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GEBIET DER
ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Radträger-Lager-Anordnung mit einem
darin eingebauten Lastsensor zum Erfassen einer auf eine Lagereinheit
eines Fahrzeugrads ausgeübten
Last.
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STAND DER
TECHNIK
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Bisher
bekannt ist die Sensor enthaltende Radträger-Lager-Anordnung, bei welcher
zum Zwecke der Sicherstellung der Fahrsicherheit eines Kraftfahrzeugs
ein Sensor zum Erfassen der Rotationsgeschwindigkeit oder der Anzahl
der Umdrehungen eines Fahrzeugrads vorgesehen ist. In der Japanischen
Offenlegungsschrift Nr. 2002-0340922 wird beispielsweise vorgeschlagen,
dass bei dieser Art Radträger-Lager-Anordnung
zusätzlich
verschiedene Sensoren verwendet werden, wie z. B. ein Temperatursensor
und ein Vibrationssensor, so dass andere Parameter als die Rotationsgeschwindigkeit
des Kraftfahrzeugrads, welche zur Steuerung der Fahrt des Kraftfahrzeugs
nützlich
sind, zusammen mit der Rotationsgeschwindigkeit erfasst werden können.
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OFFENBARUNG
DER ERFINDUNG
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Bei
den bisher verwendeten Maßnahmen
zur Sicherstellung der Fahrsicherheit des Kraftfahrzeugs wird im
Allgemeinen die Rotationsgeschwindigkeit jedes Fahrzeugrads erfasst.
Jedoch wurde herausgefunden, dass lediglich die Erfassung der Rotationsgeschwindigkeit
unzureichend ist, und deshalb ist es zunehmend wünschenswert, dass die sicherheitsseitige
Steuerung mit irgendwelchen zusätzlichen
Sensorsignalen erreicht werden kann. Um diesem Wunsch gerecht zu
werden, kann darüber
nach gedacht werden, eine Information über eine auf jedes der Fahrzeugräder bei
der Fahrt des Kraftfahrzeugs ausgeübte Last zum Steuern des Verhaltens
des Kraftfahrzeugs zu verwenden. Wie ein Fachmann weiß, wirkt
eine Last bei der Fahrt des Kraftfahrzeugs nicht immer gleichmäßig auf
die Fahrzeugräder.
Beispielsweise wirkt bei einer Kurvenfahrt des Kraftfahrzeugs eine
hohe Last auf die äußeren Fahrzeugräder; bei
einer Fahrt auf einer nach links oder rechts geneigten Fläche eine
hohe Last auf die Fahrzeugräder
auf einer Seite des Kraftfahrzeugs und beim Bremsen eine hohe Last
auf die vorderen Fahrzeugräder.
Außerdem
führt eine
ungleichmäßige Verteilung
von Nutzlasten zu einer ungleichmäßigen Belastung der Fahrzeugräder.
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Falls
auf die Fahrzeugräder
wirkende Lasten bei Bedarf erfasst werden können, kann im Hinblick auf
das oben gesagte die Fahrzeugaufhängung basierend auf den Ergebnissen
einer Erfassung dieser Lasten im Voraus gesteuert werden, so dass
eine Steuerung des Verhaltens des Kraftfahrzeugs als solches erreicht
werden kann. Beispielsweise kann das Schlingern bzw. Schwanken bei
der Kurvenfahrt, das Bremstauchen beim Bremsen, eine sich aus einer ungleichmäßigen Verteilung
von Nutzlasten ergebende Absenkung des Niveaus des Kraftfahrzeugs
usw. vermieden werden. Jedoch ist zur Installation von Lastsensoren
zum Erfassen jeweils auf die Fahrzeugräder wirkender Lasten kein Platz
vorhanden, weswegen die Steuerung des Verhaltens durch das Erfassen
der Lasten als schwer erreichbar angesehen wird.
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Im
Hinblick auf das Vorangehende wurde die vorliegende Erfindung mit
der Absicht die vorangehenden Probleme zu lösen entwickelt, und ist dazu bestimmt,
eine Radträger-Lager-Anordnung
mit einem darin eingebauten Lastsensor zum Erfassen der auf das
Fahrzeugrad wirkenden Last bereitzustellen, bei welcher der Lastsensor
problemlos und übersichtlich
eingebaut werden kann.
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Zur
Lösung
der vorangehenden Aufgabe enthält
die Sensor enthaltende Radträger-Lager-Anordnung
zum rotierbaren Tragen eines Fahrzeugrads relativ zu einem Fahrzeugaufbau
nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Außenelement
mit einer Mehrzahl von Laufflächenrillen,
welche in einer inneren Umfangsfläche davon definiert sind, ein
im Außenelement
angeordnetes Innenelement mit einem zwischen diesem und dem Außenelement
definierten Ringlagerzwischenraum und mit einer darin definierten
entsprechenden Anzahl von Laufflächenrillen,
welche auf die jeweiligen Laufflächenrillen
im Außenelement
ausgerichtet sind, mehrere Reihen Wälzkörper, welche zwischen den Laufflächenrillen im
Außenelement
und den Laufflächenrillen
im Innenelement liegen, Dichtelemente zum Abdichten gegenüberliegender
offener Enden der Ringlagerzwischenräume zwischen dem Außen- und
Innenelement und einen im Ringlagerzwischenraum angeordneten Lastsensor
zum Erfassen einer Änderung
einer magnetischen Spannung (Magnetostriktion), um dadurch eine
auf die Lageranordnung wirkende Last zu erfassen.
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Weil
gemäß diesem
Aspekt der vorliegenden Erfindung der Lastsensor zum Erfassen der
auf die Lageranordnung wirkenden Last durch Erfassen einer Änderung
einer magnetischen Spannung im zwischen dem Außen- und Innenelement begrenzten Ringlagerzwischenraum
vorgesehen ist, ist außerhalb
der Lageranordnung kein Raum zum Einbauen des Lastsensors erforderlich,
weshalb der Lastsensor zum Erfassen der auf das Fahrzeugrad wirkenden
Last problemlos und übersichtlich
aufgenommen werden kann.
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Das
oben genannte Innenelement enthält vorzugsweise
eine Achsnabe und ein außen
auf einem inneren Endabschnitt der Achsnabe montiertes Innenlaufringsegment,
wobei der Lastsensor vorzugsweise ein zu erfassendes Element in
Form eines magnetostriktiven Elements enthält, welches in einem Abschnitt eines
Außenumfangs
der Achsnabe zwischen dessen innerem Endabschnitt und der Laufflächenrille
vorgesehen ist, und zumindest eine im Außenelement ausgebildete Krafterfassungseinheit
zum Erfassen einer Änderung
einer magnetischen Spannung des zu erfassenden Elements.
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Gemäß dieser
Strukturmerkmale variiert die magnetostriktive Charakteristik des
zu erfassenden Elements in Abhängigkeit
einer Änderung
der auf eine mit dem Innenelement gekoppelte Welle wirkenden Last,
und die Krafterfassungseinheit erfasst eine solche Änderung
der magnetischen Spannung, um schließlich die auf das Fahrzeugrad
wirkende Last zu erfassen. Weil es ausreicht, das zu erfassende
Element auf dem Abschnitt des Außenumfangs der Achsnabe auszubilden,
welcher an den inneren Endabschnitt angrenzt, und weil es andererseits
ausreicht, die Krafterfassungseinheit innerhalb der Lageranordnung
gegenüberliegend
des zu erfassenden Elements anzuordnen, ist außerhalb der Lageranordnung
kein Platz zum Einbau des Sensors erforderlich, wodurch es möglich ist,
den Lastsensor problemlos und übersichtlich
im Kraftfahrzeug unterzubringen.
