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HINTERGRUND
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1. Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Detektiervorrichtung für Lagerbuchsen-Kraftkomponenten, die auf eine Lagerbuchse wirkende Kraftkomponenten detektiert, wobei die Lagerbuchse in einem Verbindungsbereich eines Bauelements eines Kraftfahrzeugs vorgesehen ist.
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2. Einschlägiger Stand der Technik
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Die Aufhängung eines Fahrzeugs hat Auswirkungen auf den Fahrkomfort und die Fahrstabilität eines Fahrzeugs, und aus diesem Grund werden Kraftkomponenten der Aufhängung gemessen, um den Fahrkomfort und die Fahrstabilität des Fahrzeugs auszuwerten.
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Ein Fahrzeug wird auf der Basis der Auswertung des Fahrkomforts und der Fahrstabilität des Fahrzeugs konzipiert. Aus diesem Grund können der Fahrkomfort und die Fahrstabilität eines Fahrzeugs verbessert werden, indem eine dynamische Veränderung bei jeder Kraftkomponente in Bereichen der Aufhängung exakt gemessen wird.
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Zum Detektieren von Änderungen bei Kraftkomponenten, wie Nicken, Gieren und Rollen, die auf die Bereiche des Aufhängungsmechanismus wirken, sind verschiedene Verfahren vorgeschlagen worden. Beispielsweise offenbart die ungeprüfte japanische Patentanmeldungsveröffentlichung
JP 2011-085 514 A einen Lastmesssensor, der eine Vielzahl von Dehnungsmessstreifen besitzt und an einem stangenartigen Körper, wie z. B. einer Dämpfungseinrichtung in dem Aufhängungsmechanismus eines Fahrzeugs, fest angebracht ist.
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Hierbei handelt es sich bei Wellen, die als Verbindungsbereiche zwischen dem Rahmen des Fahrzeugs und einem Armelement dienen, um Basispunkte zum Ermöglichen einer Bewegung des Armelements, und somit ist es für die Ausbildung und Einstellung des Aufhängungsmechanismus notwendig, Kraftkomponenten in den Verbindungsbereichen zwischen dem Rahmen und dem Armelement mit hoher Genauigkeit zu detektieren.
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Jedoch selbst wenn ein Sensor an einer Dämpfungseinrichtung, einem Armelement oder dergleichen angebracht ist, wie dies vorstehend beschrieben wurde, um das Verhalten von jedem der Bereiche der Aufhängung zu messen, wird das Verhalten von jeder Welle (dem beweglichen Verbindungsbereich jedes Elements) möglicherweise nicht exakt gemessen.
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Das bedeutet, zum Messen des Verhaltens von jeder Welle der Aufhängung wird eine Berechnung auf der Basis eines Resultats einer von einem Sensor vorgenommenen Messung ausgeführt, der an einem Arm oder einer Dämpfungseinrichtung angebracht ist, der bzw. die mit der zu messenden Welle verbunden ist, und somit ergibt die Berechnung nur einen prognostizierten Wert.
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Insbesondere wenn ein elastischer Körper für ein Lager der Aufhängung verwendet wird, variiert die Verteilung der auf die Lagerbuchse wirkenden Kraft in Abhängigkeit von der Position und der Qualität des Materials des Befestigungselements der Lagerbuchse, und aus diesem Grund ist es schwierig, die Verteilung der auf die Lagerbuchse wirkenden Kräfte mittels des vorstehend genannten Berechnungsverfahrens exakt zu messen.
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KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung ist in Anbetracht der vorstehend geschilderten Umstände erfolgt, und die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung einer Detektiervorrichtung für Lagerbuchsen-Kraftkomponenten, die in der Lage ist, die Verteilung der Kraftkomponenten in jedem Lager in einem Aufhängungsmechanismus eines Fahrzeugs mit hoher Genauigkeit zu detektieren.
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Gemäß einem ersten Aspekt schafft die vorliegende Erfindung eine Detektiervorrichtung für Lagerbuchsen-Kraftkomponenten, die auf eine Lagerbuchse wirkende Kraftkomponenten detektiert, die in eine in einem Rahmen eines Fahrzeugs vorgesehene Öffnung eingepresst ist. Die Detektiervorrichtung für Lagerbuchsen-Kraftkomponenten weist Folgendes auf:
- – einen Zylinder, der in die Öffnung mit einem vorbestimmten Abstand von dieser eingesetzt ist und Dehnungsmessstreifen aufweist;
- – elastisch verformbare außenseitige Vorsprünge, die sich in Axialrichtung des Zylinders erstrecken und von einer Außenfläche des Zylinders radial nach außen vorstehen;
- – elastisch verformbare innenseitige Vorsprünge, die sich in Axialrichtung des Zylinders erstrecken und von einer Innenfläche des Zylinders radial nach innen vorstehen.
