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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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(Gebiet der Erfindung)
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine mit einem Sensor ausgestattete
Radlagerbaugruppe mit einem darin eingebauten Kraftsensor zum Erfassen einer
auf eine Lagereinheit für ein Fahrzeugrad aufgebrachten
Kraft.
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(Beschreibung des Standes der Technik)
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Zur
sicheren Fahrt eines Kraftfahrzeugs ist in der Technik bislang die
Radlagerbaugruppe wohlbekannt, die mit einem Sensor zum Erfassen
der Drehzahl eines jeden der Fahrzeugräder ausgestattet
ist. Wenngleich die Vorkehrungen für die sichere Fahrt eines
Fahrzeugs im Allgemeinen dadurch getroffen werden, dass die Drehzahl
eines Fahrzeugrads an verschiedenen Stellen erfasst wird, ist die
Drehzahl des Rads allein hierfür nicht ausreichend, und
daher ist es wünschenswert, mit Hilfe weiterer Arten von Sensorsignalen
eine Steuerung zu Sicherheitszwecken zu erreichen.
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Im
Hinblick darauf kann es in Betracht gezogen werden, die Regelung
der Lage des Fahrzeugs anhand einer während der Fahrt eines
Kraftfahrzeugs auf jedes der Räder wirkenden Kraft zu erreichen.
Beispielsweise wirkt während der Kurvenfahrt eine große
Kraft auf die äußeren Räder, während
der Fahrt auf nach rechts und links geneigten Fahrbahnen auf die
Räder auf einer Seite, oder während des Bremsens
auf die Vorderräder, und somit wirkt eine unterschiedliche
Kraft auf die Fahrzeugräder. Sogar bei ungleichmäßiger
Nutzlast werden die auf diese Räder wirkenden Kräfte
im Allgemeinen ungleichmäßig. Wenn die auf die
Räder wirkenden Kräfte nach Bedarf erfasst werden
können, können daher die Aufhängungssysteme
für die Fahrzeugräder im Voraus anhand der Ergebnisse
der Erfassung der Kräfte gesteuert werden, so dass die
Lage des Kraftfahrzeugs während seiner Fahrt geregelt werden
kann (zum Beispiel Verhinderung einer Schlingerbewegung während
der Kurvenfahrt, Verhinderung des Abtauchens der Vorräder
während des Bremsens und Verhinderung des Abtauchens der
Fahrzeugräder aufgrund einer ungleichmäßigen
Nutzlastverteilung). Es steht jedoch kein geeigneter Platz zum Anbringen des
Kraftsensors zum Erfassen der auf das jeweilige Fahrzeugrad wirkenden
Kraft zur Verfügung, und daher ist die Lageregelung über
die Erfassung der Kraft nur schwer zu realisieren.
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Auch
wenn in naher Zukunft die elektronische Lenkung eingeführt
wird und zunehmend das System verwendet wird, bei dem die Radachse
und die Lenkung nicht mehr mechanisch miteinander gekoppelt sind,
müssen Informationen über die Fahrbahn zu dem
von einem Fahrer gehaltenen Lenkrad übertragen werden,
indem eine in Richtung der Radachse wirkende Kraft erfasst wird.
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Um
dem bislang erkannten Bedarf gerecht zu werden, wurde die Radlagerbaugruppe
vorgeschlagen, bei der ein Dehnungssensor an einem Außenring
der Radlagerbaugruppe befestigt ist, so dass die Dehnung erfasst
werden kann. (Siehe zum Beispiel die
Japanische Offenlegungsschrift Nr. 2003-530565 ,
veröffentlicht am 14. Oktober 2003).
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Der
Außenring der Radlagerbaugruppe ist ein Lagerbauteil, in
dem ein Laufring definiert ist, das Festigkeit erfordert und mit
Hilfe komplizierter Fertigungsschritte wie zum Beispiel Drehen,
Wärmebehandlung, Schleifen etc. hergestellt ist. Wenn der Dehnungsmesser
also an dem Außenring befestigt ist, wie in der oben genannten
Patentschrift offenbart, ergeben sich insoweit Probleme, als die
Produktivität niedrig ist und die Herstellungskosten dafür
bei hohem Volumen erhöht sind.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Um
die obige Aufgabe zu lösen, soll die vorliegende Erfindung
eine mit einem Sensor ausgestattete Radlagerbaugruppe bereitstellen,
bei der ein Sensor zum Erfassen einer Kraft fest und sauber in einem
Kraftfahrzeug montiert werden kann, der die auf ein Fahrzeugrad
wirkende Kraft oder dergleichen erfassen kann und in der Massenproduktion
kostengünstig ist.
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Bei
der mit einem Sensor ausgestatteten Radlagerbaugruppe gemäß der
vorliegenden Erfindung handelt es sich um ein Radlager zur drehbaren Lagerung
des Fahrzeugrads in Bezug auf eine Fahrzeugkarosseriestruktur, das
ein äußeres Element aufweist, dessen Innenumfang
mit mehreren Reihen von Laufringen ausgebildet ist, ein inneres
Element, das mit den jeweiligen Laufringen in dem äußeren Element
gegenüberliegenden Laufringen ausgebildet ist, und mehrere
Reihen von Wälzkörpern, die zwischen den jeweiligen
Laufringen in dem äußeren und dem inneren Element
angeordnet sind. Dieses Radlager weist außerdem eine Sensoreinheit
auf, die aus einem Sensorbefestigungselement besteht, in dem Schraubenstecklöcher
definiert sind, die auf jeweilige Fahrzeugkarosseriemontagelöcher
ausgerichtet werden können, die in dem einen von dem äußeren und
dem inneren Element definiert sind, das als feststehendes Element
dient; und mindestens einen Dehnungssensor, der an dem Sensorbefestigungselement
angebracht ist und mit Hilfe von Schrauben, die durch die Fahrzeugkarosseriemontagelöcher
und die Schraubenstecklöcher eingeführt wurden,
fest zwischen dem feststehenden Element und einem Achsschenkel angeordnet
ist, wobei die Sensoreinheit einen Abschnitt besitzt, der eine größere
radiale Abmessung hat als ein in dem feststehenden Element vorgesehener,
mit dem Achsschenkel in Kontakt stehender Flansch.