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Das
oben genannte zu erfassende Element kann in Form eines aus einer
Fe-Al-Legierung hergestellten magnetostriktiven Elements, und die
Krafterfassungseinheit kann in Form einer Spule ausgebildet sein.
Durch Verwenden des Elements aus der Fe-Al-Legierung wird die magnetostriktive
Charakteristik des zu erfassenden Elements effektiv verbessert,
und daher kann die Erfassungsgenauigkeit des Lastsensors verbessert
werden. Durch Verwenden der Spule als Krafterfassungseinheit kann
außerdem die Änderung
der magnetischen Spannung im magnetostriktiven Element, welches
das zu erfassende Element ausbildet, mit einer vereinfachten Struktur effektiv
erfasst werden.
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Bei
einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann
das zu erfassende Element im Wesentlichen zwischen den Laufflächenrillen
angeordnet sein. In einem solchen Fall können der Ringlagerzwischenraum,
welcher zwischen den Laufflächenrillen
für die
Doppelreihe der Wälzkörper vorhanden
ist, und in Elementen vorhandene innere Zwischenräume effektiv
und effizient verwendet werden, um das zu erfassende Element und
die Krafterfassungseinheit unterzubringen.
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Das
zu erfassende Element kann eine Mehrzahl darin definierter sich
umlaufend erstreckender Axialrillen enthalten. Die sich umlaufend
erstreckenden Axialrillen ermöglichen
vorteilhafterweise eine Konzentration der Richtung der durch die
Axiallast verursachten magnetischen Spannung in eine axiale Richtung,
um dadurch die Empfindlichkeit zu verbessern.
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Falls
eine tatsächliche
Wirkung der sich umlaufend erstreckenden Rillen zur Verbesserung
der Empfindlichkeit erwünscht
ist, hat jede der sich umlaufend erstreckenden Rillen eine Tiefe,
welche vorzugsweise größer oder
gleich 1,0 mm ist.
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Bei
einer anderen bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung
kann die Krafterfassungseinheit zumindest zwei Krafterfassungselemente
und des Weiteren eine Schaltung zum Erfassen eines Betrags einer
Kraft und einer Richtung, in welche die Kraft wirkt, unter Berücksichtigung
eines von jedem Krafterfassungselement ausgegebenen Erfassungssignals
enthalten. Die Krafterfassungseinheit kann bei dieser Ausgestaltung
auch als Spule ausgebildet sein. Falls die Krafterfassungseinheit
zumindest zwei Krafterfassungselemente enthält, kann nicht nur der Betrag,
sondern auch die Richtung, z. B. eine Torsionsrichtung, der auf
das Fahrzeugrad wirkenden Last erfasst werden.
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Falls
die Krafterfassungseinheit zumindest zwei Krafterfassungselemente
enthält,
können
diese Krafterfassungselemente in vertikaler Richtung voneinander
beabstandet sein, und die Krafterfassungseinheit kann des Weiteren
eine Schaltung zum getrennten Erfassen einer durch ein Biegemoment
und durch eine axial wirkende Kraft verursachten Kraft unter Berücksichtigung
des von jedem Krafterfassungselement ausgegebenen Richtungssignals
umfassen. Durch Verwenden zumindest zweier in vertikaler Richtung
voneinander beabstandeter Krafterfassungselemente kann die nachfolgende
Erfassung effektiv durchgeführt
werden. Falls auf das Fahrzeugrad ein Biegemoment wirkt, wirkt auf
das obere Krafterfassungselement, welches an einer oberen Stelle über dem
Innenelement gehalten wird, eine Zugkraft oder Druckkraft, und andererseits
wirkt auf das untere Krafterfassungselement, welches an einer unteren
Stelle unter dem Innenelement gehalten wird, eine Druckkraft oder
Zugkraft, im Wesentlichen entgegengesetzt zu derjenigen, welche
auf das obere Krafterfassungselement wirkt. Die magnetischen Widerstände, der
in Form von Erfassungsspulen oder dgl. ausgebildeten Krafterfassungselemente, welche
oberhalb bzw. unterhalb des Innenelements angeordnet sind, ändern sich
in Abhängigkeit
des Betrags der Zug- und Druckkraft, wobei eine solche Änderung
eine Änderung
der auf das Fahrzeugrad wirkenden Last anzeigt. Im Hinblick darauf
kann die auf die Achsnabe wirkende Biegelast und deren Richtung
erfasst werden, wenn der Unterschied zwischen den jeweiligen magnetischen
Widerständen
der oberen und unteren Krafterfassungselemente berechnet wird.
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Falls ähnliche,
z. B. in Form einer Erfassungsspule ausgebildete, Krafterfassungselemente in
einer horizontalen Richtung hinzugefügt werden, kann zusätzlich die
auf das Fahrzeugrad horizontal wirkende Biegelast und dessen Richtung
erfasst werden. Wenn die magnetischen Widerstände der jeweils in Form einer
Erfassungsspule ausgebildeten Krafterfassungselemente addiert werden,
kann die in eine axiale Richtung der Welle wirkende Last ebenfalls
erfasst werden. Folglich können
die durch das auf das Fahrzeugrad wirkende Biegemoment verursachte
Kraft und die in einer axialen Richtung der Welle wirkende Kraft
mit hoher Genauigkeit erfasst werden.
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Bei
einer bevorzugten weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung
kann ein Durchmesser des zylindrischen Montagebereichs der Achsnabe,
an welchem das Innenlaufringsegment montiert ist, relativ zur Laufflächenrille
ein Untermaß aufweisen
und sich über
einen axialen Bereich, in welchem das Innenlaufringsegment sitzt,
ein Stück
in Richtung einer äußeren Seite
erstrecken, wobei ein ringförmiges
magnetostriktives Element auf diesen Abschnitt des zylindrischen
Montagebereichs der Achsnabe pressgepasst ist.
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Falls
das magnetostriktive Material, welches ein eigenständiges Element
ist, wie oben beschrieben wurde verwendet wird, braucht das zu erfassende
Element weder direkt in der Achsnabe noch im Innenlaufringsegment
ausgebildet werden und deshalb kann eine getrennt erfolgende Fertigung
der Achsnabe und des Innenlaufringsegments vorteilhafterweise vereinfacht
werden. Weil außerdem
das magnetostriktive Element auf dem sich axial erstreckenden Abschnitt
des zylindrischen Montagebereichs der Achsnabe montiert ist, kann
nicht nur das magnetostriktive Element einfach in die Lageranordnung
eingebaut werden, sondern es ist auch keine spezielle Bearbeitung
erforderlich, um das magnetostriktive Element auf der Achsnabe zu
montieren, was den Einbau der Achsnabe in die Lageranordnung vereinfacht.