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Die außenseitigen Vorsprünge können in Umfangsrichtung des Zylinders jeweils in einem Abstand von benachbarten außenseitigen Vorsprüngen angeordnet sein, und die innenseitigen Vorsprünge können in Umfangsrichtung des Zylinders jeweils in einem Abstand von benachbarten innenseitigen Vorsprüngen angeordnet sein.
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Die außenseitigen Vorsprünge und die innenseitigen Vorsprünge sind in Umfangsrichtung des Zylinders einander abwechselnd angeordnet.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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In den Zeichnungen zeigen:
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1 eine schematische Frontansicht einer Aufhängungsvorrichtung eines Fahrzeugs gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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2 eine schematische Draufsicht von oben auf die Aufhängungsvorrichtung der 1;
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3A bis 3D Perspektivansichten einer Halterung einer vorderen Lagerbuchse, der vorderen Lagerbuchse, der Detektiereinheit bzw. des Endes eines unteren Arms gemäß der vorliegenden Erfindung;
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4 eine Schnittdarstellung entlang der Linie IV-IV der 3D;
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5 eine Schnittdarstellung entlang der Linie V-V der 3D;
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6 eine vergrößerte schematische Schnittdarstellung eines Teils der 5;
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7 eine schematische Perspektivansicht einer Detektiereinheit der Ausführungsform;
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8A bis 8C jeweilige Darstellungen zur Erläuterung einer Konfiguration einer Brückenschaltung eines Kraftdetektionssystems bei einer Detektiervorrichtung für sechs Kraftkomponenten; und
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9A bis 9C jeweilige Darstellungen zur Erläuterung einer Konfiguration einer Brückenschaltung eines Moment-Detektionssystems bei der Detektiervorrichtung für sechs Kraftkomponenten.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Die 1 bis 9 veranschaulichen ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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Wie in 1 und 2 gezeigt, weist eine Fahrzeugkarosserie 1 eines Fahrzeugs, das mit einer Detektiervorrichtung für Lagerbuchsen-Kraftkomponenten gemäß dem Ausführungsbeispiel ausgestattet ist, seitliche Elemente 2, obere Elemente 3, Federbeine 4, einen Querträger 5 sowie eine Aufhängungsvorrichtung 10 auf.
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Bei den seitlichen Elementen 2 handelt es sich jeweils um ein Bauteil, das sich von einer Fußleiste (nicht gezeigt) in Längsrichtung des Fahrzeugs erstreckt, wobei die Fußleiste als Trennwand an der Vorderseite des Fahrgastraums dient. Die seitlichen Elemente 2 sind als Paar auf der rechten und der linken Seite von dem Motorraum des Fahrzeugs vorgesehen. Die rückwärtigen Enden der seitlichen Elemente 2 auf der rechten und der linken Seite sind durch ein Verbindungselement 21 miteinander verbunden.
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Die oberen Elemente 3 sind oberhalb von dem rechten bzw. dem linken seitlichen Element 2 in Richtung von dem Fahrzeug nach außen vorgesehen. Bei den oberen Elementen 3 handelt es sich jeweils um ein Bauteil, das sich von der Trennwand an der Vorderseite des Fahrgastraums in Fahrzeuglängsrichtung an dem rechten und dem linken Rand einer Motorhaube entlang erstreckt.
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Die Federbeine 4 sind zwischen den in Fahrzeugbreitenrichtung äußeren Enden der seitlichen Elemente 2 und den in Fahrzeugbreitenrichtung inneren Enden der oberen Elemente 3 vorgesehen. Die oberen Enden von nachfolgend noch beschriebenen Stoßdämpfern 41 sind an den Federbeinen 4 befestigt.
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Bei dem Querträger 5 handelt es sich um ein Bauteil, das sich in Fahrzeugbreitenrichtung erstreckt, und beide Enden desselben sind an den unteren Oberflächen des rechten und des linken seitlichen Elements 2 unter Verwendung einer Schraube oder dergleichen befestigt. Unter dem Querträger 5 ragen jeweilige Halter 51 nach unten, die mit jeweiligen, nachfolgend beschriebenen unteren Armen bzw. unteren Querlenkern 6 verbunden sind.
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Die Aufhängungsvorrichtung 10 weist die Stoßdämpfer 41, die unteren Querlenker 6 sowie Stützplatten 7 auf.