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Wenn
eine Kraft auf ein rotierendes Element wirkt, wenn das Kraftfahrzeug
zu fahren beginnt, wird das feststehende Element durch die Wälzkörper
verformt, und diese Verformung erzeugt eine Dehnung in der Sensoreinheit.
Der in der Sensoreinheit vorgesehene Dehnungssensor erfasst die
in der Sensoreinheit auftretende Dehnung. Indem zuvor die Beziehung
zwischen der Dehnung und der Kraft über eine Reihe von
Experimenten und/oder Simulationen ermittelt wird, können
die auf das Fahrzeugrad aufgebrachte Kraft und ein Lenkmoment des
Kraftfahrzeugs anhand eines Ausgangs des Dehnungssensors erfasst
werden. Die so erfasste Kraft und das erfasste Lenkmoment können
außerdem bei der Fahrzeugsteuerung eines Kraftfahrzeugs
verwendet werden. Das oben genannte Lenkmoment ist das auf das Fahrzeuglager
wirkende Moment, wenn das Kraftfahrzeug auf einer kurvigen Straße
fährt.
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Die
vorliegende Radlagerbaugruppe ist von einer Konstruktion, bei der
die Sensoreinheit mit dem Sensorbefestigungselement und dem an dem Sensorbefestigungselement
angebrachten Dehnungssensor nach Anordnung zwischen dem feststehenden
Element und dem Achsschenkel durch die Schrauben zum Verbinden des
feststehenden Elements mit dem Achsschenkel befestigt wird, die durch
die Fahrzeugkarosseriemontagelöcher und die Schraubenstecklöcher
eingeführt werden. Demzufolge kann der Sensor zum Erfassen
der Kraft kompakt und problemlos in dem Kraftfahrzeug montiert werden,
ohne dass zusätzliche Befestigungselemente verwendet werden.
Da die Sensoreinheit jenen Abschnitt besitzt, der in radialer Richtung
größer ist als der Flansch in dem feststehenden
Element, wird es durch Positionieren des Dehnungssensors an diesem
Abschnitt möglich, den Dehnungssensor bereitzustellen,
ohne dass dieser das feststehende Element und den Achsschenkel stört.
Da das Sensorbefestigungselement ein einfaches Bauteil ist, das
nach Anordnung zwischen dem feststehenden Element und dem Achsschenkel
montiert wird, ist das Befestigen des Dehnungssensors daran wirksam,
um eine ausgezeichnete Eignung zur Massenproduktion bereitzustellen
und die Kosten zu senken.
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Bei
der vorliegenden Erfindung kann der Dehnungssensor auf einem oberen
oder unteren Abschnitt des Sensorbefestigungselements oder sowohl
auf dem oberen als auch auf dem unteren Abschnitt des Sensorbefestigungselements
angeordnet werden. In diesem Fall kann die auf das Kraftfahrzeug
wirkende Kraft aus einem Ausgang des Dehnungssensors berechnet werden.
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Bei
der vorliegenden Erfindung kann der Dehnungssensor auch an einer
in Bezug auf die Bewegungsrichtung des Kraftfahrzeugs vorn oder
hinten liegenden Stelle des Sensorbefestigungselements oder an beiden
dieser Stellen angeordnet werden. In diesem Fall kann das Lenkmoment
des Kraftfahrzeugs aus dem Ausgang des Dehnungssensors berechnet
werden.
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Die
oben genannte Sensoreinheit kann von einer Art sein, die in der
Lage ist, eine zwischen dem Flansch in dem feststehenden Element
und dem Achsschenkel erzeugte Kraft als Dehnung zu erfassen. Da
die Sensoreinheit von einer Art ist, die zwischen dem Flansch in
dem feststehenden Element und dem Achsschenkel montiert ist, kann
die dazwischen erzeugte Kraft genau und problemlos durch die Sensoreinheit
erfasst werden.
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Wenn
die zwischen dem Flansch in dem feststehenden Element und dem Achsschenkel
erzeugte Kraft erfasst wird, kann ein Zustand der Verbindung zwischen
dem feststehenden Element und dem Achsschenkel erfasst werden.
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Das
oben genannte feststehende Element kann das äußere
Element sein. In diesem Fall ist die Sensoreinheit zwischen dem äußeren
Element und dem Achsschenkel montiert.
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Vorzugsweise
wird ein Wirkkraftschätzabschnitt zum Schätzen
einer auf die Radlagerbaugruppe wirkenden äußeren
Kraft oder einer zwischen einem Radreifen und der Straßenoberfläche
wirkenden Wirkkraft anhand des Ausgangs des Dehnungssensors verwendet.
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Wenn
die auf die Radlagerbaugruppe wirkende äußere
Kraft oder die zwischen einem Radreifen und der Straßenoberfläche
wirkende Wirkkraft, die aus dem Wirkkraftschätzabschnitt
erhalten werden kann, in einer Fahrzeugsteuerung des Kraftfahrzeugs
verwendet wird, kann eine peinlich genaue Fahrzeugsteuerung erfolgen.
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Es
kann ein Temperatursensor in dem Sensorbefestigungselement vorgesehen
sein.
