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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, und der Fahrkomfort und die Fahrstabilität des Fahrzeugs werden auf der Basis eines Messresultats ausgewertet, und auch die Elastizität der Aufhängung wird eingestellt. Somit 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 beispielsweise aus Gummimaterial für eine Lagerbuchse verwendet wird, die als Lager der Aufhängung dient, ist es notwendig, Federkonstanten und Öffnungen zu berücksichtigen, und somit kann sich der prognostizierte Wert stark von einer tatsächlichen Kraftkomponente unterscheiden.
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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, eine Veränderung von Kraftkomponenten für jede Achse 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 zylindrische Lagerbuchse wirkende Kraftkomponenten detektiert, die in eine in einem Rahmen eines Fahrzeugs vorgesehene Öffnung eingesetzt ist, um ein stangenartiges Element im Inneren derselben schwenkbar abzustützen, wobei die Detektiervorrichtung für Lagerbuchsen-Kraftkomponenten Folgendes aufweist:
- – einen zylindrischen Innenring, der zwischen einer Lagerbuchse und einer Öffnung vorgesehen ist und auf einer Außenumfangsfläche der Lagerbuchse angebracht ist;
- – einen zylindrischen Außenring, der mit einem vorbestimmten Abstand von dem Innenring außenseitig von dem Innenring angeordnet ist und an einer Innenumfangsfläche der Öffnung angebracht ist; und
- – eine Detektiereinheit, bei der es sich um ein zylindrisches Element handelt, das in dem Raum zwischen dem Innenring und dem Außenring im Wesentlichen konzentrisch mit dem stangenartigen Element angeordnet ist, wobei die Detektiereinheit mit dem einen Ende mit dem Innenring verbunden ist und mit dem anderen Ende mit dem Außenring verbunden ist und Dehnungsmessstreifen auf einer Außenumfangsfläche derselben angeordnet sind.
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Die Dehnungsmessstreifen sind auf der Außenumfangsfläche der Detektiereinheit angeordnet und können eine in einer ersten Radialrichtung wirkende Kraftkomponente, eine in einer zweiten Radialrichtung, die zu der ersten Radialrichtung rechtwinklig ist, wirkende Kraftkomponente, eine in einer Axialrichtung wirkende Kraftkomponente, eine um eine Achse in der ersten Radialrichtung wirkende Kraftkomponente, eine um eine Achse in der zweiten Radialrichtung wirkende Kraftkomponente sowie eine um die Axialrichtung wirkende Kraftkomponente detektieren.
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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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3 eine Perspektivansicht einer vorderen Lagerbuchse der Ausführungsform;
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4 eine Schnittdarstellung entlang der Linie IV-IV der 3;
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5 eine Schnittdarstellung entlang der Linie V-V der 3;
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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 9C 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 von Schrauben 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. Vordere Lagerbuchsenhalterungen 61 sind in Fahrzeuglängsrichtung an der Vorderseite der in Fahrzeugbreitenrichtung inneren Enden des rechten und des linken unteren Querlenkers 6 vorgesehen.
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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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Bei den vorderen Lagerbuchsenhalterungen 61 handelt es sich jeweils um eine zylindrisch ausgebildete Öffnung, in die eine vordere Lagerbuchse 100 eingepresst und befestigt ist und die eine zentrale Achse aufweist, die sich entlang der zentralen Schwenkachse eines entsprechenden unteren Querlenkers 6 erstreckt.
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Bei der vorderen Lagerbuchse 100 handelt es sich um eine Gummibuchse zur Schwingungsisolation, und sie besitzt einen Innenzylinder 110, Gummimaterial 120 sowie einen Außenzylinder 130. Bei dem Innenzylinder 110 und dem Außenzylinder 130 handelt es sich im Wesentlichen um konzentrische zylindrische Elemente, der Innenzylinder 110 ist in das Innere des Außenzylinders 130 eingesetzt, und das Gummimaterial 120 ist zwischen dem Innenzylinder 110 und dem Außenzylinder 130 vorgesehen.
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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. 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) sowie in einer weiteren, zu der X-Achse rechtwinkligen Radialrichtung (der Y-Achsen-Richtung).
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Die axialen Längen des Innenzylinders 110 und des Außenzylinders 130 sind ungefähr gleich der axialen Länge der Innenumfangsfläche der vorderen Lagerbuchsenhalterung 61.
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Jeder untere Querlenker 6 ist mit dem entsprechenden Halter 51 des Querträgers 5 durch eine Schraube (nicht gezeigt) verbunden, die in den Innenzylinder 110 der vorderen Lagerbuchse 100 eingesetzt ist, die in die vordere Lagerbuchsenhalterung 61 eingepresst ist. Die vordere Lagerbuchse 100 ist mit einer Detektiervorrichtung 140 für Kraftkomponenten der vorderen Lagerbuchse versehen, um eine auf die entsprechende vordere Lagerbuchse 100 wirkende Kraftkomponente zu detektieren. Die Details der Detektiervorrichtung 140 für Kraftkomponenten der vorderen Lagerbuchse werden nachfolgend beschrieben.