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Bei den Stoßdämpfern 41 handelt es sich jeweils um einen hydraulischen Stoßdämpfer, der eine Schraubenfeder 42 an der Außenumfangsfläche aufweist. Das obere Ende jedes Stoßdämpfers 41 ist an einem entsprechenden der Federbeine 4 drehbar angebracht, und das untere Ende desselben ist an dem oberen Ende eines Vorderrad-Aufhängungselements (nicht gezeigt) fest angebracht, an dem ein Vorderrad 11 drehbar gehaltert ist.
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Bei den unteren Querlenkern 6 handelt es sich um Aufhängungsarme, die in Fahrzeugbreitenrichtung als Paar auf der rechten und der linken Seite vorgesehen sind, um die unteren Enden von Vorderrad-Aufhängungselementen abzustützen.
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Vordere Lagerbuchsenhalterungen 61 sind in Fahrzeuglängsrichtung an der Vorderseite der in Fahrzeugbreitenrichtung inneren Enden des rechten und des linken unteren Querlenkers 6 vorgesehen. Hintere Lagerbuchsenhalterungen 62 sind in Fahrzeuglängsrichtung an der Rückseite der in Fahrzeugbreitenrichtung inneren Enden des rechten und des linken unteren Querlenkers 6 vorgesehen. Kugelgelenke 63 sind an den in Fahrzeugbreitenrichtung äußeren Enden des Fahrzeugs vorgesehen.
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Wie in 3A gezeigt, sind die vorderen Lagerbuchsenhalterungen 61 jeweils an einem Ende eines entsprechenden unteren Querlenkers 6 vorgesehen, und eine zylindrisch ausgebildete Öffnung 61a mit einer zentralen Achse, die sich entlang der zentralen Schwenkachse des unteren Querlenkers 6 erstreckt, ist in der vorderen Lagerbuchsenhalterung 61 gebildet. Eine vordere Lagerbuchse 100, die in die nachfolgend beschriebene Detektiereinheit 150 eingepresst ist, ist in die Öffnung 61a eingepresst.
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Wie in 3B dargestellt, handelt es sich bei der vorderen Lagerbuchse 100 um eine zylindrisch ausgebildete Gummibuchse zur Schwingungsisolation, und sie besitzt einen Innenzylinder 110 und Gummimaterial 120. In dem Gummimaterial 120 sind Bohrungen 121 in Form eines rechts und links vorgesehenen Paares gebildet. Bei den Bohrungen 121 handelt es sich um Durchgangsöffnungen in der Axialrichtung des Innenzylinders 110.
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Die Bohrungen 121 sind in der Draufsicht zentriert um den Innenzylinder 110 jeweils kreisbogenförmig ausgebildet und besitzen unterschiedliche Elastizitätskoeffizienten in einer Radialrichtung (der X-Achsen-Richtung) des Gummimaterials 120 sowie in einer weiteren, zu der X-Achse rechtwinkligen Radialrichtung (der Y-Achsen-Richtung).
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Die Detektiereinheit 150 ist in der im Folgenden beschriebenen Detektiervorrichtung 160 für Kraftkomponenten einer vorderen Lagerbuchse enthalten und ist mit einer zylindrischen Formgebung ausgebildet, wie dies in 3C veranschaulicht ist. Eine Vielzahl von innenseitigen Vorsprüngen 130 ist auf der Innenumfangsfläche der Detektiereinheit 150 vorgesehen, und eine Vielzahl von außenseitigen Vorsprüngen 140 ist auf der Außenumfangsfläche derselben vorgesehen.
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Bei den innenseitigen Vorsprüngen 130 handelt es sich um elastische Elemente, die entlang der Axialrichtung der Detektiereinheit 150 gebildet sind und von der Innenumfangsfläche der Detektiereinheit 150 radial nach innen vorstehen.
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Bei den außenseitigen Vorsprüngen 140 handelt es sich um elastische Elemente, die entlang der Axialrichtung der Detektiereinheit 150 gebildet sind und von der Außenumfangsfläche der Detektiereinheit 150 radial nach außen vorstehen. Die innenseitigen Vorsprünge 130 und die außenseitigen Vorsprünge 140 sind in Umfangsrichtung der Detektiereinheit 150 in regelmäßigen Abständen einander abwechselnd angeordnet. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel beträgt die Anzahl der vorgesehenen innenseitigen Vorsprünge 130 und außenseitigen Vorsprünge 140 jeweils vier.
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Wie in 3D gezeigt, ist die vordere Lagerbuchse 100 in die Detektiereinheit 150 eingepresst, und die Detektiereinheit 150, in die die vordere Lagerbuchse 100 eingepresst ist, ist in die Öffnung 61a eingepresst. Das bedeutet, die vordere Lagerbuchse 100 ist derart angebracht, dass die Detektiereinheit 150 zwischen der Außenumfangsfläche der vorderen Lagerbuchse 100 und der Innenumfangsfläche der Öffnung 61a angeordnet ist, wie dies in den 4 bis 6 veranschaulicht ist.