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Da
die Temperatur der Radlagerbaugruppe während des Gebrauchs
eine Änderung erfährt, wirkt sich eine solche
Temperaturänderung auf die in dem Sensorbefestigungselement
auftretende Dehnung bzw. auf die Funktionsweise des Dehnungssensors aus.
Auch eine Änderung in der Umgebungstemperatur der Umgebung
bringt ähnliche Einflüsse mit sich. Die Erfassung
der Kraft mit hoher Genauigkeit kann durch Korrektur einer temperaturabhängigen Charakteristik
des Dehnungssensors unter Verwendung eines Ausgangs des Temperatursensors
erfolgen.
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Es
kann mindestens einer von einem Beschleunigungssensor und einem
Schwingungssensor in dem Sensorbefestigungselement vorgesehen sein.
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Wenn
zusätzliche Sensoren einschließlich, zum Beispiel,
des Beschleunigungssensors und des Schwingungssensors zusammen mit
dem Dehnungssensor an dem Sensorbefestigungselement montiert sind,
können die Kraft und der Zustand der Radlagerbaugruppe
alle an einer Stelle gemessen werden, und daher kann zum Beispiel
die Schaltung vereinfacht werden.
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Der
oben genannte Dehnungssensor kann eine Isolierschicht aufweisen,
die durch Drucken und Brennen auf einer Oberfläche des
Sensorbefestigungselements ausgebildet ist, und Elektroden sowie ein
Dehnungsmesswiderstandselement können beide durch Drucken
und Brennen auf der Isolierschicht ausgebildet sein.
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Wenn
der Dehnungssensor in der oben beschriebenen Weise ausgebildet ist,
kommt es zu keiner durch die Alterung bedingten Verringerung der Haftfestigkeit,
wie es festzustellen ist, wenn der Dehnungssensor mit einem Klebemittel
an das Sensorbefestigungselement geklebt ist, und daher kann die Zuverlässigkeit
der Sensoreinheit erhöht werden. Da außerdem die
Verarbeitung einfach ist, können die Kosten gesenkt werden.
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Eine
Sensorsignalverarbeitungsschaltungseinheit mit einer Sensorsignalverarbeitungsschaltung zum
Verarbeiten eines Ausgangssignals des Dehnungssensors kann in der
Nähe der Sensoreinheit vorgesehen sein.
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Die
Bereitstellung der Sensorsignalverarbeitungsschaltungseinheit in
der Nähe der Sensoreinheit bewirkt eine Vereinfachung des
Schaltungs- und Arbeitsaufwands zum Verbinden der Sensoreinheit mit
der Sensorsignalverarbeitungsschaltungseinheit. Gegenüber
dem Fall, wo die Sensorsignalverarbeitungsschaltungseinheit an einem
anderen Ort als der Radlagerbaugruppe vorgesehen ist, kann die Sensorsignalverarbeitungsschaltungseinheit
auch kompakt montiert werden.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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In
jedem Fall wird die vorliegende Erfindung aus der folgenden Beschreibung
bevorzugter Ausführungsformen derselben in Verbindung mit
den beigefügten Zeichnungen besser verständlich.
Die Ausführungsformen und die Zeichnungen dienen jedoch lediglich
der Veranschaulichung und Erläuterung und sind nicht als
den Umfang der vorliegenden Erfindung, der durch die beigefügten Ansprüche
bestimmt ist, in irgendeiner Weise einschränkend zu verstehen.
In den beigefügten Zeichnungen werden gleiche Bezugszeichen
zur Bezeichnung gleicher Teile in den verschiedenen Ansichten verwendet;
darin zeigen:
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1 eine
graphische Darstellung einer Querschnittsansicht einer Radlagerbaugruppe
mit Sensor gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung längs der Linie I-I in 2,
zusammen mit einem Blockdiagramm eines konzeptionellen Aufbaus eines
Erfassungssystems dafür;
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2 eine
Vorderansicht eines äußeren Elements der Radlagerbaugruppe
mit Sensor gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform
und einer darin verwendeten Sensoreinheit;
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3 eine
Vorderansicht der Sensoreinheit;
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4 eine
Vorderansicht des äußeren Elements der anderen
Radlagerbaugruppe mit Sensor und der darin verwendeten Sensoreinheit;
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5 eine
Vorderansicht des äußeren Elements der Radlagerbaugruppe
mit Sensor gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung und der darin verwendeten Sensoreinheit;
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6 eine
Vorderansicht des äußeren Elements der Radlagerbaugruppe
mit Sensor gemäß einer dritten bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung und der darin verwendeten Sensoreinheit;
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7 eine
graphische Darstellung eines Schnitts durch einen Aufbau einer modifizierten
Form der Sensoreinheit;
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8 eine
Querschnittsansicht der Radlagerbaugruppe mit Sensor gemäß einer
vierten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung längs
der Linie VIII-VIII in 9;
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9 eine
Vorderansicht des äußeren Elements der Radlagerbaugruppe
mit Sensor gemäß der vierten bevorzugten Ausführungsform
und der darin verwendeten Sensoreinheit;
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10 eine
Draufsicht einer in 9 dargestellten Sensorsignalverarbeitungsschaltungseinheit;
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11 eine
graphische Darstellung einer Querschnittsansicht der Radlagerbaugruppe
mit Sensor gemäß einer fünften bevorzugten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung längs
der Linie XI-XI in 12, zusammen mit einem Blockdiagramm
eines konzeptionellen Aufbaus des Erfassungssystems dafür;
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12 eine
Vorderansicht des äußeren Elements der Radlagerbaugruppe
mit Sensor gemäß der fünften bevorzugten
Ausführungsform und der darin verwendeten Sensoreinheit;
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13 eine
Vorderansicht der Sensoreinheit;
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14 eine
Vorderansicht des äußeren Elements der Radlagerbaugruppe
mit Sensor gemäß einer sechsten bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung und der darin verwendeten Sensoreinheit;
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15 eine
Vorderansicht des äußeren Elements der Radlagerbaugruppe
mit Sensor gemäß einer siebten bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung und der darin verwendeten Sensoreinheit;
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16 eine
Vorderansicht des äußeren Elements der Radlagerbaugruppe
mit Sensor gemäß einer achten bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung und der darin verwendeten Sensoreinheit;
und
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17 eine
Vorderansicht des äußeren Elements der Radlagerbaugruppe
mit Sensor gemäß einer neunten bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung und der darin verwendeten Sensoreinheit.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Eine
erste bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
wird insbesondere anhand von 1 bis 3 näher
beschrieben. Diese Ausführungsform betrifft ein Modell
mit rotierendem Innenring einer Art der dritten Generation, das
auf eine Radlagerbaugruppe zur Lagerung eines Antriebsrads eines
Fahrzeugs angewandt wird. Es sei angemerkt, dass im Folgenden die
Begriffe "außenliegend" und "innenliegend" in der vorliegenden
Beschreibung eine Seite einer Fahrzeugkarosserie weg von der in
Längsrichtung liegenden Mitte der Fahrzeugkarosserie bzw.
