DE102009012593A1 - Last-Sensorvorrichtung und Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug, welches diese aufweist - Google Patents

Last-Sensorvorrichtung und Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug, welches diese aufweist Download PDF

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    • G01L5/221Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring the force applied to control members, e.g. control members of vehicles, triggers to steering wheels, e.g. for power assisted steering

Abstract

Ein radseitiges Ende (231) eines Verbindungsgliedes (23) ist frei relativ zu dem Rad (25) neigbar. Ein wellenseitiges Ende (232) des Verbindungsgliedes (23) ist im Wesentlichen in einer Breitenrichtung des Fahrzeugs zum Lenken des Rades (25) bewegbar. Ein Lenkwellenkörper (21) hat im Wesentlichen eine Stangengestalt und erstreckt sich im Wesentlichen in der Breitenrichtung. Das Lenksäulenende (22) ist an einem Ende des Lenkwellenkörpers (21) befestigt und kann sich frei relativ zu dem wellenseitigen Ende (232) neigen. Der Lenkwellenkörper (21) und das Lenksäulenende (22) sind im Wesentlichen in der Breitenrichtung gemäß einer Betätigung einer Lenkvorrichtung (28) bewegbar. Ein Lastsensor ist zwischen dem Lenksäulenende (22) und dem Lenkwellenkörper (21) zwischengefügt, um die Last zu detektieren, die in einer axialen Richtung der Lenksäule (21, 22) aufgebracht wird, um die auf das Rad (25) aufgebrachte Kraft zu erfassen.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Last-Sensorvorrichtung. Die vorliegende Erfindung bezieht sich ferner auf eine Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug, welche die Last-Sensorvorrichtung enthält.
  • Die JP-A-2006-56374 und die JP-A-2007-145040 offenbaren beispielsweise Verfahren zum Messen der Kraft, die auf ein gelenktes Rad eines Fahrzeug aufgebracht wird. Gemäß der JP-A-2006-56374 enthält eine Fahrzeug-Lenkvorrichtung eine Hilfs-Lenkeinheit, eine Geradeausfahrt-Bestimmungseinheit, eine Berechnungseinheit für die aufgebrachte Kraft und eine Lenk-Steuereinheit. Die Hilfs-Lenkeinheit ist an jedem Ende einer Lenksäule vorgesehen, die dazu verwendet wird, um unabhängig das rechte und das linke gelenkte Rad eines Fahrzeugs zu manipulieren, und zwar gemäß einer Betätigung einer Lenkvorrichtung. Die Berechnungseinrichtung für die aufgebrachte Kraft berechnet eine Differenz zwischen den Werten der Kraft, die in Einklang mit einer Straßenoberfläche hervorgerufen werden und die auf beide gelenkte Räder aufgebracht werden. De Geradeausfahrt-Bestimmungseinheit bestimmt, ob das Fahrzeug in einem Fahrzustand geradeaus fährt. Die Lenk-Steuereinheit betätigt die Hilfs-Lenkeinheit, um den Lenkvorgang von wenigstens einem der gelenkten Räder zu steuern, wenn die Geradeausfahrt-Bestimmungseinheit bestimmt, dass das Fahrzeug geradeaus fährt, und dabei ist die Differenz zwischen den Werten der Kraft, die auf das rechte und das linke gelenkte Rad aufgebracht werden und durch die Berechnungseinheit für die aufgebrachte Kraft berechnet werden, größer als ein vorbestimmter Wert. Somit steuert die Fahrzeug-Lenkvorrichtung den Lenkvorgang in Einklang mit der auf die gelenkten Räder aufgebrachten Kraft. Die auf die gelenkten Räder aufgebrachte Kraft wird dadurch erhalten, indem die Axialkraft detektiert wird, die auf ein Teil aufgebracht wird, welches unabhängig von einer Zahnstange, wie beispielsweise einem Zuglenker oder einem Hilfs-Zahnstangenmechanismus bewegbar ist.
  • Die JP-A-2007-145040 offenbart eine elektrische Lenkvorrichtung, die eine Last-Detektoreinheit und eine Lenkleistungs-Steuereinheit enthält. Die Last-Detektoreinheit enthält einen Lenkmechanismus, der mit dem rechten und dem linken gelenkten Rad verbunden ist, um die gelenkten Räder zu lenken, ein elektrisches Stellglied, welches Lenkenergie zu dem Lenkmechanismus zuführt, einen rechten Lastsensor, der die Last detektiert, die von dem rechten gelenkten Rad auf den Lenkmechanismus in der Richtung der Last aufgebracht wird, einen linken Lastsensor, der die Last detektiert, die von dem linken gelenkten Rad auf den Lenkmechanismus in der Richtung der Last aufgebracht wird. Die Lenkleistungs-Steuereinheit betätigt das elektrische Stellglied basierend auf wenigstens einem Detektionssignal der zwei Sensoren gemäß dem rechten und dem linken Lastsensor. Die elektrische Lenkvorrichtung enthält ferner eine Sensor-Fehlfunktions-Detektoreinheit, um zu bestimmen, ob die Last-Detektoreinheit eine Fehlfunktion verursacht, und zwar durch Vergleichen des Detektionssignals des linken Lastsensors mit dem Detektionssignal des rechten Lastsensors. Die elektrische Lenkvorrichtung steuert die Lenkunterstützung in Einklang mit der Kraft, die auf die gelenkten Räder aufgebracht wird. Die auf die gelenkten Räder aufgebrachte Kraft wird dadurch erhalten, indem die Axialkraft, die auf den Zuglenker aufgebracht wird, detektiert wird.
  • Gemäß der JP-A-2006-56374 und der JP-A-2007-145040 wird die auf die gelenkten Räder aufgebrachte Kraft dadurch abgeleitet, indem die Kraft detektiert wird, die auf eine Vorrichtung wie den Zuglenker und den Hilfs-Zahnstangenmechanismus in der axialen Richtung aufgebracht wird. Die axiale Richtung der Vorrichtung wie bei dem Zuglenker ändert sich entsprechend einem Lenkzustand der gelenkten Räder.
  • Hierbei kann ein Eigen-Ausrichtdrehmoment (SAT), welches auf jedes gelenkte Rad aufgebracht wird, detektiert werden, und dadurch einen Reibungskoeffizienten einer Straßenoberfläche und ähnliches abzuleiten. Spezifischer gesagt wird auf einen Reifen eine Kraft (SAT) aufgebracht, und zwar in der Lenkrichtung gemäß einem Schlupfwinkel und ähnlichem. Die SAT ändert sich in Einklang mit dem Schlupfwinkel des Reifens, dem Reibungskoeffizienten der Straßenoberfläche, dem Fahrzustand und ähnlichem. Es kann daher der Reibungskoeffizient der Straßenoberfläche erhalten werden, indem man den Schlupfwinkel, die SAT und ähnliches detektiert. Jedoch kann bei dem herkömmlichen Verfahren, bei welchem die auf die Vorrichtung, wie einer Zahnstange 93, aufgebrachte Kraft in der axialen Richtung detektiert wird, die SAT nicht mit ausreichender Genauigkeit erhalten werden.