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Die vordere Lagerbuchse 100 ist an der Innenumfangsfläche der Detektiereinheit 150 durch radial nach außen gehenden Druck von der vorderen Lagerbuchse 100 festgehalten, und die Detektiereinheit 150, in die die vordere Lagerbuchse 100 eingepresst ist, ist an der Innenumfangsfläche der Öffnung 61a festgehalten.
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Bei den hinteren Lagerbuchsenhalterungen 62 handelt es sich jeweils um einen Bereich, in den eine hintere Lagerbuchse 200 eingepresst und darin befestigt ist, und insbesondere um eine zylindrisch ausgebildete Öffnung mit einer zentralen Achse, die sich entlang der zentralen Schwenkachse des unteren Querlenkers 6 in Fahrzeuglängsrichtung erstreckt.
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Bei der hinteren Lagerbuchse 200 handelt es sich um eine Gummibuchse zur Schwingungsisolierung mit einer ähnlichen Konfiguration wie bei der vorderen Lagerbuchse 100, und diese besitzt ebenfalls einen Innenzylinder und ein Gummimaterial mit Öffnungen. Der untere Querlenker 6 ist mit einer entsprechenden Stützplatte 7 durch eine Schraube verbunden, die in den Innenzylinder der hinteren Lagerbuchse 200 eingesetzt ist, die in die hintere Lagerbuchsenhalterung 62 eingepresst ist.
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Bei der Stützplatte 7 handelt es sich um ein plattenförmiges Element zum Abstützen eines unteren Bereichs des unteren Querlenkers 6, und sie ist mit einer entsprechenden hinteren Lagerbuchse 200 durch eine Schraube verbunden und an einem Bereich in der Nähe des hinteren Endes des seitlichen Elements 2 durch eine Schraube oder dergleichen befestigt, wobei die hintere Lagerbuchse 200 in die hintere Lagerbuchsenhalterung 62 des unteren Querlenkers 6 auf jeder Seite eingepresst ist.
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Als nächstes wird eine Detektiervorrichtung 160 zum Detektieren einer Kraftkomponente einer vorderen Lagerbuchse unter Bezugnahme auf die 4 bis 9 beschrieben, wobei die Kraftkomponente auf die vordere Lagerbuchse 100 wirkt.
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Die Detektiervorrichtung 160 für Kraftkomponenten der vorderen Lagerbuchse detektiert sechs Kraftkomponenten, die auf die vordere Lagerbuchse 100 wirken, die den unteren Querlenker 6 und den Querträger 5 miteinander verbindet. Die Detektiervorrichtung 160 für Kraftkomponenten der vorderen Lagerbuchse weist Folgendes auf: eine Detektiereinheit 150, eine Vielzahl von in der Detektiereinheit 150 vorgesehenen Dehnungsmessstreifen sowie eine die Dehnungsmessstreifen beinhaltende Brückenschaltung, wobei sie ferner ein Fx-Detektionssystem, ein Fy-Detektionssystem, ein Fz-Detektionssystem, ein Mx-Detektionssystem, ein My-Detektionssystem sowie ein Mz-Detektionssystem besitzt.
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Wie in 7 gezeigt, sind die Dehnungsmessstreifen in Reihen entlang der Axialrichtung der Detektiereinheit 150 zwischen den innenseitigen Vorsprüngen 130 auf der Innenumfangsfläche und den außenseitigen Vorsprüngen 140 auf der Außenumfangsfläche der Detektiereinheit 150 angebracht.
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Somit sind, wie in den 4 bis 6 veranschaulicht, die auf der Außenumfangsfläche der Detektiereinheit 150 angebrachten Dehnungsmessstreifen nicht in Kontakt mit der Innenumfangsfläche der Öffnung 61a, da die Außenumfangsfläche der Detektiereinheit 150 und die Innenumfangsfläche der Öffnung 61a durch die außenseitigen Vorsprünge 150 voneinander beabstandet sind.
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Es ist darauf hinzuweisen, dass die Dehnungsmessstreifen in mehreren Reihen gebildet sind und dass bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Dehnungsmessstreifen an der Detektiereinheit 150 in acht Reihen angebracht sind.
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Das Fx-Detektionssystem detektiert eine Kraft Fx, die in einer Radialrichtung (im Folgenden als X-Achsen-Richtung bezeichnet) auf die Detektiereinheit 150 wirkt. Das Fy-Detektionssystem detektiert eine Kraft Fy, die in einer zu der X-Achsen-Richtung rechtwinkligen Radialrichtung (im Folgenden als Y-Achsen-Richtung bezeichnet) auf die Detektiereinheit 150 wirkt. Das Fz-Detektionssystem detektiert eine Kraft Fz, die in Axialrichtung (im Folgenden als Z-Achsen-Richtung bezeichnet) auf die Detektiereinheit 150 wirkt.