die andere Seite der Fahrzeugkarosserie nahe bei der in Längsrichtung
liegenden Mitte der Fahrzeugkarosserie repräsentieren.
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Die
Radlagerbaugruppe mit Sensor gemäß dieser Ausführungsform
umfasst ein äußeres Element 1, dessen
Innenumfang mit mehreren Laufringen 3 ausgebildet ist,
ein inneres Element 2, das mit den jeweiligen Laufringen 3 gegenüberliegenden Laufringen 4 ausgebildet
ist, und mehrere Reihen von Wälzkörpern 5,
die zwischen den Laufringen 3 des äußeren
Elements 1 und den Laufringen 4 des inneren Elements 2 angeordnet
sind. Diese Radlagerbaugruppe ist vom Typ eines zweireihigen Schrägkugellagers,
bei dem die Wälzkörper 5 in Form von
Kugeln verwendet werden, die durch einen für jede Reihe
verwendeten Käfig 6 rollend festgehalten werden.
Die Laufringe 3 und 4 haben eine bogenförmig
unterteilte Form, und die Laufringe 3 und 4 sind
so ausgebildet, dass sie einen nach außen gerichteten Kontaktwinkel
haben. Die entgegengesetzten ringförmigen offenen Enden
eines zwischen dem äußeren Element 1 und
dem inneren Element 2 begrenzten Raums für das
Lager sind durch jeweilige Dichtungsvorrichtungen 7 und 8 abgedichtet.
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Das äußere
Element 1 dient als feststehendes Element und ist in seiner
Gesamtheit einteilig aufgebaut. Das äußere Element 1 weist
einen Flansch 1a auf, der auf seinem Außenumfang
zur Verbindung mit einem Achsschenkel 16 ausgebildet ist,
der sich von einem Aufhängungssystem (nicht dargestellt)
eines Kraftfahrzeugs erstreckt. Der Flansch 1a hat mehrere
(bei der dargestellten Ausführungsform zum Beispiel vier)
Achsschenkelbefestigungsösen 1b, die jeweils an
Stellen am Umfang des Flansches 1a definiert sind, um sich
weiter radial nach außen zu erstrecken als jeder andere
Abschnitt desselben, und in jeder dieser Achsschenkelbefestigungsösen 1b ist
eine mit einem Innengewinde versehende Fahrzeugkarosseriemontagebohrung 14 definiert.
Eine innenliegende Fläche des Flansches 1a ist
flach ausgebildet.
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In
dem Achsschenkel 16 dagegen ist eine gestufte Achsschenkelbolzenbohrung 17 an
einer jeder der Fahrzeugkarosseriemontagebohrungen 14 entsprechenden
Stelle vorgesehen. Wenn, während die innenliegende Fläche
des Flansches 1a und eine außenliegende Stirnfläche
des Achsschenkels 16 durch eine Sensoreinheit 21 in
Anschlag miteinander gehalten werden, wie nachfolgend beschrieben,
die von der Seite der jeweiligen Achsschenkelbolzenbohrungen 17 aus
eingeführten Achsschenkelbolzen 18 in die zugehörigen
Fahrzeugkarosseriemontagebohrungen 14 geschraubt werden,
werden das äußere Element 1 und der Achsschenkel 16 einstückig
aneinander befestigt.
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Das
innere Element 2 ist dasjenige, das als rotierendes Element
dient, und besteht aus einer Nabenachse 9 mit einem Nabenflansch 9a zur
Lagerung eines Fahrzeugrads, und aus einem an einem innenliegenden
Ende einer Nabenachse 9b der Nabenachse 9 montierten
Innenring 10. Die Nabenachse 9 und der Innenring 10 sind
jeweils mit den bereits genannten Laufringen 4 ausgebildet.
Das innenliegende Ende der Nabenachse 9 ist an seinem Außenumfang
radial einwärts gestuft, um eine Innenringbefestigungsfläche 12 von
vermindertem Durchmesser zu definieren, wobei der Innenring 10 fest
daran montiert ist. In der Nabenachse 9 ist eine Mittenbohrung 11 definiert,
die sich vollständig über die Länge der
Nabenachse 9 erstreckt. Der Nabenflansch 9a weist mehrere
an Stellen auf seinem Umfang definierte Einpressbohrungen 15 zur
Aufnahme der entsprechenden Nabenbolzen 19 auf, die darin
eingepresst werden. Der Nabenflansch 9a der Nabenachse 9 ist an
seinem Fußabschnitt mit einem zylindrischen Führungsabschnitt 13 ausgebildet,
der nach außen vorspringt, wobei dieser Führungsabschnitt 13 dazu dient,
die Bauteile von Fahrzeugrad und Bremse (nicht dargestellt) zu führen.