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Gemäß einem
zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Sensor-enthaltende
Radträger-Lager-Anordnung
zum rotierbaren Halten eines Fahrzeugrads relativ zu einem Fahrzeugaufbau
vorgesehen, wobei die Anordnung enthält: ein Außenelement mit einer Mehrzahl
von Laufflächenrillen,
welche in einer Umfangsfläche
davon definiert sind, ein im Außenelement
angeordnetes Innenelement mit einem zwischen diesem und dem Außenelement
definierten Ringlagerzwischenraum und mit einer darin definierten
entsprechenden Anzahl von Laufflächenrillen,
welche auf die jeweiligen Laufflächenrillen
im Außenelement
ausgerichtet sind, wobei das Innenelement aus einer Achsnabe und
einem auf einem inneren Endabschnitt der Achsnabe montierten Innenlaufringsegment
zusammengesetzt ist, Reihen von Wälzkörpern, welche zwischen den
Laufflächenrillen im
Außenelement
und den Laufflächenrillen
im Innenelement liegen, und einen Lastsensor, welcher ein in Form
eines magnetostriktiven Elements ausgebildetes zu erfassendes Element,
welches auf einem Abschnitt des Außenumfangs der Achsnabe zwischen
einem äußeren Endabschnitt
des Innenlaufringsegments und der Laufflächenrille vorgesehen ist, und
zumindest eine im Außenelement
vorgesehene Krafterfassungseinheit zum Erfassen einer Änderung
der magnetischen Spannung des zu erfassenden Elements enthält.
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Gemäß diesem
Aspekt der vorliegenden Erfindung, bei welchem das zu erfassende
Element im Innenlaufringsegment vorgesehen ist, kann die Bearbeitung
vereinfacht werden, weil bei der Ausbildung des zu erfassenden Elements
das Innenlaufringsegment verglichen zur Achsnabe relativ klein ist.
Es soll jedoch bemerkt werden, dass bei einer Verwendung von Dichtelementen
zum Abdichten entgegengesetzter Enden sowohl des Außen- als
auch des Innenelements das oben genannte zu erfassende Element entweder
innerhalb des beim Abdichten der entgegengesetzten Enden durch die
jeweiligen Dichtelemente ausgebildeten Zwischenraums oder außerhalb
dieses abgedichteten Zwischenraums angeordnet werden kann.
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Bei
einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung
kann die Sensor-enthaltende Radträger-Lager-Anord nung ein Übertragungsmittel
zum drahtlosen Übertragen
eines vom Lastsensor erfassten Kraftsignals enthalten. Durch Verwenden
des drahtlosen Übertragungsmittels
kann auf jegliche Verdrahtung zwischen einer im Fahrzeugaufbau vorgesehenen
Steuervorrichtung zum Empfangen des erfassten Kraftsignals und der Krafterfassungseinheit
verzichtet werden, wodurch das Verdrahtungssystem vorteilhafterweise
vereinfacht werden kann.
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Bei
einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung
kann die Radträger-Lager-Anordnung
zusätzlich
einen Rotationssensor und/oder einen Temperatursensor enthalten.
In einem solchen Fall können
nicht nur die auf eine Welle wirkende Last, sondern auch die Rotationsgeschwindigkeit
und die Temperatur der Radträger-Lager-Anordnung
erfasst werden, und deshalb kann das Fahrzeugverhalten komplex gesteuert
oder eine Warnung bei einer Unregelmäßigkeit erzeugt werden. Weil
diese Mehrzahl an Erfassungsfunktionen in der einzelnen Lageranordnung
vorgesehen ist, kann der zum Aufnehmen einer Mehrzahl von Sensorarten erforderliche
Platz vorteilhafterweise minimiert und außerdem der Einbau dieser Sensoren
vereinfacht werden.
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Beim
Gebrauch der vorliegenden Erfindung kann das vom Lastsensor erhaltene
Lastsignal für eine
Verhaltenssteuerung des Fahrzeugaufbaus verwendet werden. Das von
der Krafterfassungseinheit erhaltene Lastsignal gibt eine Änderung
des Verhaltens des Fahrzeugaufbaus genau wieder, und deshalb ist
bei einer Verwendung dieses Lastsignals eine präzise Fahrzeugverhaltenssteuerung
effektiv möglich.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Die
vorliegende Erfindung wird durch die folgende Beschreibung bevorzugter
Ausgestaltungen in Kombination mit den an liegenden Zeichnungen noch klarer
verständlich.
Jedoch dienen die Ausgestaltungen und Zeichnungen nur zum Zwecke
der Darstellung und Erläuterung
und beschränken
den Umfang der vorliegenden Erfindung in keinster Weise, wobei der
Umfang durch die anhängenden
Patentansprüche
bestimmt ist. In den anliegenden Zeichnungen bezeichnen gleiche
Bezugszeichen durchwegs gleiche Teile der mehreren Ansichten und:
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1 ist
eine Teillängsschnittansicht
einer Radträger-Lager-Anordnung mit
einem darin eingebauten Lastsensor gemäß einer ersten bevorzugten Ausgestaltung
der vorliegenden Erfindung und zeigt die Struktur zum rotierbaren
Tragen eines Fahrzeug-Antriebsrads;
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2 ist
eine vergrößerte Teillängsschnittansicht
und zeigt die Radträger-Lager-Anordnung
mit einem darin eingebauten Lastsensor;
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3 ist
eine Teilschnittansicht und zeigt vergrößert ein zu erfassendes Element,
welches bei der Radträger-Lager-Anordnung mit dem
darin eingebauten Lastsensor verwendet wird;
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4A ist
eine Querschnittsansicht längs der
Linie IV-IV in 3;
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4B ist
eine Querschnittsansicht längs der
Linie IV-IV in 3 und zeigt eine abgewandelte Form
des zu erfassenden Elements;
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5A ist
eine Schnittansicht und zeigt zwei gegenüberliegend dem zu erfassenden
Element angeordnete Spulen;
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5B ist
eine Schnittansicht und zeigt vier gegenüberliegend dem zu erfassenden
Element angeordnete Spulen;
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6A ist
eine Schnittansicht und zeigt Krafterfassungselemente;
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6B ist
eine Teillängsschnittansicht
und zeigt eines der Krafterfassungselemente;
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7 ist
ein Blockschaltdiagramm und zeigt einen elektronischen Verarbeitungsschaltkreis;
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8 ist
ein Blockschaltdiagramm und zeigt eine abgewandelte Form des elektronischen
Verarbeitungsschaltkreises;
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9 ist
eine Längsschnittansicht
der Radträger-Lager-Anordnung mit dem
darin eingebauten Lastsensor nach einer zweiten bevorzugten Ausgestaltung
der vorliegenden Erfindung; und
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10 ist
eine Längsschnittansicht
der Radträger-Lager-Anordnung mit dem
darin eingebauten Lastsensor gemäß einer
dritten bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung.
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BESTE AUSFÜHRUNGSFORM
DER ERFINDUNG
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Besonders
mit Bezug zu 1 bis 8 wird nun
eine Radträger-Lager-Anordnung mit
einem darin eingebauten Lastsensor nach einer ersten bevorzugten
Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die Radträger-Lager-Anordnung
gemäß dieser
ersten Ausgestaltung repräsentiert
ein Modell der dritten Generation mit einer rotierbaren inneren
Lauffläche
und ist zum rotierbaren Tragen eines Fahrzeug-Antriebsrads ausgeführt und
konfiguriert.