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Das Mx-Detektionssystem detektiert ein Moment Mx, das um die X-Achse auf die Detektiereinheit 150 wirkt. Das My-Detektionssystem detektiert ein Moment My, das um die Y-Achse auf die Detektiereinheit 150 wirkt. Das Mz-Detektionssystem detektiert ein Moment Mz, das um die Z-Achse auf die Detektiereinheit 150 wirkt.
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Das Fx-Detektionssystem, das Fy-Detektionssystem, das Fz-Detektionssystem, das Mx-Detektionssystem, das My-Detektionssystem und das Mz-Detektionssystem beinhalten jeweils eine Brückenschaltung mit vier Dehnungsmessstreifen.
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Das Fx-Detektionssystem besitzt Dehnungsmessstreifen 151a, 151b, 151c und 151d. Die Dehnungsmessstreifen 151a bis 151d sind Dehnungsmessstreifen für eine einzelne Achse, und diese sind auf der Außenumfangsfläche der Detektiereinheit 150 derart angebracht, dass die Detektionsrichtung parallel zu der zentralen Achsenrichtung der Detektiereinheit 150 ist.
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Wie in 8A veranschaulicht, sind bei der Brückenschaltung des Fx-Detektionssystems die Dehnungsmessstreifen 151a bis 151d der Reihe nach in einer Schleife verbunden, und die positive Elektrode und die negative Elektrode einer Stromversorgung sind mit einer Stelle zwischen den Dehnungsmessstreifen 151b und 151c bzw. mit einer Stelle zwischen den Dehnungsmessstreifen 151a und 151d verbunden, so dass eine Potenzialdifferenz über einer Stelle zwischen den Dehnungsmessstreifen 151a und 151b sowie einer Stelle zwischen den Dehnungsmessstreifen 151c und 151d erzeugt wird.
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Wie in 7 gezeigt, besitzt das Fy-Detektionssystem Dehnungsmessstreifen 152a, 152b, 152c und 152d. Die Dehnungsmessstreifen 152a bis 152d sind Dehnungsmessstreifen für eine einzelne Achse, und sie sind an der Außenumfangsfläche der Detektiereinheit 150 derart angebracht, dass die Detektionsrichtung parallel zu der zentralen Achsenrichtung der Detektiereinheit 150 ist, wobei die Positionen der Dehnungsmessstreifen 152a bis 152d in Bezug auf die Befestigungsposition der Dehnungsmessstreifen 151a bis 151d um 90 Grad um die zentrale Achse der Detektiereinheit 150 phasenversetzt sind.
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Wie in 8B veranschaulicht, sind bei der Brückenschaltung des Fy-Detektionssystems die Dehnungsmessstreifen 152a bis 152d der Reihe nach in einer Schleife verbunden, und die positive Elektrode und die negative Elektrode einer Stromversorgung sind mit einer Stelle zwischen den Dehnungsmessstreifen 152b, 152c bzw. mit einer Stelle zwischen den Dehnungsmessstreifen 152a, 152d verbunden, so dass eine Potenzialdifferenz über einer Stelle zwischen den Dehnungsmessstreifen 152a, 152b sowie einer Stelle zwischen den Dehnungsmessstreifen 152c, 152d erzeugt wird.
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Wie in 7 gezeigt, besitzt das Fz-Detektionssystem Dehnungsmessstreifen 153a, 153b, 153c und 153d. Die Dehnungsmessstreifen 153a bis 153d sind Dehnungsmessstreifen für eine einzelne Achse, und sie sind an der Außenumfangsfläche der Detektiereinheit 150 derart angebracht, dass die Detektionsrichtung parallel zu der zentralen Achsenrichtung der Detektiereinheit 150 ist.
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Der Dehnungsmessstreifen 153a ist an dem Mittelpunkt zwischen den Dehnungsmessstreifen 151a und 151b angeordnet, und die Dehnungsmessstreifen 153b bis 153d sind in Positionen angeordnet, die in Bezug auf den Dehnungsmessstreifen 153a um 90 Grad, 180 Grad bzw. 270 Grad um die zentrale Achse der Detektiereinheit 150 phasenversetzt sind.