  • In Hinblick auf die vorangegangenen und auch andere Probleme ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Last-Sensorvorrichtung zu schaffen, die dafür ausgelegt ist, um die Kraft zu detektieren, wie beispielsweise ein Selbstausricht-Drehmoment (SAT), welches auf die gelenkten Räder aufgebracht wird, und zwar mit einer ausreichenden Genauigkeit, wenn die Anwendung bei einer Lenkvorrichtung erfolgt. Ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Lenkvorrichtung zu schaffen.
  • Wie in 7 gezeigt ist, wird ein Selbstausricht-Drehmoment (SAT) in einer Drehrichtung aufgebracht, in welcher ein Reifen 90 gelenkt wird. Das SAT wird über einen Gelenkarm 94, den Zuglenker 93 und ein Zahnstangenende 22 einer Zahnstange 91 übertragen. Der Gelenkarm 94 ist relativ zu einem Aufhängearm drehbar und das SAT wird als ein Drehmoment um den Gelenkarm 94 herum hervorgerufen. Das SAT wird durch eine Kraft hervorgerufen, die auf eine Verbindung zwischen dem Gelenkarm 94 und dem Zuglenker 93 in der Breitenrichtung des Fahrzeugs aufgebracht wird. Es kann daher das SAT mit ausreichender Genauigkeit abgeleitet werden, indem die Kraft F2 in der Breitenrichtung des Fahrzeugs detektiert wird. Bei dem herkömmlichen Verfahren, bei welchem die Kraft auf die Vorrichtung, wie den Zuglenker 93, in der axialen Richtung aufgebracht wird und detektiert wird, kann das SAT nicht mit einer ausreichenden Genauigkeit abgeleitet werden. Spezifischer gesagt ist gemäß der Darstellung in 8 der Zuglenker 93 um einen Neigungswinkel θ relativ zu der Breitenrichtung des Fahrzeugs geneigt. Um das SAT mit ausreichender Genauigkeit zu berechnen, wird die Kraft, die auf die Vorrichtung in der axialen Richtung aufgebracht wird, korrigiert, und zwar entsprechend dem Neigungswinkel θ. Jedoch ändert sich der Neigungswinkel θ sehr ausgeprägt im Ansprechen auf oder abhängig von dem Fahrzustand. Es ist daher schwierig, die Kraft zu korrigieren, und zwar entsprechend dem Neigungswinkel θ. Bei einem herkömmlichen Fahrzeug ist die Schwankung im Neigungswinkel θ durch die Aufwärts- und Abwärtsbewegung sehr groß. Zusätzlich ändert sich der Neigungswinkel θ des Zuglenkers 93 in komplizierter Weise, und zwar in Abhängigkeit von der Aufwärts- und Abwärtsbewegung des Fahrzeugs, dem Lenkwinkel des Reifens 90 und ähnlichem. Es ist daher schwierig oder kompliziert, den Neigungswinkel θ mit ausreichender Genauigkeit zu berechnen.
  • Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Last-Sensorvorrichtung für eine Lenkvorrichtung geschaffen, um die Kraft zu detektieren, die auf ein Rad eines Fahrzeugs aufgebracht wird, wobei die Lenkvorrichtung ein Verbindungsglied enthält, welches ein radseitiges Ende besitzt, welches mit dem Rad verbunden ist und sich frei relativ zu dem Rad neigen kann, und mit einem säulen- oder wellenseitigen Ende, welches im Wesentlichen in einer Breitenrichtung des Fahrzeugs zum Lenken des Rades bewegbar ist. Die Lenkvorrichtung enthält ferner eine Lenksäule mit einem Lenkwellenkörper, der im Wesentlichen eine Stab- oder Stangengestalt aufweist und sich im Wesentlichen in der Breitenrichtung des Fahrzeugs erstreckt, und mit einem Lenksäulenende, welches an einem Ende des Lenkwellenkörpers befestigt ist und mit dem säulen- oder wellenseitigen Ende des Verbindungsgliedes verbunden ist, wobei das Lenksäulenende frei relativ zu dem säulenseitigen Ende neigbar ist und wobei die Lenksäule im Wesentlichen in der Breitenrichtung gemäß einer Betätigung einer Lenkvorrichtung bewegbar ist. Die Last-Sensorvorrichtung umfasst einen Lastsensor, der zwischen dem Lenksäulenende und dem Lenkwellenkörper zwischengefügt ist und so konfiguriert ist, um die Last zu detektieren, die in einer axialen Richtung auf die Lenksäule aufgebracht wird.
  • Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug geschaffen, wobei die Lenkvorrichtung ein Verbindungsglied umfasst mit einem radseitigen Ende, welches mit einem Rad verbunden ist und frei relativ zu dem Rad neigbar ist, und mit einem säulenseitigen Ende, welches im Wesentlichen in einer Breitenrichtung des Fahrzeugs zum Lenken des Rades bewegbar ist. Die Lenkvorrichtung umfasst ferner eine Lenksäule mit einem Lenkwellenkörper, der im Wesentlichen eine Stab- oder Stangengestalt hat und sich im Wesentlichen in der Breitenrichtung des Fahrzeugs erstreckt, mit einem Lenksäulenende, welches an dem einen Ende des Lenkwellenkörpers befestigt ist und mit dem säulenseitigen Ende des Verbin dungsgliedes verbunden ist und sich frei relativ zu dem säulenseitigen Ende neigen kann, wobei die Lenksäule im Wesentlichen in der Breitenrichtung gemäß einem Betrieb einer Lenkvorrichtung bewegbar ist. Die Lenkvorrichtung umfasst ferner einen Lastsensor, der zwischen dem Lenksäulenende und dem Lenkwellenkörper zwischengefügt ist und so konfiguriert ist, um eine Last zu detektieren, die in einer axialen Richtung der Lenksäule aufgebracht wird, um die Kraft zu detektieren, die auf das Rad des Fahrzeugs aufgebracht wird.
  • Die oben angegebene Aufgabe und weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich klarer anhand der folgenden detaillierten Beschreibung unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen. In den Zeichnungen zeigen:
  • 1 eine schematische Querschnittansicht, die einen Lastsensor veranschaulicht, der in einem Fahrzeug verwendet wird, und zwar gesehen von einer hinteren Seite des Fahrzeugs aus, gemäß einer Ausführungsform;
  • 2 eine schematische Querschnittansicht, die den Lastsensor darstellt, gesehen von einer oberen Seite des Fahrzeugs aus, und zwar gemäß der Ausführungsform;
  • 3 eine vergrößerte Querschnittansicht, die den Lastsensor gemäß der Ausführungsform wiedergibt;
  • 4A eine Querschnittansicht, die den Lastsensor darstellt, auf den eine Kraft und eine Vorspannlast aufgebracht werden;
  • 4B eine vergrößerte Ansicht von 4A gemäß der Ausführungsform;
  • 5 eine vergrößerte Querschnittansicht, die einen Lastsensor gemäß einer ersten modifizierten Ausführungsform zeigt;
  • 6 eine Querschnittansicht, die einen Lastsensor gemäß einer zweiten Ausführungsform wiedergibt;
  • 7 eine schematische Querschnittansicht, die einen Lastsensor darstellt, der in einem Fahrzeug verwendet wird, und zwar gesehen von der hinteren Seite des Fahrzeugs aus, gemäß einem Stand der Technik; und
  • 8 eine schematische Querschnittansicht, die den Lastsensor zeigt, gesehen von der oberen Seite des Fahrzeugs aus, gemäß dem Stand der Technik.