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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. 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, ein Gummimaterial und einen Außenzylinder.
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Bei dem Innenzylinder und dem Außenzylinder handelt es sich im Wesentlichen um konzentrische zylindrische Elemente, der Innenzylinder ist in das Innere des Außenzylinders eingesetzt, und das Gummimaterial ist zwischen dem Innenzylinder und dem Außenzylinder vorgesehen. Der untere Querlenker 6 ist mit einer entsprechenden Stützplatte 7 durch eine Schraube verbunden, die in den Innenzylinder der hinteren Lagerbuchse 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 die Detektiervorrichtung 140 zum Detektieren einer Kraftkomponente der vorderen Lagerbuchse unter Bezugnahme auf die 3 bis 9C beschrieben, wobei die Kraftkomponente auf die in der Aufhängungsvorrichtung 10 vorgesehene vordere Lagerbuchse 100 wirkt.
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Die Detektiervorrichtung 140 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.
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Die Detektiervorrichtung 140 für Kraftkomponenten der vorderen Lagerbuchse besitzt eine zylindrisch ausgebildete Detektiereinheit 150, einen Innenring 160, der auf der Außenumfangsfläche des Außenzylinders 130 der vorderen Lagerbuchse 100 angebracht ist, einen Außenring 170, der an der Innenumfangsfläche der vorderen Lagerbuchsenhalterung 61 anbracht ist, eine Vielzahl von Dehnungsmessstreifen, die an der Detektiereinheit 150 vorgesehen sind, sowie eine die Messstreifen aufweisende Brückenschaltung.
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Die Detektiervorrichtung 140 für Kraftkomponenten der vorderen Lagerbuchse ist an der Außenfläche der vorderen Lagerbuchse 100 angebracht, und die vordere Lagerbuchse 100 ist zusammen mit der Detektiervorrichtung 140 für Kraftkomponenten der vorderen Lagerbuchse in die vordere Lagerbuchsenhalterung 61 eingepresst.
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Bei der Detektiereinheit 150 handelt es sich um ein zylindrisches Element, das einen größeren Durchmesser als die vordere Lagerbuchse 100 aufweist und im Wesentlichen konzentrisch mit der vorderen Lagerbuchse 100 angeordnet ist. Das obere und das untere Ende der Detektiereinheit 150 sind jeweils mit einer Einsetzöffnung für eine Schraube versehen sowie geringfügig dicker ausgebildet als der mittlere Bereich. Der mittlere Bereich ist mit einer bestimmten Dicke ausgebildet.
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Der Innenring 160 und der Außenring 170 sind im Wesentlichen konzentrische zylindrische Elemente, wobei ein bestimmter Abstand zwischen der Außenumfangsfläche des Innenrings 160 und der Innenumfangsfläche des Außenrings 170 vorhanden ist und die Detektiereinheit 150 zwischen der Außenumfangsfläche des Innenrings 160 und der Innenumfangsfläche des Außenrings 170 angeordnet ist.
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Das bedeutet, der Außenzylinder 130 der vorderen Lagerbuchse 100, die Detektiereinheit 150, der Innenring 160 sowie der Außenring 170 sind im Wesentlichen konzentrische zylindrische Elemente, und der Innenring 160 ist außenseitig von dem Außenzylinder 130 angeordnet, die Detektiereinheit 150 ist außenseitig von dem Innenring 160 angeordnet, der Außenring 170 ist außenseitig von der Detektiereinheit 150 angeordnet, und die Innenumfangsfläche der vorderen Lagerbuchsenhalterung 61 ist außenseitig von dem Außenring 170 angeordnet.
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Es ist kein Abstand zwischen dem Außenzylinder 130 und dem Innenring 160 sowie zwischen dem Außenring 170 und der Innenumfangsfläche der vorderen Lagerbuchsenhalterung 61 vorhanden, jedoch ist ein gewisser Abstand zwischen dem Innenring 160 und der Detektiereinheit 150 sowie zwischen der Detektiereinheit 150 und dem Außenring 170 vorhanden. Es ist darauf hinzuweisen, dass der Außenzylinder 130, die Detektiereinheit 150, der Innenring 160 und der Außenring 170 im Wesentlichen konzentrisch miteinander sind, diese jedoch nicht streng konzentrisch sein müssen.