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Wie in 8C veranschaulicht, sind bei der Brückenschaltung des Fz-Detektionssystems die Dehnungsmessstreifen 153a bis 153d der Reihe nach in einer Schleife verbunden, und die positive Elektrode und die negative Elektrode einer Stromversorgung sind mit einer Stelle zwischen den Dehnungsmessstreifen 153a, 153c bzw. mit einer Stelle zwischen den Dehnungsmessstreifen 153b, 153d verbunden, so dass eine Potenzialdifferenz über einer Stelle zwischen den Dehnungsmessstreifen 153a, 153b sowie einer Stelle zwischen den Dehnungsmessstreifen 153c, 153d erzeugt wird.
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Wie in 7 gezeigt, besitzt das Mx-Detektionssystem Dehnungsmessstreifen 154a, 154b, 154c und 154d. Die Dehnungsmessstreifen 154a bis 154d sind Dehnungsmessstreifen für eine einzelne Achse, und sie sind an der Außenumfangsfläche der Detektiereinheit 150 derart angebracht, dass die Detektionsrichtung parallel zu der zentralen Achsenrichtung der Detektiereinheit 150 ist. Die Dehnungsmessstreifen 154a bis 154d sind in der zentralen Achsenrichtung der Detektiereinheit 150 jeweils den Dehnungsmessstreifen 152a bis 152d benachbart angeordnet.
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Wie in 9A veranschaulicht, sind bei der Brückenschaltung des Mx-Detektionssystems die Dehnungsmessstreifen 154a bis 154d der Reihe nach in einer Schleife verbunden, und die positive Elektrode und die negative Elektrode einer Stromversorgung sind mit einer Stelle zwischen den Dehnungsmessstreifen 154a, 154c bzw. mit einer Stelle zwischen den Dehnungsmessstreifen 154b, 154d verbunden, so dass eine Potenzialdifferenz über einer Stelle zwischen den Dehnungsmessstreifen 154a, 154b sowie einer Stelle zwischen den Dehnungsmessstreifen 154c, 154d erzeugt wird.
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Wie in 7 gezeigt, besitzt das My-Detektionssystem Dehnungsmessstreifen 155a, 155b, 155c und 155d. Die Dehnungsmessstreifen 155a bis 155d sind Dehnungsmessstreifen für eine einzelne Achse, und sie sind an der Außenumfangsfläche der Detektiereinheit 150 derart angebracht, dass die Detektionsrichtung parallel zu der zentralen Achsenrichtung der Detektiereinheit 150 ist. Die Dehnungsmessstreifen 155a bis 155d sind in der zentralen Achsenrichtung der Detektiereinheit 150 jeweils benachbart den Dehnungsmessstreifen 151a bis 151d angeordnet.
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Wie in 9B veranschaulicht, sind bei der Brückenschaltung des My-Detektionssystems die Dehnungsmessstreifen 155a bis 155d der Reihe nach in einer Schleife verbunden, und die positive Elektrode und die negative Elektrode einer Stromversorgung sind mit einer Stelle zwischen den Dehnungsmessstreifen 155a, 155c bzw. mit einer Stelle zwischen den Dehnungsmessstreifen 155b und 155d verbunden, so dass eine Potenzialdifferenz über einer Stelle zwischen den Dehnungsmessstreifen 155a und 155b sowie einer Stelle zwischen den Dehnungsmessstreifen 155c und 155d erzeugt wird.
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Wie in 7 gezeigt, besitzt das Mz-Detektionssystem Dehnungsmessstreifen 156a, 156b, 156c und 156d. Die Dehnungsmessstreifen 156a bis 156d sind Scherdehnungsmessstreifen, und diese sind an der Außenumfangsfläche der Detektiereinheit 150 derart angebracht, dass die Detektionsrichtung parallel zu der Umfangsrichtung der Detektiereinheit 150 ist.
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Die Dehnungsmessstreifen 156a und 156b sind zwischen den Dehnungsmessstreifen 153a, 153b bzw. zwischen den Dehnungsmessstreifen 153b und 153d angeordnet. Die Dehnungsmessstreifen 156c und 156d sind in Bezug auf die zentrale Achse der Detektiereinheit 150 symmetrisch zu den Dehnungsmessstreifen 156a und 156b angeordnet.
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Wie in 9C veranschaulicht, sind bei der Brückenschaltung des Mz-Detektionssystems die Dehnungsmessstreifen 156a bis 156d der Reihe nach in einer Schleife verbunden, und die positive Elektrode und die negative Elektrode einer Stromversorgung sind mit einer Stelle zwischen den Dehnungsmessstreifen 156a und 156c bzw. mit einer Stelle zwischen den Dehnungsmessstreifen 156b und 156d verbunden, so dass eine Potenzialdifferenz über einer Stelle zwischen den Dehnungsmessstreifen 156a und 156b sowie einer Stelle zwischen den Dehnungsmessstreifen 156c und 156d erzeugt wird.