  • (Ausführungsform)
  • (Konstruktion)
  • Im Folgenden wird eine Konstruktion und ein Aufbau eines Lastsensors gemäß der vorliegenden Ausführungsform beschrieben. Ein Lastsensor gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird für eine Lenkvorrichtung eines Fahrzeugs verwendet. Der Lastsensor ist so konfiguriert, um eine Änderung in der Last zu detektieren, die einer Kraft entspricht, die auf ein gelenktes Rad in der Lenkvorrichtung aufgebracht wird. Speziell wird der Lastsensor dafür verwendet, um das Selbstausricht-Drehmoment (SAT) zu messen. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann der Lastsensor für irgendein Rad gemäß einem Frontrad und einem Heckrad verwendet werden. Beispielsweise ist in einem Vierrad-Lenkfahrzeug (4WS-Fahrzeug) eine Lenkvorrichtung für jedes Rad gemäß den Fronträdern und den Heckrädern vorgesehen. Bei einem solchen 4WS-Fahrzeug kann der vorliegende Lastsensor sowohl für die Fronträder als auch die Heckräder angewendet werden und kann auch für die Fronträder oder die Heckräder angewendet werden.
  • Wie in den 1 bis 3 dargestellt ist, ist der Lastsensor 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform zwischen einer Zahnstange 21 (Lenkwellenkörper) und einem Zahnstangenende (Lenkwellenende) 22 zwischengefügt. Spezifischer gesagt ist der Lastsensor 10 zwischen einem Ende 211 der Zahnstange 21 und dem einen Ende 221 des Zahnstangenendes 22 zwischengefügt. Die Zahnstange 21 funktioniert als eine Lenksäule. Gemäß der vorliegenden Konstruktion wird die Last, die zwischen der Zahnstange 21 und dem Zahnstangenende 22 aufgebracht wird, vollständig auf den Lastsensor 10 übertragen. 1 veranschaulicht lediglich Komponenten auf der rechten Seite des Fahrzeugs. In 1 sind Komponenten des Fahrzeugs auf der linken Seite weggelassen. Die Komponenten des Fahrzeugs auf der linken Seite sind im Wesentlichen äquivalent zu den Komponenten auf der rechten Seite.
  • Der Lastsensor 10 besitzt einen Lastsensor-Körperabschnitt 12 und ein Konstruktionsteil. Der Lastsensor-Körperabschnitt 12 besitzt eine Öffnung 101 in Form eines Innenraumes, der mit dem Last-Detektionselement 11 ausgestattet ist. Die Öffnung 101 erstreckt sich in der vertikalen Richtung in 1 und in einer senkrechten Richtung zur Blattoberfläche von 1. Das heißt, die Öffnung 101 besitzt eine Höhe und eine Weite oder Breite. Die inneren Umfänge, welche die Öffnung 101 in dem Lastsensor-Körperabschnitt 12 dazwischen definieren, fügen das Last-Detektorelement 11 dazwischen ein. Das Last-Detektorelement 11 befindet sich in Kontakt mit den inneren Umfängen der Öffnung 101 in der Breitenrichtung des Fahrzeugs. Gemäß der vorliegenden Konstruktion ist eine Last, die auf das Last-Detektorelement 11 in der Breitenrichtung des Fahrzeugs aufgebracht wird, größer als die Last, die auf das Last-Detektionselement 11 in anderen Richtungen als der Breitenrichtung aufgebracht wird. Daher ist die Empfindlichkeit hinsichtlich der Last, die in der Breitenrichtung des Fahrzeugs aufgebracht wird, höher als die Empfindlichkeit hinsichtlich der Last, die in anderen Richtungen aufgebracht wird. Insbesondere erstreckt sich die Öffnung 101 in der Richtung senkrecht zur Breitenrichtung des Fahrzeugs und weist die große Länge auf. Bei der vorliegenden Konstruktion kann sich der Lastsensor-Körperabschnitt 12 einfach verformen, wenn eine Last in der Breitenrichtung des Fahrzeugs aufgebracht wird, und zwar verglichen mit einem Fall, bei dem der Lastsensor-Körperabschnitt 12 mit einer Last von anderen Richtungen als der Breitenrichtung des Fahrzeugs beaufschlagt wird. Daher überträgt der Lastsensor-Körperabschnitt 12 in effektiver Weise die Last, die in der Breitenrichtung des Last-Detektorelements 11 aufgebracht wird.
  • Das Last-Detektorelement 11 ist mit einer Vorspannung oder Vorspannlast beaufschlagt. Die Empfindlichkeit des Last-Detektorelements 11 in der Scherrichtung ist im Wesentlichen vernachlässigbar, und zwar relativ zu der Empfindlichkeit in der Kompressionsrichtung. Daher kann das Last-Detektorelement regulär und empfindlich die Last in der Kompressionsrichtung messen, solange ein Last-Aufbringabschnitt nicht schwimmt oder auf der Oberfläche des Last-Detektorelements 11 gleitet. Indem die Vorspannung oder Vorspannlast aufgebracht wird, kann ferner das Last-Detektorelement 11 die Last in der Dehn- oder Zugrichtung detektieren, und zwar zusätzlich zu der Last in der Kompressionsrichtung. Es kann somit das SAT, welches auf einen Reifen des gelenkten Rades auf jeder Seite gemäß der rechten und der linken Seite aufgebracht wird, regulär detektiert werden, da die Kraft in der Dehnrichtung oder Zugrichtung auch durch das Aufbringen der Vorspannung oder Vorspannlast detektiert werden kann. Daher kann der Reibungskoeffizient an der Berührungsfläche von jedem Reifen regulär detektiert werden. Die Vorbelastung kann in willkürlicher Weise auf das Last-Detektorelement 11 aufgebracht sein. Beispielsweise kann die Vorspannlast durch Ausnutzen einer elastischen Verformung aufgebracht sein, die in dem Lastsensor-Körperabschnitt 12 hervorgerufen wird. Beispielsweise kann gemäß der Darstellung in 3 der Lastsensor-Körperabschnitt 12 und ein Montageteil 14 mit einem Loch vorgesehen sein, welches sich in dem Montageteil 14 in der Breitenrichtung des Fahrzeugs erstreckt. Das Vorspannlast-Aufbringteil 15 wird gemäß einer Presssitzverbindung oder einer Schraubverbindung in das Loch eingesetzt, um dadurch das Last-Detektorelement 11 an dem spitzen Ende zu drücken, wodurch auch die Vorbelastung oder Vorspannung eingestellt werden kann. Auch ist ein Pufferteil 11a zwischen dem Vorspannlast-Aufbringteil 15 und dem Last-Detektorelement 11 zwischengefügt. Durch das Zwischenfügen des Pufferteiles 11a kann eine Differenz in dem thermischen Ausdehnungskoeffizienten zwischen den Materialien der Komponenten des Lastsensors 11 kompensiert werden, und es kann dadurch die thermische Ausdehnung, die in den Komponenten des Lastsensors 1 + 0 verursacht wird, absorbiert werden.