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Die
in 2, auf welche zuerst Bezug genommen wird, gezeigte
Radträger-Lager-Anordnung enthält ein im
Allgemeinen röh renförmiges Außenelement 1 mit
einer inneren Umfangsfläche,
in welcher eine Mehrzahl von Laufflächenrillen 4, beispielsweise zwei,
ausgebildet sind, ein im Allgemeinen röhrenförmiges im Außenelement 1 angeordnetes
Innenelement 2 mit einer Außenumfangsfläche, in
welcher auf die jeweiligen Laufflächenrillen 4 ausgerichtete
Laufflächenrillen 5 ausgebildet
sind, wobei zwischen diesem und dem Außenelement 1 ein Ringlagerzwischenraum
eingegrenzt ist, und Doppelreihen von Wälzkörpern 3, welche rollbar
zwischen den Laufflächenrillen 4 im
Außenelement 1 und
den Laufflächenrillen 5 im
Innenelement 2 liegen. Die dargestellte Radträger-Lager-Anordnung
ist ein doppelreihiges Ring-Schrägkugellager,
bei welchem die Laufflächenrillen 4 und 5 einen
im Allgemeinen bogenförmigen
Querschnitt zeigen und deren Kontaktwinkel mit einer Rücken-an-Rücken-Beziehung
ausgebildet sind. Die Wälzkörper 3 einer
jeden Reihe sind kugelförmig
und werden von einem Kugelkäfig 6 gehalten.
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Das
Außenelement 1 dient
als stationäres oder
nicht rotierbares Element und hat einen integriert ausgebildeten,
sich radial nach außen
erstreckenden Fahrzeugaufbauanschlussflansch 1a. Der Fahrzeugaufbauanschlussflansch 1a ist
an einem Achsschenkel 14 befestigt und an einem (nicht
gezeigten) Fahrzeugfahrgestell oder einem Fahrzeugaufbau mittels
einer Mehrzahl von umlaufend beabstandeten Schraubenbolzen 19 montiert.
Genauer hat der Fahrzeugaufbauanschlussflansch 1a Schraubenbolzen-Einsetzlöcher 21 mit
einem Innengewinde, in welche die entsprechenden durch im Achsschenkel 14 definierte
Durchgangslöcher
durchgehenden Schraubenbolzen 19 fest eingeschraubt werden,
um dadurch das Außenelement 1 fest
mit dem Achsschenkel 14 zu verbinden. Es muss jedoch bemerkt
werden, dass anstelle der Schraubenbolzen-Einsetzlöcher 21 mit
einem Innengewinde, die Schraubenbolzen-Einsetzlöcher 21 reine Durchgangslöcher zum
Aufnehmen der entsprechenden Schraubenbolzen 19 sein können, so
dass die durch die Durchgangslöcher im
Achsschenkel 14 und den Fahrzeugaufbauanschlussflansch 1a durchgehenden
Schraubenbolzen 19 mit jeweiligen (nicht gezeigten) Muttern
befestigt werden können.
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Das
Innenelement 2 dient als ein rotierbares Element und ist
aus einer Achsnabe 2A mit einem integrierten sich radial
nach außen
erstreckenden Radmontageflansch 2a und einem separaten
Innenlaufringsegment 2B zusammengesetzt, welches auf einem
inneren Ende der Achsnabe 2A fest montiert ist. Die wie
im Innenelement 2 definierten, gezeigten und beschriebenen
Laufflächenrillen 5 sind
in der Praxis in einer Außenumfangsfläche der
Achsnabe 2A bzw. einer Außenumfangsfläche des
Innenlaufringsegments 2B ausgebildet.
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Wie
in 1 am besten zu sehen ist, hat die Achsnabe 2A eine
darin definierte Bohrung und ist mit einem Gleichlaufgelenk 15 verbunden,
wobei ein Außenlaufring 15a des
Gelenks 15 gemeinsam rotierbar in die Axialbohrung eingesetzt
ist. Genauer ist der Außenlaufring 15a des
Gleichlaufgelenks 15 integriert mit einem Achsstummel 16 ausgebildet,
welcher durch die Axialbohrung der Achsnabe 2A gesteckt
und dann mit einer Mutter befestigt wird, um dadurch die Achsnabe 2A fest
mit dem Außenlaufring 15a des
Gleichlaufgelenks 15 zu verbinden. Um die Achsnabe 2A auf
dem Achsstummel 16 des Gelenk-Außenlaufrings 15a zu
befestigen, sind umlaufend in den Achsstummel Axialrillen oder Keilverzahnungen 16 und
passende Rillen in die Achsnabe 2A geschnitten, um es dadurch
zu ermöglichen,
dass die Achsnabe 2A und daher das Innenelement 2 zusammen
mit dem Gelenk-Außenlaufring 15a rotieren.
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Der
Radmontageflansch 2a befindet sich an einem äußeren Ende
des Innenelements 2, und ein Fahrzeugrad 18 ist
am Radmontageflansch 2a mittels einer Mehrzahl von Schraubenbolzen 20 befestigt,
wobei zwischen dem Radmontageflansch 2a und dem Fahrzeugrad 18 eine
Bremsscheibe 17 angeordnet ist, wie am besten in 1 zu
sehen ist. Das Innenlaufringsegment 2B, welches einen Teil
des Innenelements 2 bildet, ist auf dem inneren Ende der Achsnabe 2A montiert
und ist am äußersten
Ende der Achsnabe 2A, welches gebördelt oder radial nach außen erhöht ist,
auf dem inneren Ende der Achsnabe 2A fixiert.
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Die
entgegengesetzten äußeren und
inneren offenen Enden des zwischen dem Außenelement 1 und dem
Innenelement 2 eingegrenzten Radlagerzwischenraums sind
durch jeweilige Kontaktdichtelemente 7 und 8,
welche in 2 am besten zu sehen sind, abgedichtet,
wobei die Elemente 7 und 8 jeweilige Dichtelemente
bilden.
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Wie
in 2 gezeigt ist, ist in dem zwischen dem Außenelement 1 und
dem Innenelement 2 eingegrenzten Ringlagerzwischenraum
ein Lastsensor 9 aufgenommen, welcher im Wesentlichen zwischen den äußeren Laufflächenrillen 4 und 5 und
den inneren Laufflächenrillen 4 und 5,
d. h. zwischen der äußeren und
inneren Reihe der Wälzkörper 3,
angeordnet ist. Dieser Lastsensor 9 ist aus einem zu erfassenden
Element 2b und zumindest einer Krafterfassungseinheit 22 zum
Erfassen einer Änderung
einer magnetischen Spannung des zu erfassenden Elements 2b zusammengesetzt.