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Die
Sensoreinheit 21 ist in 3 am besten zu
sehen. Diese Sensoreinheit 21 besteht aus einem Sensorbefestigungselement 22 und
einem Dehnungssensor 23 zum Messen der an dem Sensorbefestigungselement 22 vorhandenen
Dehnung. Das Sensorbefestigungselement 22 hat die Form
eines dünnwandigen Plattenelements mit einem ringförmigen
Abschnitt 22a, dessen Durchmesser größer
ist als der Außendurchmesser des Flansches 1a (der anderen
Stelle als die Achsschenkelbefestigungsösen 1b)
in dem äußeren Element 1, und mit vorspringenden
Ansätzen 22b, die den Achsschenkelbefestigungsösen 1b entsprechen.
Jeder diese vorspringenden Ansätze 22b ist mit
einer Achsschenkelbolzeneinführbohrung 22c versehen,
die darin in einer auf die entsprechende Fahrzeugkarosseriemontagebohrung 14 und
die entsprechende Achsschenkelbolzenbohrung 17 ausrichtbaren
Beziehung definiert ist. Der Dehnungssensor 23 ist an einem
Sensorbefestigungsbereich 22aa des ringförmigen
Abschnitts 22a montiert, wobei dieser Bereich 22aa eine
größere radiale Abmessung hat als der Flansch 1a.
Bei der dargestellten Ausführungsform ist der Dehnungssensor 13 in
einem der vier Sensorbefestigungsbereiche 22aa angeordnet,
der sich in einem oberen Abschnitt befindet.
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Die
oben genannte Sensoreinheit 21 ist, wie in 1 und 2 dargestellt,
fest zwischen dem Flansch 1a in dem äußeren
Element 1 und dem Achsschenkel 16 angeordnet,
wobei sie mit Hilfe der Achsschenkelbolzen 18 dazwischen
befestigt wurde. In diesem befestigten Zustand ist der Dehnungssensor 23 nach
oben über den Flansch 1a hinaus positioniert.
Das Sensorbefestigungselement 22 hat eine solche Form und
besteht aus einem solchen Material, dass es in dem Sensorbefestigungselement 22 zu keiner
plastischen Verformung kommt, wenn die Sensoreinheit 21 in
der oben beschriebenen Weise befestigt ist.
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Außerdem
muss das Sensorbefestigungselement 22 eine solche Form
haben, dass es selbst dann zu keiner plastischen Verformung in dem
Sensorbefestigungselement 22 kommt, wenn eine maximal erwartete
Kraft auf die Radlagerbaugruppe aufgebracht wird. Die oben genannte
maximal erwartete Kraft ist eine Maximalkraft, die während
der Fahrt des Kraftfahrzeugs angenommen werden kann und bei diesem
Kraftfahrzeug nicht zu einem Problem führt. Sobald das
Sensorbefestigungselement 22 plastisch verformt ist, wird
die in dem äußeren Element 1 auftretende
Verformung nicht genau auf das Sensorbefestigungselement 22 übertragen,
was die Messung der Dehnung negativ beeinflusst.
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Das
Sensorbefestigungselement 22 dieser Sensoreinheit 21 kann
zum Beispiel mit Hilfe eines Pressvorgangs hergestellt werden. Wenn
das Sensorbefestigungselement 22 ein mit Hilfe eines Pressvorgangs
hergestelltes Produkt ist, können die Kosten gesenkt werden.
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Das
Sensorbefestigungselement 22 kann auch ein Produkt aus
einem Sintermetall sein, das mit Hilfe eines Pulvermetall-Spritzgießverfahrens hergestellt
ist. Das Spritzgießen eines Pulvermetalls ist eines der
beim Formen eines Metalls oder einer intermetallischen Verbindung
verwendeten Formverfahren und umfasst einen Schritt des Knetens
des Pulvermetalls mit einem Bindemittel, einen Schritt des Formens
der gekneteten Mischung durch Spritzgießen, einen Schritt
des Entfettens des resultierenden Formteils und einen Schritt des
Sinterns des Formteils. Mit diesem Spritzgießen des Pulvermetalls ergeben
sich einige Vorteile, wo im Vergleich zur herkömmlichen
Pulvermetallurgie ein Sinterkörper einer hohen Sinterdichte
erhalten werden kann und ein Produkt aus Sintermetall außerdem
mit einer hohen Maßgenauigkeit hergestellt werden kann
und eine hohe mechanische Festigkeit besitzen kann.
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Für
den Dehnungssensor 28 kann jeder einer Vielzahl verschiedener
Sensoren verwendet werden. Wenn zum Beispiel der Dehnungssensor 23 in Form
eines Metallfolien-Dehnungsmessstreifens vorliegt, ist im Hinblick
auf die Haltbarkeit des Metallfolien-Dehnungsmessstreifens der in
einem Abschnitt des Sensorbefestigungselements 22, an dem
der Dehnungssensor 23 befestigt ist, auftretende Betrag der
Dehnung vorzugsweise kleiner als 1500 microstrain, selbst wenn die
maximal erwartete Kraft auf die Radlagerbaugruppe aufgebracht wird.