  • Die Vorbelastung kann in solcher Weise bestimmt werden, dass das Last-Detektorelement 11 und der Innenumfang, der die Öffnung 101 definiert, sich nicht voneinander trennen oder nicht relativ zueinander gleiten, wenn die Last in der Dehn- oder Zugrichtung aufgebracht wird oder in einer Richtung, in welcher das Last-Detektorelement 11 gebogen ist. Es wird nun im Folgenden ein Beispiel hinsichtlich des Aufbringens der Vorspannung oder Vorspannlast unter Hinweis auf die 4A, 4B beschrieben. In den 4A, 4B wird eine Vorspannlast Fo auf das Last-Detektorele ment 11 aufgebracht, welches die Weite oder Breite b hat. Der Innenumfang des Lastsensor-Körperabschnitts 12, der sich in Kontakt mit dem Last-Detektorelement 11 befindet, und der Außenumfang des Lastsensor-Körperabschnitts 12 unterscheiden sich voneinander durch die Dicke L. Eine externe Kraft Ft wird auf den Lastsensor-Körperabschnitt 12 des Lastsensors 10 in einer Richtung in einem Winkel θ in Bezug auf die axiale Richtung aufgebracht. Eine Kraft f1 wird durch die externe Kraft Ft an dem Ende des Last-Detektorelements 11 auf der linken Seite in der Richtung der Breite oder Weite b in 4 hervorgerufen. Eine Kraft f2 wird durch die externe Kraft Ft in dem Ende des Last-Detektorelements 11 auf der rechten Seite in der Richtung der Weite oder Breite b in 4 hervorgerufen. Komponenten der Kraft (f1 + f2) und (Fo – Ft·αy·cosθ) werden zwischen dem Last-Detektorelement 11 und dem Innenumfang der Öffnung 101 des Lastsensor-Körperabschnitts 12 in der vertikalen Richtung X in 4A, 4B hervorgerufen. Die Komponenten der Kraft μ(f1 + f2) und (Ft·αx·sinθ) werden zwischen dem Last-Detektorelement 11 und dem Innenumfang der Öffnung 101 in der lateralen Richtung Y in 4A, 4B bewirkt. Zusätzlich werden Komponenten eines Moments (L·Ft·αx·sinθ + b·f2) und (Fo – Ft·αy·cosθ)·b/2 erzeugt. Mit αx ist eine Elementlast-Zuordnungsrate in der vertikalen Richtung X in 4A, 4B angegeben, und mit αy ist eine Elementlast-Zuordnungsrate in der lateralen Richtung Y in 4A, 4B angegeben. Jede Elementlast-Zuordnungsrate liegt in einem Bereich von 0 bis 1. Der Lastsensor 10 wird mit einer Last beaufschlagt, die aus dem Produkt der Elementlast-Zuordnungsrate und der Last besteht, die auf das Last-Detektorelement 11 aufgebracht wird. Gemäß der vorliegenden Annahme trennen sich das Last-Detektorelement 11 und der Innenumfang, der die Öffnung 101 definiert, nicht voneinander, wenn die Vorbelastung oder Vorspannlast Fo auf Fol eingestellt wird, die größer ist als (2L·αx·sinθ/b + αx·cosθ)·Ft. Das Last-Detektorelement 11 und der Innenumfang, der die Öffnung 101 definiert, gleiten nicht relativ zueinander, wenn die Vorspannlast Fo auf Fo2 eingestellt wird, die größer ist als (αx·sinθ/μ + αy·cosθ)·Ft. Mit Berücksichtigung der vertikalen und horizontalen Neigung wird die Vorspannlast Fo auf Fot eingestellt, die gleich ist mit (Fo12 + Fo22)0,5. Wenn die Breite oder Weite b des Last-Detektorelements 11 groß wird, wird die erforderliche Vorspannlast Fot allmählich oder graduell klein. Daher wird die Weite oder Breite b des Last-Detektorelements 11 in bevorzugter Weise groß gewählt.
  • Das Last-Detektorelement 11 enthält ein Paar von Element-Konstruktionsteilen 110 und ein druckempfindliches Element 100. Jedes der Element-Konstruktionsteile 110 ist aus einem isolierenden Material hergestellt. Das druckempfindliche Element 100 hat im Wesentlichen eine Filmgestalt und ist zwischen den Element-Konstruktionsteilen 110 zwischengefügt. Die isolierenden Materialien der Elementteile bestehen in bevorzugter Weise aus Keramikmaterialien, wie beispielsweise Tonerde (Al2O3) mit einer hohen Steifigkeit. Die Elementteile 11, 12 können wenigstens aus einem Material gemäß Zirkonerde (ZrO2), MgAl2O4, SiO2, 3Al2O3·2SiO2, Y2O3, CeO2, La2O3, Si3N4 und ähnlichem Material bestehen. Alternativ können die Elementteile 11, 12 aus einem Metallmaterial oder ähnlichem bestehen und sind mit wenigstens einem der oben angegebenen isolierenden Materialien aus Zirkonerde (ZrO2), MgAl2O4, SiO2, 3Al2O3·2SiO2, Y2O3, CeO2, La2O3, Si3N4 und ähnlichem Material, die elektrisch isolierend sind, beschichtet.
  • Es ist ausreichend, dass das druckempfindliche Element 100 aus einem Material hergestellt ist, welches seine elektrische Eigenschaft gemäß einer Last ändert, die von außen her darauf aufgebracht wird. Beispielsweise kann das druckempfindliche Element 100 aus einem zusammengesetzten Material gebildet sein, welches aus Glas als Matrix und aus elektrisch leitenden Teilchen besteht, die in der Matrix verteilt sind. Die Matrix des druckempfindlichen Elements 100 kann aus Borsilikatglas bestehen, um ein Beispiel zu nennen. Die leitenden Teilchen des druckempfindlichen Elements 100 können aus Rutheniumoxid (RuO2), Bleiruthenat oder ähnlichem gebildet sein. Die leitenden Teilchen können in bevorzugter Weise aus Rutheniumoxid gebildet sein.
  • Der äußere Umfang des Lastsensors 10 legt Gewindenuten fest. Der Lastsensor 10 umfasst Montageteile 13, 14, von denen sich jedes im Wesentlichen in der axialen Richtung der Zahnstange 21 erstreckt. Die Zahnstange 21 besitzt ein Ende 211, welches einen Montageabschnitt 211a aufweist. Der Innenumfang des Montageabschnitts 211a legt Gewindenuten fest, die mit dem Montageteil 13 verschraubt werden. Das Zahnstangenende 22 besitzt ein Ende 221, welches einen Montageabschnitt 221a aufweist. Der Innenumfang des Montageabschnitts 221a legt Gewindenuten fest, die mit dem Montageteil 14 verschraubt werden. Die Montageabschnitte 221a, 222a der Zahnstange 21 und des Zahnstangenendes 22 werden jeweils mit den Montageteilen 13, 14 verschraubt, so dass dadurch der Lastsensor 10 zwischen der Zahnstange 21 und dem Zahnstangenende 22 befestigt und zwischengefügt wird. Der Lastsensor 10 kann zwischen der Zahnstange 21 und dem Zahnstangenende 22 durch Verschrauben, durch einen Presssitz, durch Schweißen oder ähnliches befestigt werden. Das Zahnstangenende 22 besitzt ein anderes Ende 222, welches ein Kugelgelenk mit einem Ende (säulenseitiges Ende) 232 eines Zuglenkers 23 bildet. Das andere Ende 222 des Zahnstangenendes 22 weist darin ein Kugellager 222b auf, welches beispielsweise aus Harz hergestellt ist. Das andere Ende (lenkradseitiges Ende) 231 des Zuglenkers 23 ist mit einem Gelenkarm 24 über eine Verbindungsstelle oder ein Verbindungsgelenk (nicht gezeigt) verbunden.