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Das
zu erfassende Element 2b enthält ein magnetostriktives Element 2b,
welches mittels eines eine magnetostriktive Charakteristik verleihenden Prozesses
in einem zylindrischen Oberflächenbereich
der Außenumfangsfläche des
Innenelements 2, insbesondere der Achsnabe 2A,
ausgebildet ist, und welches zwischen den Laufflächenrillen 5 und 5 und auf
einer inneren Seite der in der Achsnabe 2A definierten
Laufflächenrille 5 angeordnet
ist. Während
als Material für
die Achsnabe 2A im Allgemeinen ein Formstahl, wie z. B.
ein unlegierter Stahl, verwendet wird, wird zumindest im zylindrischen
Oberflächenbereich
der Außenumfangsfläche der
Achsnabe 2A eine Fe-Al- Legierung
ausgebildet, indem Aluminium (Al) eindiffundiert wird, so dass das
zylindrische Oberflächengebiet
der Außenumfangsfläche der Achsnabe 2A eine
verbesserte magnetostriktive Charakteristik aufweisen kann. Das
zu erfassende Element 2b kann leicht erhalten werden, indem
dieser zylindrische Oberflächenbereich
der Außenumfangsfläche der
Achsnabe 2A zur Ausbildung der Fe-Al-Legierung durch Eindiffundieren
von Aluminium legiert wird. Jedoch kann dieses zu erfassende Element 2b auch
erhalten werden, indem nach Legieren der gesamten Außenumfangsfläche der
Achsnabe 2A zur Ausbildung der Fe-Al-Legierung ein überflüssiger Abschnitt
der gesamten Außenumfangsfläche der
Achsnabe 2A abgeschliffen wird, um einen Teil der in diesem überflüssigen Teil
ausgebildeten Fe-Al-Legierung zu entfernen.
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Bei
einem Verfahren zum Eindiffundieren von Aluminium in eine metallische
Oberfläche
kann das Eindiffundieren ausgeführt
werden, indem ein die Achsnabe 2A und ein Aluminiumpulver
enthaltendes Gefäßes auf
eine Temperatur von ungefähr
900°C aufgeheizt
wird. Abhängig
vom verwendeten Verfahren und der Dauer der Diffusion kann die Eindringtiefe
von Aluminium eingestellt werden, welche bei der Fertigung im Bereich
zwischen einigen 10 bis 100 μm liegt.
Die Diffusion von Aluminium wird in einer solchen Art und Weise
ausgeführt,
dass die Konzentration von Aluminium im Formstahl, welcher eine
Matrix der Achsnabe 2A ausbildet, mit zunehmender Tiefe allmählich abnimmt.
Deshalb kann die Fe-Al-Legierung in der magnetostriktiven Diffusionsschicht
mit einer guten magnetostriktiven Charakteristik erhalten werden,
ohne dass die mechanische Festigkeit der Achsnabe 2A zu
verringert wird.
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Speziell,
wenn das Aluminium in eine Oberfläche des zylindrischen Oberflächenbereichs
der Achsnabe 2A bei einer Hochtemperaturatmosphäre eindiffundiert
wird, so dass das Aluminium ausgehend von der Oberfläche in einer
Gradientenkonzentration verteilt werden kann, ist es möglich, im
Stahlmaterial, welches eine Matrix der Achsnabe 2A bildet,
eine Aluminiumdiffusionsschicht zu bilden, in welcher die Konzentration
des eindiffundierten Aluminiums einen Gradienten darstellt, welcher
von der Außenumfangsfläche der
Achsnabe 2A in einer radialen Richtung nach innen langsam
abnimmt. Die Diffusionsschicht mit einer solchen Gradientenkonzentration
an Aluminium ist als eine homogene Legierungsschicht ohne Poren,
wie sie z. B. bei einer Sprüh-Überzugbeschichtung
gefunden werden, ausgebildet und das Auftreten einer sich ansonsten
aus einer Ermüdung
ergebenden frühen
Rissbildung kann beachtlich unterdrückt werden. Selbst bei einer Wärmebehandlung
tritt keine Rissbildung auf.
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Falls
es sich um ein aus einem vollen Material einer Fe-Al-Legierung gefertigtes
magnetostriktives Material handelt, ist dieses so brüchig, dass
die Verarbeitungsfähigkeit
verringert sein kann. Mit der oben beschriebenen Diffusionsbehandlung
ist die Verarbeitungsfähigkeit
jedoch ähnlich
zu der von Standardstahlmaterial und die Produktivität kann beachtlich
verbessert werden, wenn die Aluminiumdiffusion nach Beendigung einer
mechanischen Bearbeitung der Achsnabe 2A ausgeführt wird.
Aus diesem Grund können
geringe Kosten erreicht werden.
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Der
Oberflächenbereich,
welcher die Laufflächenrille 5 und
den zylindrischen Oberflächenbereich 2b (das
zu erfassende Element) der Achsnabe 2A enthält und welcher
zur Ausbildung der Fe-Al-Legierung bearbeitet wurde, kann härtebehandelt
und anschließend
zur Erhöhung
der Restspannung verfestigungsgestrahlt werden.
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Außerdem kann
das die Al-Diffusionsschicht bildende zu erfassende Element 2b eine
sich umlaufend erstreckende Rille 2c enthalten, welche
an der Grenze zwischen der Al-Diffusions schicht und jeder Nichtdiffusionsschicht
auf jeweiligen Seiten der Al-Diffusionsschicht definiert ist, wie
in 3 gezeigt ist. 4A und 4B zeigen
verschiedene Beispiele des zu erfassenden Elements 2b in
einer Querschnittsdarstellung längs
der Linie IV-IV in 3. Speziell hat das im Beispiel
der 4A gezeigte zu erfassende Element 2b eine
Konfiguration, bei welcher das Aluminium in den gesamten zylindrischen
Oberflächenbereich
der Außenumfangsfläche der
Achsnabe 2A eindiffundiert ist. Alternativ kann, wie in 4B gezeigt
ist, zur Ausbildung des zu erfassenden Bereichs 2b in diesen
zylindrischen Oberflächenbereich
der Außenumfangsfläche der
Achsnabe 2A Aluminium eindiffundiert werden, nachdem darin
eine Mehrzahl axial aneinander grenzender Rillen 2d ausgebildet
worden sind.
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Falls
die axial aneinander grenzenden Rillen 2d im zylindrischen
Oberflächenbereich
der Außenumfangsfläche der
Achsnabe 2A ausgebildet sind, wie in 4B gezeigt
ist, kann die Empfindlichkeit erhöht werden, weil die Richtung
elektromagnetischer Spannungen, welche infolge einer darin wirkenden Axiallast
erzeugt werden, auf eine axiale Richtung konzentriert werden können. Die
axial aneinander grenzenden Rillen 2d können unter Verwendung entweder
eines beliebigen bekannten Schleifprozesses oder eines beliebigen
bekannten Rändelprozesses ausgebildet
werden und können
eine Tiefe haben, welche vorzugsweise im Bereich von 0,1 bis 0,5
mm liegt.
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Die
Struktur der Krafterfassungseinheit 22 wird jetzt mit besonderer
Bezugnahme zu 5 beschrieben. Bei einem
in 5A gezeigten Beispiel enthält die Krafterfassungseinheit 22 zwei
Krafterfassungselemente, welche radial außerhalb und in der Nähe des Innenelements 2 an
jeweiligen oberen und unteren Stellen angeordnet sind, in einer
vertikalen Richtung senkrecht zur Längsachse des Innenelements 2,
insbesondere der Achsnabe 2A, liegen und voneinander bezüglich der
Längsachse des
Innenelements 2 um 180° beabstandet
sind. Diese beiden Krafterfassungselemente haben die Form von spulenartigen
Windungen 24a und 24b, welche an den jeweiligen
oberen und unteren Stellen gegenüberstehend
dem zu erfassenden Element 2b, welches die Form des auf
diesem zylindrischen Oberflächenbereich
der Außenumfangsfläche der
Achsnabe 2A ausgebildeten magnetostriktiven Elements hat,
gehalten werden, um eine Änderung
einer magnetischen Spannung zu erfassen. Falls daher eine vertikal
wirkendes Biegemomentlast, durch welches das Fahrzeugrad 18 gewöhnlich geneigt
wird, auf das Innenelement 2 wirkt, wirkt eine Zugkraft
(oder eine Druckkraft) auf das an der oberen Stelle gehaltene obere
zu erfassende Element 2b und andererseits wirkt eine Druckkraft
(oder Zugkraft) auf das untere zu erfassende Element 2b.
