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.