  • Die Zahnstange 21 besitzt einen Zwischenabschnitt in der Breitenrichtung, und der Zwischenabschnitt weist einen Zahnstangen-Ritzel-Mechanismus 26 auf, der eine Bewegung der Zahnstange 21 in der Breitenrichtung in eine Drehbewegung der Lenksäule 27 und umgekehrt umwandelt. Ein Ende der Lenksäule 27 ist mit dem Zahnstangen-Ritzel-Mechanismus 26 verbunden. Die Lenkvorrichtung 28 ist an dem anderen Ende der Lenksäule 27 befestigt.
  • Bei der vorliegenden Konstruktion bewegt sich die Zahnstange 21 in der Breitenrichtung gemäß einem Betrieb oder einer Betätigung der Lenkvorrichtung 28. Die Drehung der Lenkvorrichtung 28 wird auf die Lenkwelle 27 übertragen, und es wird dadurch die Drehung in eine Bewegung der Zahnstange 21 in der Breitenrichtung durch den Zahnstangen-Ritzel-Mechanismus 26 umgewandelt. Somit wird der Gelenkarm 24 über das Zahnstangenende 22 und den Zuglenker 23 manipuliert, und es wird dadurch ein Reifen 25 (gelenktes Rad) gelenkt.
  • (Betriebseffekt)
  • Im Folgenden wird ein Betriebseffekt des vorliegenden Lastsensors 10 beschrieben. Bei dem vorliegenden Beispiel ist der Lastsensor 10 dafür vorgesehen, um das SAT zu detektieren, welches auf den Reifen 25 aufgebracht wird. Der Reifen 25 wird mit dem SAT aufgrund vielfältiger Gründe beaufschlagt. Beispielsweise ändert sich das SAT gemäß verschiedener Faktoren, wie beispielsweise einem Schlupfwinkel des Reifens 25, dem Reibungskoeffizienten einer Straßenoberfläche und dem Fahrzustand des Fahrzeugs.
  • Wie in 2 gezeigt ist, wirkt das SAT gemäß einem Lenken des Reifens 25, um den Reifen 25 in einer geraden Richtung zu lenken. Der Reibungskoeffizient der Straßenoberfläche kann detektiert werden, und zwar in Einklang mit dem SAT und auch mit einer ausreichenden Genauigkeit in einem Bereich, in welchem der Reifen 25 um die geradlinige Richtung herum gelenkt wird. Das SAT, welches in dem Reifen 25 hervorgerufen wird, kann in Einklang mit der Kraft F2 in der Breitenrichtung des Fahrzeugs detektiert werden. Die Kraft F2, die dem SAT entspricht, wird auf die Zahnstange 21 über den Gelenkarm 24, den Zuglenker 23 und das Zahnstangenende 22 übertragen. Der Lastsensor 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist zwischen der Zahnstange 21 und dem Zahnstangenende 22 zwischengefügt. Daher kann der Lastsensor 10 die übertragene Kraft detektieren.
  • Gemäß der vorliegenden Konstruktion besitzt der Lastsensor 10 eine hohe Empfindlichkeit in der axialen Richtung der Zahnstange 21, die im Wesentlichen parallel zur Breitenrichtung des Fahrzeugs verläuft. Daher kann der Lastsensor 10 eine Komponente des Moments detektieren, welches auf die Zahnstange 21 in der axialen Richtung der Zahnstange 21 aufgebracht wird. Das SAT entspricht der Last, die auf den Reifen 25 in der Breitenrichtung des Fahrzeugs aufgebracht wird. Beispielsweise tritt gemäß der Darstellung in 1 die Kraft F2 entsprechend dem SAT auf, und es wird daher auf den Zuglenker 23 die Kraft F aufgebracht. Die Kraft F wird in Komponenten aufgeteilt, und zwar in die Kraft F1 in der Breitenrichtung und in die Kraft Fs, die senkrecht zu der Kraft F1 verläuft. Die Kraft F1 und die Kraft F2 verlaufen in der gleichen Richtung.
  • Die von dem Gelenkarm 24 auf den Lastsensor 10 aufgebrachte Kraft wird über den Zuglenker 23 übertragen. Wie in 2 gezeigt ist, variiert die Neigung des Zuglenkers 23 ausgeprägt, und zwar in der nach oben verlaufenden und nach unten verlaufenden Richtung und in der Vorwärts- und Rückwärts-Richtung. Die von dem Gelenkarm 24 auf das andere Ende 231 des Zuglenkers 23 aufgebrachte Last besitzt eine Kraftkomponente in der Breitenrichtung des Fahrzeugs, die der Richtung des SAT entspricht. Die Kraftkomponente in der Breitenrichtung wird auf das Zahnstangenende 22 in der Breitenrichtung des Fahrzeugs aufgebracht. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform besitzt der Lastsensor 10 eine hohe Empfindlichkeit in der Breitenrichtung des Fahrzeugs, und es kann daher die Last, die auf die Zahnstange 21 in der Breitenrichtung aufgebracht wird, mit hoher Genauigkeit gemessen werden.
  • Gemäß den 4A, 4B besitzt der Lastsensor 10 den Körperabschnitt 12, der die Öffnung 101 definiert (3), in welcher das Last-Detektorelement 11 vorgesehen ist. Die Öffnung 101 besteht aus einem länglichen Loch bzw. Langloch, welches sich senkrecht zur vertikalen Richtung in den 4A, 4B erstreckt, in welcher die Last auf das Last-Detektorelement 11 aufgebracht wird. Die Öffnung 101 besitzt eine Weite in der lateralen Richtung senkrecht zu der vertikalen Richtung, in welcher die Last aufgebracht wird, und die Weite ist größer als die Höhe der Öffnung 101 in der vertikalen Richtung. Gemäß der vorliegenden Konstruktion ist die Steifigkeit des Körperabschnitts 12 in der vertikalen Richtung, in welcher die Last auf den Körperabschnitt 12 aufgebracht wird, niedriger als die Steifigkeit des Körperabschnitts 12 in den anderen Richtungen.
  • Gemäß den 4A, 4B setzen die obere Fläche des inneren Raumes des Körperabschnitts 12 und die untere Fläche des inneren Raumes des Körperabschnitts 12 dazwischen das Last-Detektorelement 11 in einer Zwischenpositionier-Richtung fest. Bei der vorliegenden Konstruktion ist die Steifigkeit des Körperabschnitts 12, der die Last auf das Last-Detektorelement 11 überträgt, in der Zwischenfügungsrichtung kleiner als die Steifigkeit des Körperabschnitts 12 in den anderen Richtungen, also anders als der Zwischenfügungsrichtung. Bei der vorliegenden Konstruktion kann der Einfluss auf den Detektionsvorgang des Lastsensors, der durch die Last verursacht wird, die von anderen Richtungen her aufgebracht wird, reduziert werden. Somit kann die Last, die in der Zwischenfügungsrichtung aufgebracht wird, selektiv und exakt detektiert werden.