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Bei dem Innenring 160 handelt es sich um ein zylindrisches Element, das auf der Außenumfangsfläche des Außenzylinders 130 der vorderen Lagerbuchse 100 angebracht ist und im Wesentlichen mit der gleichen axialen Länge wie der Außenzylinder 130 ausgebildet ist. Die Innenumfangsfläche des Innenrings 160 und die Außenumfangsfläche des Außenrohrs bzw. Außenzylinders 130 sind ohne Abstand dazwischen miteinander verbunden.
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Es ist darauf hinzuweisen, dass der Innenring 160 und der Außenzylinder 130 bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel zwar separate Elemente sind, die vorliegende Erfindung jedoch nicht darauf beschränkt ist und der Innenring 160 und der Außenzylinder 130 auch in einstückiger Weise ausgebildet sein können.
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An dem unteren Ende des Innenrings 160 ist ein Innenringflansch 161 gebildet, der radial nach außen ragt, und in dem Innenringflansch 161 ist eine in axialer Richtung durchgehende Schraubeneinsetzöffnung 162 ausgebildet. Die untere Oberfläche der Detektiereinheit 150 ist an der oberen Oberfläche des Innenringflansches 161 mittels einer Schraube befestigt, die von der Unterseite des Innenringflansches 161 eingesetzt wird.
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Bei dem Außenring 170 handelt es sich um ein zylindrisches Element, das radial außenseitig von dem Innenring 160 mit einem vorbestimmten Abstand zwischen sich selbst und der Außenumfangsfläche des Innenrings 160 vorgesehen ist. Wenn die vordere Lagerbuchse 100 in die vordere Lagerbuchsenhalterung 61 eingepresst ist, steht die Außenumfangsfläche des Außenrings 170 in Kontakt mit der Innenumfangsfläche der vorderen Lagerbuchsenhalterung 61.
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An dem oberen Ende des Außenrings 170 ist ein Außenringflansch 171 gebildet, der radial nach innen ragt, und in dem Außenringflansch 171 ist eine in axialer Richtung durchgehende Schraubeneinsetzöffnung 172 gebildet. Die obere Oberfläche der Detektiereinheit 150 ist an der unteren Oberfläche des Außenringflansches 171 mittels einer Schraube befestigt, die von der Oberseite des Außenringflansches 171 eingesetzt wird.
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Auf diese Weise ist das obere Ende der Detektiereinheit 150 an dem Außenringflansch 171 befestigt, und das untere Ende derselben ist an dem Innenringflansch 161 befestigt, und die Detektiereinheit 150 ist dadurch in dem zwischen dem Außenringflansch 170 und dem Innenring 160 gebildeten Zwischenraum angeordnet.
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Die Detektiervorrichtung 140 für Kraftkomponenten der vorderen Lagerbuchse weist Folgendes auf: ein Fx-Detektionssystem, ein Fy-Detektionssystem, ein Fz-Detektionssystem, ein Mx-Detektionssystem, ein My-Detektionssystem sowie ein Mz-Detektionssystem, von denen jedes eine Brückenschaltung aufweist, die in der Detektiereinheit 150 vorgesehene Dehnungsmessstreifen besitzt.
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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 besitzen jeweils eine Brückenschaltung mit vier Dehnungsmessstreifen.
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Wie in 7 veranschaulicht, besitzt das Fx-Detektionssystem 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, und somit misst die Brückenschaltung eine Potenzialdifferenz über einer Stelle zwischen den Dehnungsmessstreifen 151a und 151b sowie einer Stelle zwischen den Dehnungsmessstreifen 151c und 151d.
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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 Befestigungspositionen der Dehnungsmessstreifen 151a bis 151d um 90° 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 und 152c bzw. mit einer Stelle zwischen den Dehnungsmessstreifen 152a und 152d verbunden, und somit misst die Brückenschaltung eine Potenzialdifferenz über einer Stelle zwischen den Dehnungsmessstreifen 152a und 152b sowie einer Stelle zwischen den Dehnungsmessstreifen 152c und 152d.
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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°, 180° bzw. 270° 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 und 153c bzw. mit einer Stelle zwischen den Dehnungsmessstreifen 153b und 153d verbunden, und somit misst die Brückenschaltung eine Potenzialdifferenz über einer Stelle zwischen den Dehnungsmessstreifen 153a und 153b sowie einer Stelle zwischen den Dehnungsmessstreifen 153c und 153d.
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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 und 154c bzw. mit einer Stelle zwischen den Dehnungsmessstreifen 154b und 154d verbunden, und somit misst die Brückenschaltung eine Potenzialdifferenz über einer Stelle zwischen den Dehnungsmessstreifen 154a und 154b sowie einer Stelle zwischen den Dehnungsmessstreifen 154c und 154d.
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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 und 155c bzw. mit einer Stelle zwischen den Dehnungsmessstreifen 155b und 155d verbunden, und somit misst die Brückenschaltung eine Potenzialdifferenz über einer Stelle zwischen den Dehnungsmessstreifen 155a und 155b sowie einer Stelle zwischen den Dehnungsmessstreifen 155c und 155d.