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Jeweilige
magnetische Widerstände
dieser spulenartigen Windungen 24a und 24b ändern sich
in Abhängigkeit
von der Zugkraft bzw. der Druckkraft, welche jeweils auf das obere
bzw. das untere zu erfassende Element 2b wirkt, und der
Betrag einer solchen Änderung
zeigt die auf das Fahrzeugrad 18 wirkende Biegemomentlast
an. Speziell, falls der Unterschied zwischen den jeweiligen magnetischen
Widerständen
der oberen und unteren spulenartigen Windung 24a und 24b berechnet
wird, kann die auf die Achsnabe 2A vertikal wirkende Biegelast
erfasst werden. Falls andererseits die Summe der jeweiligen magnetischen
Widerstände
der oberen und unteren spulenartigen Windung 24a und 24b berechnet
wird, kann die auf die Achsnabe 2A axial wirkende Last
erfasst werden.
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Bei
einem in 5B gezeigten alternativen Beispiel
werden bei der in 5B gezeigten und bezüglich 5 beschriebenen Anordnung zusätzlich zwei
Krafterfassungselementen verwendet. Diese beiden zusätzlichen
Krafterfassungselemente sind in einer ähnlichen Art und Weise radial
außerhalb
und in der Nähe
des Innenelements 2 angeordnet, jedoch an jeweiligen rechten
und linken Stellen, welche in einer horizontalen Richtung senkrecht
zur Längsachse des
Innenelements 2 liegen und bezüglich der Längsachse des Innenelements 2 voneinander
um 180° beabstandet
sind. Die rechten und linken Krafterfassungselemente haben gleichermaßen die
Form von spulenartigen Windungen 24c bzw. 24d.
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Mit
der Krafterfassungseinheit 22 mit der in 5B gezeigten
und bezüglich 5B beschriebenen
Struktur kann nicht nur die vertikal wirkende Biegelast mit den
oberen und unteren spulenartigen Windungen 24a und 24b erfasst
werden, sondern es kann auch die horizontal wirkende Biegelast mit
den rechten und linken spulenartigen Windungen 24c und 24d erfasst
werden. Bei der Krafterfassungseinheit 22, bei welcher
die vier spulenartigen Windungen 24a bis 24d bezüglich des
Innenelements 2 an der oberen, unteren, rechten und linken
Stelle verwendet werden, kann die auf die Achsnabe 2A axial
wirkende Last durch die Summe von Änderungen der jeweils von den
vier spulenartigen Windungen 24a bis 24d erfassten
magnetischen Widerstände
angegeben werden.
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Die
Einzelheiten der in 5B gezeigten und bezüglich 5B beschriebenen
Krafterfassungseinheit 22 sind am besten in 6 zu sehen. Wie darin gezeigt ist, enthält die Krafterfassungseinheit 22 einen
aus einem Harz hergestellten Spulenkörper 25, welcher an
einem äußeren Umfang
der Achsnabe 2A koaxial zur Achsnabe 2A angeordnet ist.
Dieser Spulenkörper 25 hat
umlaufend äquidistant
beabstandete radiale Vorsprünge 25a,
welche radial nach außen
vorstehen, wobei zwei in der vertikalen Richtung senkrecht zur Längsachse
des Innenelements 2 liegen und die anderen beiden in der
horizontalen Richtung senkrecht zur Längsachse des Innenelements 2 liegen.
Die vorangehend genannten Windungen 24a bis 24d sind
jeweils um diese radialen Vorsprünge 25a gewickelt.
Der Spulenkörper 25, welcher
die um die jeweiligen radialen Vorsprünge 25a ge wickelten
spulenartigen Windungen 24a bis 24d trägt, ist
mit einem im Allgemeinen im Querschnitt U-förmig konfigurierten ringförmigen Joch bzw.
Bügel 26 bedeckt,
welcher aus einem magnetischen Material hergestellt ist und sich
von einer Seite zur gegenüberliegenden
Seite über
einen Außenumfang
erstreckt, wobei in das Joch 26 anschließend ein Kunstharz
gegossen wird. Das Joch 26 ist aus einem im Allgemeinen
L-Profil-förmigen rechten
Jochelement 26A und einem im Allgemeinen L-Profil-förmigen linken
Jochelement 26B hergestellt und der Spulenkörper 25 liegt
im Wesentlichen zwischen dem rechten und linken Jochelement 26A und 26B,
so dass das Joch 26 den Spulenkörper 25 bedeckt.
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Die
Krafterfassungseinheit 22 der oben beschriebenen Struktur
ist in das Außenelement 1 pressgepasst,
so dass diese an einer Stelle zwischen den Laufflächenrillen 4 sitzt
und auf das im Außenumfangsbereich
der Achsnabe 2A definierte zu erfassende Element 2b ausgerichtet
ist. Zu diesem Zeitpunkt hat die innere Umfangsfläche des
Jochs 26 einen vorgegebenen Abstand vom zu erfassenden Element 2b auf
der Achsnabe 2A. Ein Ausgang der Krafterfassungseinheit 22,
welche radial innen am Außenelement 1 angeordnet
ist, ist mittels eines Verbindungskabels 35, wie in 2 gezeigt
ist, zur Außenseite
des Außenelements 1 geführt.
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7 zeigt
ein Beispiel eines Verarbeitungsschaltkreises 12 zum Verarbeiten
eines von der Krafterfassungseinheit 22 ausgegebenen Erfassungssignals.
Dieser Verarbeitungsschaltkreis 12 ist verwendbar bei und
betreibbar mit der Krafterfassungseinheit 22, deren Struktur
die in 5A gezeigten oberen und unteren
spulenartigen Windungen 24a und 24b aufweist,
und wird zur Erfassung der vertikal wirkenden Biegelast und der
axial wirkenden Last verwendet.
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Der
Verarbeitungsschaltkreis 12 enthält eine erste aus einer spulenartigen
Windung 24a und einem Widerstand R1 zusammengesetzte erste
Reihenschaltung 32, eine aus der spulenartigen Windung 24b und
einem Widerstand R2 zusammengesetzte zweite Reihenschaltung 33,
welche parallel zur ersten Reihenschaltung 32 geschaltet
ist, und einen Oszillator 27 zum Versorgen der ersten und zweiten
Reihenschaltung 32 und 33 mit einer Wechselstromspannung
mit einigen 10 kHz, wobei besonders auf 7 verwiesen
wird. Eine über
die erste spulenartige Windung 24a abfallende Teilspannung wird
mit mittels eines Gleichrichters 28 und eines Tiefpassfilters 29 in
eine Gleichstromspannung umgewandelt, welche anschließend einem
ersten Eingangsanschluss eines Differenzverstärkers 30 zugeführt wird.