  • (Erste modifizierte Ausführungsform)
  • Gemäß der vorliegenden ersten modifizierten Ausführungsform besitzt ein Last-Detektorelement 30 gemäß der Darstellung in 5 eine Konstruktion ähnlich der Konstruktion des Last-Detektorelements 11 bei der oben erläuterten Ausführungsform. Das Last-Detektorelement 30 enthält Elemente 31, 32, Pufferteile 33, 34 und ein Brückenteil 35. Jedes der Elemente 31, 32 besitzt eine im Wesentlichen rechteckförmige Gestalt, und zwar im Querschnitt, und die axiale Richtung von jedem Element 31, 32 ist zu der Öffnung 101 hin gerichtet. Jedes der Pufferteile 33, 34 besitzt eine im Wesentlichen konvexe Gestalt, und zwar im Querschnitt, und ist an einem entsprechenden einen der Elemente 31, 32 in der Breitenrichtung des Fahrzeugs gestapelt. Jedes der Pufferteile 33, 34 besitzt eine flache oder ebene Fläche, die sich in Kontakt mit einem entsprechenden einen der Elemente 31, 32 befindet. Das Brückenteil 35 ist im Querschnitt im Wesentlichen konvex gestaltet und besitzt eine ebene oder flache Fläche. Das Brückenteil 35 wird durch die konvexen Seiten der Pufferteile 33, 34 über die lateralen Enden der ebenen Fläche in der Breitenrichtung abgestützt und gehaltert. Die konvexe Seite des Brückenteiles 35 befindet sich in Kontakt mit dem eine Vorspannlast aufbringenden Teil 15. Es kann daher eine Abmessungstoleranz der Komponenten in einfacher Weise absorbiert werden, und es können die Kontaktierungsflächen der Komponenten aneinander angepasst werden. Die konvexe Seite des Brückenteiles 35 kann sich in Kontakt mit dem Innenumfang der Öffnung 101 befinden. Die Pufferteile 33, 34 können aus einem Material hergestellt sein, welches von den Materialien der anderen Komponenten verschieden ist, und es kann dadurch ein Unterschied in der thermischen Ausdehnung unter den Komponenten kompensiert werden, und es kann auch die thermische Expansion, die in den Komponenten hervorgerufen wird, absorbiert werden. Beispielsweise kann die Oberfläche der Elemente 31, 32 aus Tonerde hergestellt sein, der Lastsensor-Körperabschnitt 12 und das Brückenteil 35 können aus Kohlenstoffstahl hergestellt sein, und die Pufferteile 33, 34 können aus rostfreiem Stahl hergestellt sein. Die linearen Ausdehnungskoeffizienten von Tonerde, Kohlenstoffstahl (S35C, SCM435) und von rostfreiem Stahl (SUS304, SUS305) betragen etwa 7,2 × 10–6/°C bzw. 10,8 – 11,4 × 10–6/°C bzw. 17,3 × 10–6/°C. Die Summe des Produktes der Dicke und der linearen Ausdehnungskoeffizienten der Elemente 31, 21 und des Lastsensor-Körperabschnitts 12 ist in bevorzugter Weise die gleiche wie die Summe des Produktes der Dicke und des linearen Ausdehnungskoeffizienten der Pufferteile 33, 34 und des Brückenteiles 35. Die thermische Ausdehnung, die in den Pufferteilen 33, 34, dem Brückenteil 35 und den Elementen 31, 32 hervorgerufen wird, und die thermische Ausdehnung, die in dem Lastsensor-Körperabschnitt 12 hervorgerufen wird, sind in bevorzugter Weise gleich. Dadurch kann die thermische Ausdehnung, die in den Komponenten hervorgerufen wird, vernachlässigt werden, und es kann dadurch der Einfluss, wie beispielsweise eine Schwankung in der Last, die durch eine thermische Ausdehnung hervorgerufen wird, auf ein Minimum reduziert werden. Ferner kann die Länge äquivalent der Breite b des Last-Detektorelements 11 bei der oben erläuterten Ausführungsform erhöht werden, und es kann dadurch die aufzubringende Vorbelastung reduziert werden.
  • (Zweite modifizierte Ausführungsform)
  • Gemäß der Darstellung in 6 enthält ein Lastsensor gemäß der vorliegenden zweiten modifizierten Ausführungsform das Last-Detektorelement 11, ein Konstruktionsteil (Körper), ein Vorspannlast-Einstellteil 55 und ähnliches. Das Konstruktionsteil enthält ein erstes Konstruktionsteil 40 und ein zweites Konstruktionsteil 50. Bei der vorliegenden zweiten modifizierten Ausführungsform ist das Konstruktionsteil, welches das erste Konstruktionsteil 40 und das zweite Konstruktionsteil 50 enthält, die aus zwei getrennten Komponenten bestehen, anstelle des Lastsensor-Körperabschnitts 12 des Lastsensors 10 gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform vorgesehen. Bei dem Lastsensor, der in 6 gezeigt ist, besitzt das zweite Konstruktionsteil 50 ein Loch, welches gemäß einem Presssitz mit dem die Vorspannlast einstellenden Teil 55 verbunden ist, so dass dadurch die Vorspannlast oder Vorspannung, die auf das Last-Detektorelement 11 aufgebracht wird, eingestellt wird. Das Pufferteil 11a ist zwischen einem Spitzenende des Vorspannlast-Einstellteiles 55 und dem Last-Detektorelement 11 zwischengefügt. Gemäß der vorliegenden Konstruktion kann ein geschlossener Raum ausgebildet werden, um das Last-Detektorelement 11 aufzunehmen, und zwar in Abweichung zu dem offenen Raum bei der oben beschriebenen Ausführungsform.
  • (Dritte modifizierte Ausführungsform)
  • Bei der oben erläuterten Ausführungsform und den modifizierten Ausführungsformen besitzt die Zahnstange 21 Zahnstangenenden 22 an beiden Enden, um sowohl das rechte als auch das linke gelenkte Rad zu lenken. Alternativ kann die Zahnstange 21 lediglich ein Zahnstangenende 22 an lediglich einem Ende aufweisen, um lediglich ein Rad gemäß dem rechten und dem linken gelenkten Rad zu lenken. Beispielsweise werden bei einem Mechanismus, bei dem die Lenkwinkel des rechten und des linken gelenkten Rades unabhängig gesteuert werden, eine Komponente, die äquivalent zu der Zahnstange 21 ist, für jedes gelenkte Rad gemäß dem rechten und dem linken gelenkten Rad vorgesehen, um das rechte und das linke gelenkte Rad in der Breitenrichtung unabhängig zu manipulieren. In diesem Fall wird das SAT (Last), welches auf eines der gelenkten Räder aufgebracht wird, ohne den Einfluss detektiert, der durch die Last verursacht wird, die von dem anderen der gelenkten Räder her verursacht wird, und zwar prinzipiell.