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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 und 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, 156c bzw. mit einer Stelle zwischen den Dehnungsmessstreifen 156b und 156d verbunden, und somit misst die Brückenschaltung eine Potenzialdifferenz über einer Stelle zwischen den Dehnungsmessstreifen 156a und 156b sowie einer Stelle zwischen den Dehnungsmessstreifen 156c und 156d.
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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, ist die Detektiereinheit 150 der Detektiervorrichtung 140 für Kraftkomponenten der vorderen Lagerbuchse konzentrisch mit der vorderen Lagerbuchse 100 außenseitig von dem Außenzylinder 130 der vorderen Lagerbuchse 100 vorgesehen. Aus diesem Grund ist es möglich, eine auf die vordere Lagerbuchse 100 wirkende Kraftkomponente direkt zu detektieren, und auf diese Weise können die auf den Verbindungsbereich zwischen dem unteren Querlenker 6 und dem Querträger 5 wirkenden sechs Kraftkomponenten exakt detektiert werden.
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Das bedeutet, die jeweilige auf die vordere Lagerbuchse 100 wirkende Kraftkomponente wird nicht auf der Basis der Kraftkomponenten festgestellt, die an von der vorderen Lagerbuchse 100 abgelegenen Positionen detektiert werden, sondern diese wird durch direkte Detektion unter Verwendung der Detektiervorrichtung 140 für Kraftkomponenten der vorderen Lagerbuchse bestimmt, die in der eigentlichen vorderen Lagerbuchse 100 vorgesehen ist. Aus diesem Grund ist kein kompliziertes Verfahren für die Bestimmung erforderlich, und es ist eine exakte Detektion der Kraftkomponenten möglich.
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Das obere Ende der Detektiereinheit 150 ist an dem Außenringflansch 171 befestigt, und das untere Ende derselben ist an dem Innenringflansch 161 befestigt, und auf diese Weise ist die Detektiereinheit 150 entlang des Außenumfangs der vorderen Lagerbuchse 100 angeordnet.
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Auf diese Weise wird ein bestimmter Abstand zwischen der Detektiereinheit 150 und dem Innenring 160 sowie zwischen der Detektiereinheit 150 und dem Außenring 170 aufrechterhalten. Selbst bei einer Verformung der vorderen Lagerbuchse 100 gelangt die Detektiereinheit 150 weder mit den Innenring 160 noch mit dem Außenring 170 in Kontakt, und somit kann eine exakte Kraftkomponente in zuverlässiger Weise detektiert werden.
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Da die Detektiervorrichtung 140 für vordere Kraftkomponenten an der vorderen Lagerbuchse 100 angebracht ist, kann die Detektiervorrichtung 140 für vordere Kraftkomponenten zusammen mit der vorderen Lagerbuchse 100 von der vorderen Lagerbuchsenhalterung 61 entfernt werden.
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Wenn die Detektiervorrichtung 140 für Kraftkomponenten der vorderen Lagerbuchse nicht benutzt wird, kann somit die vorhandene vordere Lagerbuchse 100 von der vorderen Lagerbuchsenhalterung 61 entfernt werden, und es kann eine vordere Lagerbuchse 100, die nicht mit einer Detektiervorrichtung 140 für Kraftkomponenten der vorderen Lagerbuchse versehen ist, in die vordere Lagerbuchsenhalterung 61 eingepresst werden, und somit lassen sich Austauscharbeiten in einfacher Weise vornehmen.
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Bei der Aufhängungsvorrichtung 10 eines Fahrzeugs 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 der vorderen Lagerbuchse 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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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fahrzeugkarosserie
- 2
- seitliches Element
- 3
- oberes Element
- 4
- Federbeine
- 5
- Querträger
- 6
- unterer Querlenker
- 7
- Stützplatte
- 10
- Aufhängungsvorrichtung
- 11
- Vorderrad
- 21
- Verbindungselement
- 41
- Stoßdämpfer
- 42
- Schraubenfeder
- 51
- Halter
- 61
- vordere Lagerbuchsenhalterung
- 62
- hintere Lagerbuchsenhalterung
- 63
- Kugelgelenk
- 100
- vordere Lagerbuchse
- 110
- Innenzylinder
- 120
- Gummimaterial
- 121
- Bohrung
- 130
- Außenzylinder
- 140
- Detektiervorrichtung für Kraftkomponenten der vorderen Lagerbuchse
- 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
- Innenring
- 161
- Innenringflansch
- 162
- Schraubeneinsetzöffnung
- 170
- Außenring
- 171
- Außenringflansch
- 172
- Schraubeneinsetzöffnung
- 200
- hintere Lagerbuchse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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