Aus einem ähnlichen Grund wie oben beschrieben ist der
Betrag der Dehnung vorzugsweise kleiner als 1000 microstrain, wenn
der Dehnungssensor 23 in Form eines Halbleiter-Dehnungsmessstreifens
vorliegt. Wenn der Dehnungssensor 23 dagegen in Form eines
Dickschichtsensors vorliegt, ist der Betrag der Dehnung vorzugsweise
kleiner als 1500 microstrain.
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Gemäß 1 werden
zur Verarbeitung eines Ausgangs des Dehnungssensors 23 ein
Wirkkraftschätzabschnitt 31 und ein Abnormalitätsermittlungsabschnitt 32 verwendet.
Bei jenen Abschnitten 31 und 32 kann es sich um
die in einer elektronischen Schaltungsvorrichtung (nicht dargestellt)
vorgesehenen Abschnitte handeln, wie zum Beispiel ein an dem äußeren
Element 1 angebrachtes Schaltungssubstrat oder dergleichen
der Radlagerbaugruppe, oder um die in einem elektronischen Steuergerät
(ECU) eines Kraftfahrzeugs vorgesehenen Abschnitte.
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Die
Funktionsweise der mit einem Sensor ausgestatteten Radlagerbaugruppe
der oben beschriebenen Bauweise wird nun beschrieben. Wenn die Kraft
auf die Nabenachse 9 aufgebracht wird, wird das äußere
Element 1 durch die Wälzkörper 5 verformt,
und diese Verformung wird auf das Sensorbefestigungselement 22 übertragen,
das zwischen dem äußeren Element 1 und
dem Achsschenkel 16 montiert ist, was zu einer entsprechenden
Verformung des Sensorbefestigungselements 22 führt.
Die dann in dem Sensorbefestigungselement 22 auftretende Dehnung
wird durch den Dehnungssensor 23 gemessen. Mit anderen
Worten, der Dehnungssensor 23 erfasst eine zwischen dem
Flansch 1a in dem äußeren Element 1 und
dem Achsschenkel 16 entstandene Kraft als Dehnung.
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Unter
Berücksichtigung der Tatsache, dass sich die Dehnung in
Abhängigkeit von der Richtung und/oder Größe
der Kraft in unterschiedlicher Weise verändert, kann eine
auf die Radlagerbaugruppe wirkende äußere Kraft
oder eine Wirkkraft zwischen einem Fahrzeugreifen und der Straßenoberfläche
berechnet werden, indem zunächst die Beziehung zwischen
der Dehnung und der Kraft über eine Reihe von Experimenten
und/oder Simulationen ermittelt wird. Der bereits genannte Wirkkraftschätzabschnitt 31 kann
betätigt werden, um die auf die Radlagerbaugruppe wirkende äußere
Kraft oder die Wirkkraft zwischen dem Fahrzeugreifen und der Straßenoberfläche
anhand eines Ausgangs aus dem Dehnungssensor 23 unter Verwendung
der mit Hilfe der Experimente und/oder Simulationen ermittelten
Beziehung zwischen der Dehnung und der Kraft zu berechnen. Der ebenfalls
bereits genannte Abnormalitätsermittlungsabschnitt 32 kann
dagegen betätigt werden, um ein Abnormalitätssignal
nach außen abzugeben, wenn festgestellt wird, dass die
auf die Radlagerbaugruppe wirkende und durch den Wirkkraftschätzabschnitt 31 berechnete äußere
Kraft und/oder die durch den Wirkkraftschätzabschnitt 31 berechnete Wirkkraft
zwischen dem Fahrzeugreifen und der Straßenoberfläche
eine vorbestimmte Toleranz überschreitet. Dieses Abnormalitätssignal
kann bei der Fahrzeugsteuerung des Kraftfahrzeugs verwendet werden.
Indem die auf die Radlagerbaugruppe wirkende äußere
Kraft und/oder die Wirkkraft zwischen dem Fahrzeugreifen und der
Straßenoberfläche in Echtzeit ausgegeben werden,
kann außerdem eine peinlich genaue Fahrzeugsteuerung erreicht
werden.
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Wenngleich
die Sensoreinheit 21 gemäß dieser Ausführungsform
als nur einen an dem obersten Sensorbefestigungsbereich 22aa des
Sensorbefestigungselements 22 angebrachten Dehnungssensor 23 aufweisend
dargestellt und beschrieben wurde, können auch mehrere
Dehnungssensoren 23 an dem obersten und untersten Sensorbefestigungsbereich 22aa angebracht
werden, wie in 4 dargestellt. Wenn die mehreren
Dehnungssensoren 23 an dem Sensorbefestigungselement 22 angebracht sind,
kann eine weitere höchst genaue Krafterfassung erfolgen.
Es ist eine Bauweise möglich, bei welcher der einzige Dehnungssensor 23 an
dem untersten Sensorbefestigungsbereich 22aa angebracht
ist.
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5 veranschaulicht
eine zweite bevorzugte Ausführungsform der Sensoreinheit.
Diese Sensoreinheit 21 ist mit einem Temperatursensor 24 zusätzlich
zu dem Dehnungssensor 23 versehen. Es sei angemerkt, dass
das Sensorbefestigungselement 22 dieselbe Form hat wie
das in 3 gezeigte, und sowohl der Dehnungssensor 23 als
auch der Temperatursensor 24 sind in dem obersten Sensorbefestigungsbereich 22aa des
Sensorbefestigungselements 22 angeordnet. Für
den Temperatursensor 24 kann ein Temperaturmesswiderstand
aus Platin, ein Thermoelement oder ein Thermistor verwendet werden.
Im Gegensatz dazu kann auch jeder beliebige Sensor, der eine Temperatur
erfassen kann, verwendet werden.