  • Gemäß den Ausführungsformen ist der Lastsensor 10 zwischen dem Lenksäulenkörper 21 der Lenksäule 21, 22 und dem Lenksäulenende 22 zwischengefügt und kann dadurch die Kraft (SAT) detektieren, die auf das gelenkte Rad aufgebracht wird, und zwar mit ausreichender Genauigkeit. Die axiale Richtung der Lenksäule 21, 22 entspricht im Wesentlichen gewöhnlich der Breitenrichtung des Fahrzeugs. Der Lastsensor 10 ist in solcher Weise angeordnet, dass die Last in der axialen Richtung der Lenksäule 21, 22 gemessen werden kann. Bei der vorliegenden Konstruktion kann das SAT detektiert werden, und zwar im Wesentlichen ungeachtet der Neigung des Verbindungsgliedes 23, die durch die Lenkoperation verursacht wird, wie in 7 gezeigt ist. Die Lenksäule oder Lenkwelle 21, 22 ist äquivalent der Zahnstange 91 und dem Zahnstangenende 92 in 7. Das Verbindungsglied 23 ist äquivalent dem Zuglenker oder der Zugstange 23 in 7 und ähnlichem und kann aus einer Vorrichtung bestehen, die dadurch konstruiert ist, indem zwei oder mehrere Glieder verbunden werden. Die Neigung des Verbindungsgliedes 23 ist äquivalent dem Neigungswinkel θ, der durch die Aufwärts- und Abwärts-Bewegung des Rades gemäß 8 verursacht wird. Wie in 7 gezeigt ist, wird die Kraft F2, die auf das SAT bezogen ist, als Komponente F2 der Kraft in der Breitenrichtung des Fahrzeugs auf das Zahnstangenende 22 über den Zuglenker 93 übertragen. Es kann daher die Kraft F2 mit ausreichender Genauigkeit bei der vorliegenden Konstruktion detektiert werden, bei der der Lastsensor 10 zwischen dem Zahnstangenende 22 und der Zahnstange 21 in der axialen Richtung zwischengefügt ist. Der Lastsensor 10 ist zwischen dem Lenksäulenende 22 und dem Lenkwellenkörper 21 zwischengefügt und ist so konfiguriert, um die Last zu detektieren, die in der axialen Richtung der Lenksäule 21, 22 aufgebracht wird. Spezifischer gesagt, ist bei dem Lastsensor 10 die Empfindlichkeit hinsichtlich der Last in der axialen Richtung ausreichend höher als die Empfindlichkeit hinsichtlich der Last in den anderen Richtungen. Alternativ kann der Lastsensor 10 auch die Fähigkeit haben, unabhängig die Last zu detektieren, die in der axialen Richtung aufgebracht wird. Beispielsweise kann der Lastsensor 10 dafür ausgelegt sein, lediglich die Last in der axialen Richtung zu detektieren, und nicht dafür ausgelegt sein, die Last zu detektieren, die in anderen Richtungen als der axialen Richtung aufgebracht wird.
  • Gemäß den Ausführungsformen kann der Lastsensor 10 das Konstruktionsteil enthalten, welches die Vorbelastung oder Vorspannlast auf das Last-Detektorelement 11 aufbringt. Somit ist der Lastsensor 10 im Stande, die Last in der Zugrichtung zusätzlich zu der Last in der Kompressionsrichtung zu detektieren. Somit besitzt der Lastsensor 10 die Fähigkeit, die Last in entweder der Kompressionsrichtung oder der Zugrichtung mit hoher Genauigkeit zu detektieren. Ferner können in diesem Fall Probleme, wie beispielsweise das Abtrennen des Konstruktionsteiles von dem Last-Detektorelement 11 und ein Verschieben zwischen dem Konstruktionsteil und dem Last-Detektorelement 11 eingeschränkt werden, und zwar durch Einstellen der Vorspannlast oder der Vorspannung innerhalb eines Bereiches unter Berücksichtigung der Last, die auf den Lastsensor 10 aufzubringen ist.
  • Gemäß den Ausführungsformen kann der Lastsensor 10 das Konstruktionsteil enthalten, welches einen inneren Raum aufweist, in welchem das Last-Detektorelement 11 vorgesehen ist. Bei der vorliegenden Konstruktion kann die Rate der Last, die auf das Last-Detektorelement 11 aufgebracht wird, in Bezug zu der Last, die auf den Lastsensor 10 aufgebracht wird, willkürlich bestimmt werden. Spezifischer gesagt kann die Rate (Lastzuordnungsrate) der Last, die auf das Last-Detektorelement 11 in dem inneren Raum übertragen wird, willkürlich bestimmt werden, und zwar durch Einstellen der Steifigkeit des Konstruktionsteiles. Beispielsweise kann die Rate der Last, die von der Außenseite her aufgebracht wird und auf das Last-Detektorelement 11 übertragen wird, dadurch reduziert werden, indem die Steifigkeit des Konstruktionsteiles in der axialen Richtung erhöht wird, um dadurch die Verformung zu reduzieren, die in dem inneren Raum hervorgerufen wird. Alternativ kann die Rate der Last, die von der Außenseite her aufgebracht wird und auf das Last-Detektorelement 11 übertragen wird, erhöht werden, und zwar durch Reduzieren der Steifigkeit des Konstruktionsteiles in der axialen Richtung, um dadurch die Verformung zu erhöhen, die in dem inneren Raum hervorgerufen wird. Es kann daher die Rate der Last, die auf das Last-Detektorelement 11 übertragen wird, gemäß dem Lastdetektionsbereich eingestellt werden und auch gemäß dem Aufbringen der Last auf das Last-Detektionselement 11.
  • Gemäß den Ausführungsformen können eine Vielzahl von Last-Detektorelementen 31, 32 Seite an Seite in dem Lastsensor 10 vorgesehen sein, und es kann dadurch die Last, die auf jedes Last-Detektorelement 31, 32 aufgebracht wird, und zwar entsprechend der Aufbringungszuordnungsrate, reduziert werden. Darüber hinaus kann die Länge eines Kontaktes und des zwischengefügten Abschnitts des Last-Detektorelements 30, über welches das Last-Detektorelement 30 in Kontakt mit der Innenfläche des inneren Raumes des Körperabschnitts 12 steht und relativ zu der Innenfläche zwischengefügt ist, erhöht werden, und zwar durch das Vorsehen des Brückenteiles 35. Es kann daher die Kraft, die auf den Kontakt bzw. Kontaktbereich und den zwischengefügten Abschnitt in der Drehrichtung aufgebracht wird, in welcher das Last-Detektorelement 30 gedreht wird und schwimmt, absorbiert werden.
  • Gemäß der Ausführungsform kann die Länge des Innenraumes in der axialen Richtung der Lenksäule 21, 22 kleiner ausgebildet sein als die Länge des inneren Raumes in einer Richtung senkrecht zu der axialen Richtung der Lenksäule 21, 22. Somit hat der Körperabschnitt (das Konstruktionsteil) 12 eine Steifigkeit in der Kompressionsrichtung, die kleiner ist als die Steifigkeit in anderen Richtungen als der Kompressionsrichtung. Somit kann die Verformung des Lastsensors 10 in der Kompressionsrichtung erhöht werden, und zwar verglichen mit der Verformung in der Scher-Richtung des Lastsensors 10. Daher wird die Kraft in der axialen Richtung in signifikanter Weise auf den Lastsensor 10 aufgebracht, und es wird die Kraft in anderen Richtungen als der axialen Richtung kaum auf den Lastsensor 10 aufgebracht. Somit kann die Kraft in der axialen Richtung selektiv detektiert werden. Die Kraft in einer anderen als der Kompressionsrichtung wird kaum auf das Last-Detektorelement 11 aufgebracht, und es braucht dadurch die Steifigkeit des Last-Detektorelements 11 in einer anderen Richtung nicht erhöht zu werden, und es kann dadurch auch eine Kostenreduzierung erreicht werden.
