Aus elektrischen Widerstandsmessungen an der Sensorschicht 17 bzw. 34 kann mit tels einer Mess- und/oder Auswerteeinrichtung eine momentane Krafteinwirkung bzw. ein beladungsabhängiger Kraftfluss ermittelt werden. Bei einer Belastung oder Krafteinwirkung, die gemäß Pfeilen 21 und Figuren 4, 5 und 6 angedeutet quer oder im Wesentlichen rechtwinklig zur Längserstreckung der Sensorschicht 17 bzw. 34 ausgerichtet ist, kommt es zu einer Dehnung oder Streckung der Sensorschicht 17 bzw. 34. Hierdurch kommt es auch zu einer Dehnung oder Streckung der in der Sen sorschicht 17 bzw. 34 eingebetteten Partikel, wodurch sich eine Veränderung des Widerstandes der Sensorschicht 17 bzw. 34 ergibt. Bei einer abnehmenden Belas tung, die beispielsweise entgegen den Pfeilen 21 von der Sensorschicht 17 bzw. 34 weggerichtet ist, zieht sich die Sensorschicht 17 bzw. 34 wieder zusammen. Hier durch verkürzen sich die Partikel in der Sensorschicht 17, 34, welches wiederum eine Veränderung des elektrischen Widerstandes der Sensorschicht 17 bzw. 34 bewirkt.

In Abhängigkeit vom gemessenen elektrischen Widerstand kann auf die Beladungs masse geschlossen werden. Zudem ist aufgrund einer Kombination der an den Rä dern 3, 4, 5, 6 angeordneten Sensoreinrichtungen 13, 27 ein Sensorsystem realisiert, mit dem eine Beladungsmasseverteilung bestimmbar ist. Mittels eines geeigneten Anzeigesystems kann einem Nutzer des Sensorsystems angezeigt werden, ob eine kritische Beladungsmasseverteilung vorliegt und/oder ein maximal zulässiges Ge samtgewicht überschritten wird. Bezuqszeichen Fahrgestell Fahrzeugrahmen Rad Rad Rad Rad Fahrzeugachse Fahrzeugachse Aufhängung Blattfeder (weiteres Fahrwerkbauteil) Blattfederanbindung Blattfederanbindung Sensoreinrichtung Fahrwerkbauteil ebener Flächenabschnitt ebener Gegenflächenabschnitt Sensorschicht erste elektrische Kontaktierung zweite elektrische Kontaktierung Isolierung Pfeil Durchgangsöffnung Fahrwerkbauteil Sensoreinrichtung Senke Achsensystem Sensoreinrichtung Fahrwerkbauteil Fahrwerkbauteil elektrische Leitung elektrische Leitung erste elektrische Kontaktierung zweite elektrische Kontaktierung Sensorschicht