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Bei einer derartigen Konfiguration detektiert die Detektiervorrichtung 160 für Kraftkomponenten der vorderen Lagerbuchse die Verteilung der auf die vordere Lagerbuchse 100 wirkenden Kraftkomponenten. Beispielsweise handelt es sich bei einem in 4 dargestellten Punkt P um den am Basisende befindlichen zentralen Bereich der vorderen Lagerbuchsenhalterung 61, und bei einem Punkt Q handelt es sich um das äußerste Ende der vorderen Lagerbuchsenhalterung 61.
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Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel kann bei Detektion einer Dehnung in dem Bereich des Punkts P von 1,1 mV/V sowie bei Detektion einer Dehnung in dem Bereich des Punkts Q von 1,36 mV/V die Feststellung getroffen werden, dass die Kraft Fx in Richtung auf den Punkt P verlagert ist. Auf diese Weise wird eine auf die vordere Lagerbuchse 100 wirkende Kraft für bestimmte Positionen detektiert, und dadurch ist eine exakte Feststellung einer Verlagerung der Kraft aufgrund der Größe der Öffnungen möglich.
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Die hintere Lagerbuchse 200 ist ebenfalls mit einer Detektiervorrichtung für Kraftkomponenten einer hinteren Lagerbuchse versehen, die zum Detektieren von auf die entsprechende hintere Lagerbuchse 200 wirkenden Kraftkomponenten dient. In ähnlicher Weise wie bei der Detektiervorrichtung 140 für Kraftkomponenten der vorderen Lagerbuchse besitzt auch die Detektiervorrichtung für die hintere Lagerbuchse einen Innenring, einen Außenring und eine Detektiereinheit.
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Die Detektiervorrichtung für die hintere Lagerbuchse ist in der Lage, in Radialrichtungen (X-Achsen-Richtung und Y-Achsen-Richtung) wirkende Kraftkomponenten, eine in Axialrichtung (Z-Achsen-Richtung) wirkende Kraftkomponente, eine um die X-Achse wirkende Kraftkomponente, eine um die Y-Achse wirkende Kraftkomponente sowie eine um die Z-Achse wirkende Kraftkomponente zu detektieren, wobei alle der Kraftkomponenten auf die hintere Lagerbuchse 200 wirken.
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Wie vorstehend beschrieben, sind die innenseitigen Vorsprünge 130 auf der Innenumfangsfläche der Detektiereinheit 150 vorgesehen, und die außenseitigen Vorsprünge 140 sowie die Dehnungsmessstreifen sind auf der Außenumfangsfläche der Detektiereinheit 150 vorgesehen, die zwischen der vorderen Lagerbuchse 100 und der Öffnung 61a angeordnet ist, und somit kann die Verteilung der auf die vordere Lagerbuchse 100 wirkenden Kraftkomponenten direkt und exakt detektiert werden.
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Das bedeutet, die Außenumfangsfläche der vorderen Lagerbuchse 100, die in die Detektiereinheit 150 eingepresst ist, weist eine vergrößerte Kontaktfläche mit der Innenumfangsfläche der Detektiereinheit auf, wobei diese Vergrößerung durch die innenseitigen Vorsprünge 130 verursacht ist, und somit kann eine Verformung der Detektiereinheit 150 aufgrund des Drucks der vorderen Lagerbuchse 100 auf ein Minimum reduziert werden, und die Kraftkomponenten können exakt detektiert werden.
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Ferner wird durch die außenseitigen Vorsprünge 140 ein gewisser Zwischenraum zwischen der Außenumfangsfläche der Detektiereinheit 150 und der Innenumfangsfläche der Öffnung 61a aufrechterhalten, der eine Verformung der Detektiereinheit 150 zulässt und eine Fehlfunktion aufgrund eines Kontakts der Dehnungsmessstreifen mit der Innenumfangsfläche der Öffnung 61a verhindert. Somit können Kraftkomponenten in normaler Weise exakt detektiert werden.
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Die Vielzahl der innenseitigen Vorsprünge 130 und außenseitigen Vorsprünge 140, die an den Innen- und Außenumfangsflächen der Detektiereinheit 150 vorgesehen sind, sind in regelmäßigen Abständen angeordnet, und somit kann eine ungleichmäßige Verformung der Detektiereinheit 150 verhindert werden.
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Bei der Aufhängungsvorrichtung 10 für ein Fahrzeug gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind der untere Querlenker 6 und der Querträger 5 über die vordere Lagerbuchse 100 verbunden, der untere Querlenker 6 und die Stützplatte 7 sind über die hintere Lagerbuchse 200 verbunden, und die vordere Lagerbuchse 100 und die hintere Lagerbuchse 200 sind mit einer jeweiligen Kraftkomponenten-Detektiervorrichtung zum Detektieren einer auf die entsprechende Lagerbuchse wirkenden Kraftkomponente versehen.