Außerdem
wird eine über
die zweite spulenartige Windung 24b abfallende Teilspannung
mittels eines Gleichrichters 28 und eines Tiefpassfilters 29 in
eine Gleichstromspannung umgewandelt, welche nachfolgend einem zweiten
Eingangsanschluss des Differenzverstärkers 30 zugeführt wird.
Der Differenzverstärker 30 gibt
ein Signal aus, welches den Unterschied zwischen diesen beiden zugeführten Spannungen
von der ersten und zweiten Reihenschaltung 32 und 33 anzeigt.
Eine Ausgabe des Differenzverstärkers 30 zeigt
eine Neigungskomponente der Last an, d. h. der vertikal auf die
Achsnabe 2A (in die Biegerichtung) wirkenden Last. Die
beiden oben genannten zugeführten
Spannungen werden über
jeweilige Widerstände
R5 und R6 einem Addierer 31 zugeführt und folglich von diesem
addiert. Eine Summenausgabe des Addierers 31 zeigt einen
Betrag der Last an, d. h. der in einer axialen Richtung auf die
Achsnabe 2A wirkenden Last. Daher können durch Hinzufügen der
Information des Addierers sowohl der Betrag der Biegelast einschließlich der
Biegerichtung als auch die axial wirkende Last genau erfasst werden.
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Diese
Ausgaben können
auf einer Schaltungsplatte verarbeitet werden, welche entweder in einem
von der Radträger-Lager-An ordnung
entfernten Abschnitt des Fahrzeugaufbaus vorgesehen ist oder am
Fahrzeugaufbauanschlussflansch 1a befestigt ist, welcher
fest mit dem Achsschenkel 14 verbunden ist. Falls die Schaltungsplatte
am Fahrzeugaufbauanschlussflansch 1a befestigt ist, kann
eine mit einer solchen Schaltungsplatte verarbeitete Information über die
Last drahtlos zu einem am Fahrzeugaufbau montierten Empfangsmittel
mittels eines in 1 gezeigten Übertragungsmittels 34 übertragen werden.
In einem solchen Fall kann eine Zufuhr von elektrischer Energie
zur Schaltungsplatte ebenfalls drahtlos erfolgen.
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8 zeigt
ein anderes Beispiel des Verarbeitungsschaltkreises zum Verarbeiten
eines von der Krafterfassungseinheit 22 ausgegebenen Erfassungssignals.
Dieser Verarbeitungsschaltkreis 12A ist verwendbar bei
und betreibbar mit der Krafterfassungseinheit 22, deren
Struktur die in 5B gezeigte obere, untere, rechte
und linke spulenartige Windung 24a, 24b, 24c und 24d enthält, und
wird zur Erfassung der vertikal und horizontal wirkenden Biegelasten
und der axial wirkenden Last verwendet.
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Die
von diesem Verarbeitungsschaltkreis 12A durchgeführte Erfassung
der horizontal wirkenden Last wird im Wesentlichen ähnlich wie
beim Verarbeitungsschaltkreis 12 ausgeführt, welcher in 7 gezeigt
und mit Bezug zu 7 beschrieben ist. Falls jeweilige
Signale der vier spulenartigen Windungen 24a bis 24d,
welche die entsprechenden Tiefpassfilter 29 durchlaufen
haben, über
zugehörige Widerstände R5,
R6, R7 und R8 einem Eingabeanschluss des Addierers 31 zugeführt werden,
um die axial wirkende Last zu erfassen, kann außerdem die auf die Achsnabe 2A axial
wirkende Last erfasst werden. In diesem Fall können durch Hinzunahme der Information
des Addierers sowohl der Betrag der Biegelast einschließlich der
Biegerichtung als auch die axial wirkende Last erfasst werden.
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Weil
bei dieser Radträger-Lager-Anordnung der
Lastsensor 9 in dem zwischen den Laufflächenrillen 4 und 5 für die Doppelreihe
der Wälzkörper 3 eingegrenzten
Raum angeordnet ist, kann der Lastsensor 9, wie vorstehend
beschrieben wurde, problemlos und übersichtlich am Kraftfahrzeug
montiert werden. Außerdem,
weil sich die Ausgabe des Lastsensors 9 ändert, wenn
die Biegelast oder die Last in Form der Druckkraft oder Zugkraft
auf die Achsnabe 2A wirkt, kann die Änderung der auf das Fahrzeugrad 18 wirkenden
Last erfasst werden. Folglich, wenn das Kraftfahrzeugaufhängungssystem
im Voraus gesteuert wird, indem beispielsweise die Änderung
der Ausgabe des Lastsensors 9 als Information ermittelt wird,
kann das Verhalten des Kraftfahrzeugs als solches gesteuert werden.
Z. B. kann ein Schlingern bei einer Kurvenfahrt, das Bremstauchen
beim Bremsen, eine sich durch eine ungleichmäßige Verteilung von Nutzlasten
ergebende Absenkung des Fahrzeugniveaus usw. vermieden werden.
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Außerdem,
weil der oben genannte Lastsensor 9 mit dem Lasterfassungselement
zusammenwirkt, dessen elektrische Charakteristika in Abhängigkeit
von der ausgeübten
Last variieren, wobei das Element in Form der Fe-Al-legierten Schicht
verwendet wird, welche einen beachtlichen magnetostriktiven Effekt
zeigt, kann nicht nur eine hochgenaue Erfassung der auf die Achsnabe 2A wirkenden
Last einfach erreicht werden, sondern es kann auch der Signalverarbeitungsschaltkreis 12 oder 12A zum
Verarbeiten des erfassten Lastsignals einfach zusammengebaut werden,
was in 7 bzw. 8 gezeigt ist.
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Obwohl
die Fe-Al-Legierung, welche einen hohen magnetostriktiven Effekt
zeigt, im Allgemeinen brüchig
ist, wird angenommen, dass die Bildung der Fe-Al-Legierung auf einem
Abschnitt der Oberfläche des
Formstahls durch Verwendung der Aluminiumdiffusionstechnik zu keiner
wesentlichen Verringerung der Fe stigkeit und daher zu einer mechanischen
Festigkeit führt,
welche mit derjenigen vom Formstahl vergleichbar ist.
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Außerdem,
obwohl bei der vorhergehenden Ausgestaltung gezeigt und beschrieben
wurde, dass das erfasste Lastsignal des Lastsensors 9 über das Verbindungskabel 35 übertragen
wird, kann ein (in 1 und 2 durch
die gestrichelte Linie gezeigtes) Übertragungsmittel 34 verwendet
werden, so dass das erfasste Lastsignal drahtlos übertragen werden
kann. In einem solchen Fall kann auf die Verwendung des Verbindungskabels 35 oder
einer beliebigen anderen Verdrahtung zwischen dem Lastsensor 9 und
einer das Lastsignal empfangenden Steuereinrichtung auf der Seite
der Kraftfahrzeugstruktur vorteilhafterweise verzichtet werden,
und der Lastsensor 9 kann problemlos und übersichtlich
eingebaut werden.