  • Die oben erläuterten Konstruktionen der Ausführungsformen können in geeigneter Weise kombiniert werden. Auch können vielfältige modifizierte Ausführungsformen und Änderungen bei den oben erläuterten Ausführungsformen in vielfältiger Form vorgenommen werden, ohne jedoch dadurch den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
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    • - JP 2007-145040 A [0002, 0003, 0004]

Claims (10)

  1. Last-Sensorvorrichtung für eine Lenkvorrichtung, um die Kraft zu detektieren, die auf ein Rad (25) eines Fahrzeugs aufgebracht wird, wobei die Lenkvorrichtung Folgendes enthält: ein Verbindungsglied (23) mit einem radseitigen Ende (231), welches mit dem Rad (25) verbunden ist und frei relativ zu dem Rad (25) neigfähig ist, und mit einem lenksäulenseitigen Ende (232), welches im Wesentlichen in einer Breitenrichtung des Fahrzeugs zum Lenken des Rades (25) bewegbar ist; und eine Lenksäule (21, 22), die einen Lenkwellenkörper (21) enthält, der eine im Wesentlichen stangenförmige Gestalt hat und sich im Wesentlichen in der Breitenrichtung des Fahrzeugs erstreckt, und mit einem Lenksäulenende (22), welches an einem Ende des Lenkwellenkörpers (21) befestigt ist und mit dem lenksäulenseitigen Ende (232) des Verbindungsgliedes (23) verbunden ist, wobei das Lenksäulenende (22) frei relativ zu dem lenksäulenseitigen Ende (232) neigbar ist und die Lenksäule (21, 22) im Wesentlichen in der Breitenrichtung gemäß einer Betätigung der Lenkvorrichtung (28) bewegbar ist, bei der die Last-Sensorvorrichtung ferner Folgendes aufweist: einen Lastsensor (10), der zwischen dem Lenksäulenende (22) und dem Lenkwellenkörper (21) zwischengefügt ist und so konfiguriert ist, um eine Last zu detektieren, die in einer axialen Richtung der Lenksäule (21, 22) aufgebracht wird.
  2. Last-Sensorvorrichtung nach Anspruch 1, ferner mit: einem Last-Detektorelement (11, 31, 32), welches so konfiguriert ist, um wenigstens eine Kompressionslast zu detektieren; und einem Konstruktionsteil (12, 40, 50), welches so ausgebildet ist, um eine Vorspannung oder Vorlast auf das Last-Detektorelement (11, 31, 32) in einer Kompressionsrichtung entlang der axialen Richtung der Lenksäule (21, 22) aufzubringen.
  3. Last-Sensorvorrichtung nach Anspruch 2, bei der das Konstruktionsteil (12, 40, 50) innere Umfänge aufweist, die einen Innenraum (101) festlegen, welcher das Last-Detektorelement (11, 31, 32) aufnimmt, und das Last-Detektorelement (11, 31, 32) Endabschnitte aufweist, die zwischen den Innenumfängen in der axialen Richtung der Lenksäule (21, 22) zwischengefügt sind.
  4. Last-Sensorvorrichtung nach Anspruch 3, bei der das Last-Detektorelement (11, 31, 32) eine Vielzahl von Elementen (31, 32) umfasst, die in einer Richtung senkrecht zur axialen Richtung der Lenksäule (21, 22) angeordnet sind, und das Last-Detektorelement (11, 31, 32) ferner ein Brückenteil (35) enthält, über welches die Vielzahl der Elemente (31, 32) zwischen den Innenumfängen des Konstruktionsteiles (12, 40, 50) zwischengefügt sind.
  5. Last-Sensorvorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, bei der der Innenraum (101) eine erste Länge in der axialen Richtung der Lenksäule (21, 22) aufweist, der innere Raum (101) eine zweite Länge in einer Richtung senkrecht zu der axialen Richtung der Lenksäule (21, 22) aufweist, und die erste Länge kleiner ist als die zweite Länge.
  6. Last-Sensorvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der das Konstruktionsteil (12, 40, 50) eine Steifigkeit in einer Kompressionsrichtung aufweist, in welcher das Last-Detektorelement (11, 31, 32) zusammengedrückt wird, und die Steifigkeit des Konstruktionsteiles (12, 40, 50) in der Kompressionsrichtung kleiner ist als die Steifigkeit des Konstruktionsteiles (12, 40, 50) in anderen Richtungen.
  7. Last-Sensorvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der das Last-Detektorelement (11, 31, 32) eine Matrix aufweist, die aus Glas gebildet ist und leitende Teilchen enthält, die in der Matrix verteilt angeordnet sind und die aus RuO2 mit einer elektrischen Leitfähigkeit gebildet sind; das Last-Detektorelement (11, 31, 32) ein druckempfindliches Element (100) enthält, welches seine elektrische Eigenschaft im Ansprechen auf das Aufbringen einer Spannung ändert, und bei der die isolierenden Teile (110) einstückig oder zusammenhängend an jeweils zwei sich gegenüber liegenden Flächen des druckempfindlichen Elements (100) ausgebildet sind.
  8. Last-Sensorvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei der die Lenkvorrichtung (28) an einer Lenksäule (27) befestigt ist, welche eine Betätigung der Lenkvorrichtung (28) auf den Lenkwellenkörper (21) überträgt und so konfiguriert ist, um den Lenkwellenkörper (21) im Wesentlichen in der Breitenrichtung des Fahrzeugs zu bewegen.
  9. Last-Sensorvorrichtung nach Anspruch 2, ferner mit: einem Vorlast-Einstellglied (55), welches in das Konstruktionsteil (12, 40, 50) eingeführt ist, um eine Vorlast auf das Last-Detektorelement (11, 31, 32) aufzubringen.
  10. Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug, wobei die Lenkvorrichtung Folgendes aufweist: ein Verbindungsglied (23) mit einem radseitigen Ende (231), welches mit einem Rad (25) verbunden ist und sich frei relativ zu dem Rad (25) neigen kann, und ein säulenseitiges Ende (232) aufweist, welches im Wesentlichen in einer Breitenrichtung des Fahrzeugs bewegbar ist, um das Rad (25) zu lenken; eine Lenksäule (21, 22), die einen Lenkwellenkörper (21) enthält, der im Wesentlichen eine Stangengestalt hat und sich im Wesentlichen in der Breitenrichtung des Fahrzeugs erstreckt, wobei ein Lenksäulenende (22), welches an einem Ende des Lenkwellenkörpers (21) befestigt ist, mit dem säulenseitigen Ende (232) des Verbindungsgliedes (23) verbunden ist und frei relativ zu dem säulenseitigen Ende (232) neigbar ist, wobei die Lenksäule (21, 22) im Wesentlichen in der Breitenrichtung gemäß einer Betätigung einer Lenkvorrichtung (28) bewegbar ist; und einen Lastsensor (10), der zwischen dem Lenksäulenende (22) und dem Lenkwellenkörper (21) zwischengefügt ist und so konfiguriert ist, um die in einer axialen Richtung der Lenksäule (21, 22) aufgebrachte Kraft zu detektieren, um die auf das Rad (25) des Fahrzeugs aufgebrachte Kraft zu erfassen.
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