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Sogar
bei dieser mit der Sensoreinheit 21 versehenen Radlagerbaugruppe
erfasst der Dehnungssensor 23 eine in dem Sensorbefestigungselement 22 auftretende
Dehnung, so dass die auf das Fahrzeugrad wirkende Kraft als eine
solche Dehnung gemessen werden kann. Dabei erfährt die
Temperatur der Radlagerbaugruppe während des Gebrauchs eine Änderung,
und diese Temperaturänderung wirkt sich auf die in dem
Sensorbefestigungselement 22 auftretende Dehnung bzw. auf
die Funktionsweise des Dehnungssensors 23 aus. Angesichts
dieser Tatsache wird die Temperatur des Sensorbefestigungselements 22 durch
den an dem Sensorbefestigungselement 22 angeordneten Temperatursensor 24 erfasst,
und die so erfasste Temperatur wird benutzt, um einen Ausgang des
Dehnungssensors 23 zu korrigieren, so dass der durch die
Temperaturänderung an dem Dehnungssensor 23 hervorgerufene
Einfluss ausgeschaltet werden kann. Auf diese Weise kann eine höchst
genaue Krafterfassung erfolgen.
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6 veranschaulicht
eine dritte bevorzugte Ausführungsform der Sensoreinheit.
Diese Sensoreinheit 21 ist mit einem weiteren Sensor 25 neben dem
Dehnungssensor 23 versehen. Der oben genannte weitere Sensor 25 ist
mindestens einer von einem Beschleunigungssensor und einem Schwingungssensor.
Es sei angemerkt, dass das Sensorbefestigungselement 22 dieselbe
Form hat wie das in 3 gezeigte, und einer von dem
Dehnungssensor 23 und dem weiteren Sensor 25 ist
auf dem obersten Sensorbefestigungsbereich 22aa des Sensorbefestigungselements 22 angeordnet.
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Durch
Anbringen des Dehnungssensors 23 und des weiteren Sensors 25 an
dem Sensorbefestigungselement 22 in der oben beschriebenen
Weise können die Kraft und der Zustand der Radlagerbaugruppe
an einer Stelle gemessen werden, und die Schaltung kann vereinfacht
werden.
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7 zeigt
den Aufbau der Sensoreinheit, bei welcher der Dehnungssensor nach
einem anderen Verfahren als dem nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen
hergestellt ist. Die darin gezeigte Sensoreinheit 21 hat
einen Aufbau mit einer auf dem Sensorbefestigungselement 22 ausgebildeten
Isolierschicht 50, zwei auf einer Oberfläche der Isolierschicht 50 ausgebildeten
Elektroden 51 und 52, einem Dehnungsmesswiderstandselement 53, das
schließlich den Dehnungssensor bildet und über der
Isolierschicht 50 und zwischen den beiden Elektroden 51 und 52 ausgebildet
ist, und einem über den Elektroden 51 und 52 und
dem Dehnungsmesswiderstandselement 52 ausgebildeten Schutzfilm 54.
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Ein
Verfahren zur Herstellung einer solchen Sensoreinheit 21 wird
nachfolgend beschrieben. Zu Beginn wird auf eine Oberfläche
des aus einem metallischen Material wie zum Beispiel Edelstahl oder dergleichen
bestehenden Sensorbefestigungselements 22 ein Isoliermaterial
wie zum Beispiel Glas aufgedruckt und dann gebrannt, um die Isolierschicht 50 zu
bilden. Anschließend wird auf eine Oberfläche der
so gebildeten Isolierschicht 50 ein elektrisch leitendes
Material aufgedruckt und dann gebrannt, um die Elektroden 51 und 52 zu
bilden. Danach wird zwischen den so gebildeten Elektroden 51 und 52 ein Material,
das schließlich ein Widerstandselement bildet, aufgedruckt
und dann gebrannt, um das Dehnungsmesswiderstandselement 53 zu
bilden. Zum Schutz der Elektroden 51 und 52 und
des Dehnungsmesswiderstandselements 53 wird schließlich
der Schutzfilm 54 gebildet.
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Der
Dehnungssensor ist im Allgemeinen durch Kleben an dem Sensorbefestigungselement 22 befestigt,
doch kann eine solche Befestigung die von dem Dehnungssensor durchgeführte
Erfassung negativ beeinflussen, wenn die Haftfestigkeit aufgrund der
Alterung sinkt, und bedeutet einen Anstieg der Kosten. Im Gegensatz
dazu können die Zuverlässigkeit erhöht
und die Kosten gesenkt werden, wenn die Sensoreinheit 21 einen
Aufbau hat, bei dem die Isolierschicht 50 durch Drucken
und Brennen auf der Oberfläche des Sensorbefestigungselements 22 gebildet
ist und die Elektroden 51 und 52 und das Dehnungsmesswiderstandselement 53,
das den Dehnungssensor bildet, durch Drucken und Brennen gebildet
sind.
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In 8 bis 10 ist
eine vierte bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung dargestellt. In die darin gezeigte Radlagerbaugruppe sind eine
Sensorsignalverarbeitungsschaltungseinheit 60 zur Verarbeitung
der jeweiligen Ausgänge des Dehnungssensors sowie die verschiedenen
Arten von Sensoren (Temperatursensor, Beschleunigungssensor und
Schwingungssensor) integriert, die alle in der Sensoreinheit 21 vorgesehen
sind. Diese Sensorsignalverarbeitungsschaltungseinheit 60 ist auf
der äußeren Umfangsfläche des äußeren
Elements 1 montiert.