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Die
Radträger-Lager-Anordnung
gemäß einer
zweiten bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist
in 9 gezeigt. Diese in 9 gezeigte
Radträger-Lager-Anordnung
ist größtenteils ähnlich zu
der im Zusammenhang mit der ersten Ausgestaltung der vorliegenden
Erfindung in 1 bis 8 gezeigten
und diesbezüglich
beschriebenen, unterscheidet sich von dieser jedoch darin, dass
anstelle des zu erfassenden Elements 2b in Form des magnetostriktiven
Elements, welches auf diesem bestimmten Oberflächenbereich der Umfangsfläche der Achsnabe 2A der
vorher beschriebenen ersten Ausgestaltung ausgebildet ist, das zu
erfassende Element 2b in einem zylindrischen Oberflächenbereich einer
Außenumfangsfläche des
Innenlaufringsegments 2B ausgebildet ist, speziell zwischen
einem äußeren Ende
davon und der Laufflächenrille 5.
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Andere
Strukturmerkmale der Radträger-Lager-Anordnung
gemäß der zweiten
Ausgestaltung sind ähnlich
zu denen der Radträger-Lager-Anordnung
gemäß der vorher
beschriebenen ersten Ausgestaltung, und deswegen werden Einzelheiten
aus Gründen
der Kürze
nicht wiederholt.
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Bei
der oben beschriebenen zweiten Ausgestaltung kann die Aluminiumdiffusionsbehandlung zum
Ausbilden des zu erfassenden Elements 2b im Innenlaufringsegment 2B vorteilhafterweise
vereinfacht werden, weil das Innenlaufringsegment 2B verglichen
mit der Achsnabe 2A relativ klein ist.
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10 zeigt
die Radträger-Lager-Anordnung
gemäß einer
dritten bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung. Diese
in 10 gezeigte Radträger-Lager-Anordnung ist größtenteils ähnlich zu
der im Zusammenhang mit der ersten Ausgestaltung der vorliegenden
Erfindung in 1 bis 8 gezeigten
und diesbezüglich
beschriebenen, unterscheidet sich von dieser jedoch darin, dass
ein Durchmesser eines zylindrischen Montagebereichs 2e der
Achsnabe 2A, in welchem das Innenlaufringsegment 2B montiert
ist, relativ zur Laufflächenrille 5 ein
Untermaß aufweist
und sich über
den axialen Bereich, in welchem das Innenlaufringsegment 2B sitzt, ein
Stück in
Richtung der äußeren Seite
erstreckt, und dass auf diesen sich in Richtung der äußeren Seite
erstreckenden Abschnitt des zylindrischen Montagebereichs 2e der
Achsnabe 2A ein ringförmiges
magnetostriktives Element 23 pressgepasst ist. Das ringförmige magnetostriktive
Element 23 weist das zu erfassende Element 2b auf,
welches in Form der Aluminiumdiffusionsschicht auf einer Oberflächenschicht
davon gebildet ist. Es soll jedoch bemerkt werden, dass das magnetostriktive
Element 23 mittels Laserschweißen auf der Achsnabe 2B an
der Schnittstelle zwischen diesem und der Achsnabe 2A befestigt
werden kann.
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Bei
der dritten Ausgestaltung braucht das zu erfassende Element 2b nicht
direkt in der Achsnabe 2A oder dem Innenlaufringsegment 2B ausgebildet werden,
und deshalb kann die Bear beitung der Achsnabe 2A oder des
Innenlaufringsegments 2B vorteilhafterweise vereinfacht
werden.
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Es
soll bemerkt werden, dass das zu erfassende Element 2b in
Form der Aluminiumdiffusionsschicht bei jeder der in 9 bzw. 10 gezeigten und
diesbezüglich
beschriebenen Ausgestaltungen die sich umlaufend erstreckenden Rillen 2c,
wie in 3 gezeigt ist, und/oder die axial aneinander grenzenden
Rillen 2d aufweisen kann.
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Obwohl
es nicht gezeigt ist, kann bei jeder der vorhergehenden ersten bis
dritten Ausgestaltung ein Rotationssensor und/oder ein Temperatursensor in
Kombination mit dem vorher beschriebenen Lastsensor 9 verwendet
werden. Obwohl jedoch für
jede der ersten bis dritten Ausgestaltung gezeigt und beschrieben
wurde, dass das Innenelement 2 aus der Achsnabe 2A und
dem Innenlaufringsegment 2B zusammengesetzt ist, kann die
vorliegende Erfindung ebenso bei der Radträger-Lager-Anordnung verwendet
werden, bei welcher das Innenelement aus der Achsnabe und einer
Mehrzahl von Innenlaufringsegmenten zusammengesetzt ist, und ebenso
bei der Radträger-Lager-Anordnung
der vierten Generation, bei welcher das Innenelement 2 aus
der Achsnabe und einem Außenlaufringelement
eines Gleichlaufgelenks zusammengesetzt ist.
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Es
soll nochmals bemerkt werden, dass das zu erfassende Element 2b nicht
notwendigerweise im Innenelement 2 vorgesehen sein muss,
und dass das zu erfassende Element 2b in Form des magnetostriktiven
Elements im Außen-
oder Innenelement 1 oder 2 vorgesehen sein kann,
während
die Krafterfassungseinheit 22 zum Erfassen der Änderung
der magnetischen Spannung im zu erfassenden Element 2b im
Innen- bzw. Außenelement 2 bzw. 1 vorgesehen
sein kann. Alternativ können
sowohl das zu erfassende Element 2b und die Krafterfassungseinheit 22 im
Außen- bzw. Innenelement 1 bzw. 2 vorgesehen
sein. Beispielsweise kann das zu erfassende Element eine zu einem
rillenförmigen
Ring ähnliche Querschnittsform
aufweisen, wobei die Krafterfassungseinheit in Form einer Spule
innerhalb des zu erfassenden Elements angeordnet ist. Obwohl bei
jedem der obigen Fälle
das Außen-
bzw. Innenelement 1 bzw. 2 als stationäres Element
dienen kann, und das Innen- bzw. Außenelement 1 bzw. 2 als
ein rotierbares Element dient, ist die Krafterfassungseinheit vorzugsweise
in dem als stationären
Element dienenden Außen-
bzw. Innenelement 1 bzw. 2 zur Vereinfachung der
elektrischen Verdrahtung vorgesehen.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER OFFENBARUNG
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Radträger-Lager-Anordnung
mit einem Lastsensor, bei welcher der Lastsensor zum Erfassen einer
Last auf ein Fahrzeugrad kompakt angeordnet werden kann, enthält ein Außenelement
(1) mit mehreren Laufflächen
(4) in einer inneren Umfangsfläche davon, und ein aus einer
Achsnabe (2A) und einem inneren Laufring (2B)
an einem inneren Ende der Achsnabe (2A) zusammengesetztes
Innenelement (2). Das Innenelement (2) hat in
der Achsnabe (2A) und im inneren Laufring (2B)
Laufflächen
(5), welche den Laufflächen
(4) gegenüberliegen.
Zwischen den Laufflächen
(4) und (5) liegen Reihen von Wälzkörpern zum
rotierbaren Tragen des Fahrzeugrads. Ein zu erfassendes Element
(2b) ist als ein magnetostriktives Element zwischen einem
inneren Ende der Achsnabe (2A) und der Lauffläche (5)
ausgebildet. Eine Krafterfassungseinheit zum Erfassen einer Änderung
einer magnetischen Spannung im zu erfassenden Element (2b)
ist in einem Außenlaufring
vorgesehen.