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Dies ist jedoch nicht einschränkend zu verstehen, und es kann auch eine Lagerbuchse für ein Lagerelement eines Verbindungsbereichs von anderen Bauteilen verwendet werden, und die Lagerbuchse kann mit einer Kraftkomponenten-Detektiervorrichtung versehen sein, die ähnlich der Detektiervorrichtung 140 für Kraftkomponenten in der vorderen Lagerbuchse 100 ausgebildet ist.
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Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird eine Gummibuchse für die vordere Lagerbuchse 100 und die hintere Lagerbuchse 200 verwendet. Ohne Einschränkung darauf kann jedoch auch eine Buchse verwendet werden, bei der z. B. Urethan verwendet wird.
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Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist eine Vielzahl von Dehnungsmessstreifen an der Außenumfangsfläche der Detektiereinheit 150 angebracht. Dies ist jedoch nicht einschränkend zu verstehen, und die Vielzahl von Dehnungsmessstreifen kann auch an der Innenumfangsfläche der Detektiereinheit 150 angebracht sein.
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Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die Detektiervorrichtung 160 für Kraftkomponenten der vorderen Lagerbuchse zum Detektieren einer Kraftkomponente verwendet, die auf die an dem Fahrzeug angebrachte vordere Lagerbuchse 100 wirkt. Dies ist jedoch nicht einschränkend zu verstehen, und beispielsweise kann eine Detektiereinheit auch unabhängig vorgesehen sein, in die eine Lagerbuchse eingepresst ist, und es kann eine auf die Lagerbuchse wirkende Kraftkomponente detektiert werden.
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Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die innenseitigen Vorsprünge 130 und die außenseitigen Vorsprünge 140 in regelmäßigen Abständen in Umfangsrichtung der Detektiereinheit 150 vorgesehen. Jedoch ist dies nicht einschränkend zu verstehen, und die innenseitigen und außenseitigen Vorsprünge 130, 140 können auch in unregelmäßigen Abständen vorgesehen sein. In diesem Fall ist es notwendig, einen Messwert bei jeder Brückenschaltung zu korrigieren.
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Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die außenseitigen Vorsprünge 140 an der Außenumfangsfläche der Detektiereinheit 150 vorgesehen. Jedoch ist dies nicht einschränkend zu verstehen, und die außenseitigen Vorsprünge 140 können auch an der Innenumfangsfläche der Öffnung 61a vorgesehen sein.
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Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel beträgt die Anzahl der vorgesehenen innenseitigen Vorsprünge 130 und außenseitigen Vorsprünge 140 jeweils vier. Dies ist nicht einschränkend zu verstehen, und die Anzahl kann auch größer als vier oder kleiner als vier sein, und die Anzahl der vorgesehenen innenseitigen Vorsprünge 130 kann größer oder kleiner als die Anzahl der vorgesehenen außenseitigen Vorsprünge 140 sein. Die Dehnungsmessstreifen sind an der Detektiereinheit 150 in acht Reihen angebracht, jedoch können die Dehnungsmessstreifen auch in vier Reihen oder in 16 Reihen angebracht sein.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fahrzeugkarosserie
- 2
- seitliches Element
- 3
- oberes Element
- 4
- Federbein
- 5
- Querträger
- 6
- unterer Querlenker
- 7
- Stützplatte
- 10
- Aufhängungsvorrichtung
- 11
- Vorderrad
- 21
- Verbindungselement
- 41
- Stoßdämpfer
- 42
- Schraubenfeder
- 51
- Halter
- 61
- vordere Lagerbuchsenhalterung
- 61a
- Öffnung
- 62
- hintere Lagerbuchsenhalterung
- 63
- Kugelgelenke
- 100
- vordere Lagerbuchse
- 110
- Innenzylinder
- 120
- Gummimaterial
- 121
- Bohrungen
- 130
- innenseitiger Vorsprung
- 140
- außenseitiger Vorsprung
- 150
- Detektiereinheit
- 151a–151d
- Dehnungsmessstreifen (Fx-System)
- 152a–152d
- Dehnungsmessstreifen (Fy-System)
- 153a–153d
- Dehnungsmessstreifen (Fx-System)
- 154a–154d
- Dehnungsmessstreifen (Mx-System)
- 155a–155d
- Dehnungsmessstreifen (My-System)
- 156a–156d
- Dehnungsmessstreifen (Mz-System)
- 160
- Detektiervorrichtung für Kraftkomponenten der vorderen Lagerbuchse
- 200
- hintere Lagerbuchse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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