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Die
Sensorsignalverarbeitungsschaltungseinheit 60 weist ein
Schaltungssubstrat 62 auf, das zum Beispiel aus einem glasfaserverstärkten
Epoxidharz oder dergleichen besteht und in einem Gehäuse 61 aus
einem harzartigen Material oder dergleichen aufgenommen ist, und
elektrische und elektronische Bauteile 63 in Form eines
Operationsverstärkers, eines Widerstands und eines Mikrocomputers
oder dergleichen zur Verarbeitung eines Ausgangssignals des Dehnungssensors 23 sowie
eine Stromversorgung zum Antrieb des Dehnungssensors 23 sind
auf dem Schaltungssubstrat 62 angeordnet. Weiterhin besitzt
die Sensorsignalverarbeitungsschaltungseinheit 60 ein Verbindungselement 64 zum
Verbinden einer Schaltung des Dehnungssensors 23 mit dem Schaltungssubstrat 62.
Außerdem weist sie ein Kabel 65 für die
elektrische Stromversorgung von außen und zur Ausgabe der
durch die Sensorsignalverarbeitungsschaltung verarbeiteten Ausgangssignale nach
außen auf. Wenn die Sensoreinheit 21 mit den bereits
beschriebenen verschiedenen Sensoren (Temperatursensor, Beschleunigungssensor
und Schwingungssensor) wie bei dieser Ausführungsform versehen
ist, ist die Sensorsignalverarbeitungsschaltungseinheit 60 mit
dem Schaltungssubstrat 62, den elektrischen und elektronischen
Bauteilen 63, den Verbindungselementen 64, den
Kabeln 65 und so weiter (nicht dargestellt) versehen, die
jeweils zu diesen Sensoren gehören.
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Im
Allgemeinen ist die Sensorsignalverarbeitungsschaltungseinheit zur
Verarbeitung der jeweiligen Ausgänge der in der Radlagerbaugruppe
vorgesehenen Sensoren in einem elektronischen Steuergerät
(ECU) des Kraftfahrzeugs vorgesehen, doch die Bereitstellung der
Sensorsignalverarbeitungsschaltungseinheit 60 in der Nähe
der Sensoreinheit 21 in der Radlagerbaugruppe wie bei dieser
Ausführungsform bewirkt eine Vereinfachung des Arbeitsaufwands
beim Verbinden der Sensoreinheit 21 mit der Sensorsignalverarbeitungsschaltungseinheit 60 durch
Verdrahten, und die Sensorsignalverarbeitungsschaltungseinheit 60 kann
kompakter montiert werden, als wenn die Sensorsignalverarbeitungsschaltungseinheit 60 an
einem anderen Ort als der Radlagerbaugruppe vorgesehen ist.
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In 11 bis 13 ist
eine fünfte bevorzugte Ausführungsform dargestellt,
die jeder der bereits beschriebenen Ausführungsformen ähnlich
ist, sich davon aber im Hinblick auf die Position, an welcher der
Dehnungssensor 23 der Sensoreinheit 21 angeordnet
ist, unterscheidet. Während der Dehnungssensor 23 bei
jeder der bereits beschriebenen Ausführungsformen in dem
obersten oder untersten Sensorbefestigungsbereich 22aa des
Sensorbefestigungselements 22 oder sowohl im obersten als
auch im untersten Sensorbefestigungsbereich 22aa des Sensorbefestigungselements 22 angeordnet
ist, ist diese Ausführungsform dergestalt, dass der Dehnungssensor 23 in
einem der Sensorbefestigungsbereiche 22aa des Sensorbefestigungselements 22 angeordnet
ist, der sich in Bezug auf die Bewegungsrichtung des Kraftfahrzeugs
vorn befindet. Wie außerdem am besten in 11 zu
sehen ist, ist als Mittel zur Verarbeitung des Ausgangs des Dehnungssensors 23 ein
Momentenschätzabschnitt 33 anstelle des bei jeder
der vorstehenden Ausführungsformen verwendeten Wirkkraftschätzabschnitts 31 vorgesehen.
Abgesehen von diesen Konstruktionsmerkmalen ist diese Ausführungsform
im Wesentlichen identisch konstruiert wie die in 3 dargestellte
und unter besonderer Bezugnahme darauf beschriebene Ausführungsform,
und daher werden gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet,
und die Einzelheiten werden zur Abkürzung nicht wiederholt.
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Selbst
bei dieser Ausführungsform wird beim Einwirken einer Kraft
auf die Nabenachse 9 das äußere Element 1 durch
die Wälzkörper 5 verformt, und diese
Verformung wird auf das Sensorbefestigungselement 22 übertragen,
das zwischen dem äußeren Element 1 und
dem Achsschenkel 16 angebracht ist, was zu einer entsprechenden
Verformung des Sensorbefestigungselements 22 führt.
Die dann in dem Sensorbefestigungselement 22 auftretende
Dehnung wird durch den Dehnungssensor 23 gemessen, der an
einem in Bezug auf die Bewegungsrichtung des Kraftfahrzeugs vorn
liegenden Abschnitt des Sensorbefestigungselements 22 angebracht
ist.
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Unter
Berücksichtigung der Tatsache, dass sich die Dehnung in
Abhängigkeit von der Richtung und/oder Größe
der Kraft in unterschiedlicher Weise verändert, kann ein
auf die Radlagerbaugruppe wirkendes Lenkmoment berechnet werden,
indem zuvor die Beziehung zwischen der Dehnung und der Kraft über
eine Reihe von Experimenten und/oder Simulationen ermittelt wird.
Das Lenkmoment ist ein Moment, das auf die Radlagerbaugruppe wirkt,
wenn das Kraftfahrzeug auf einer kurvigen Straße fährt. Der
bereits genannte Lenkmomentschätzabschnitt 33 kann
betätigt werden, um das auf die Radlagerbaugruppe wirkende
Lenkmoment anhand eines Ausgangs aus dem Dehnungssensor 23 unter
Verwendung der mit Hilfe der Experimente und/oder Simulationen ermittelten
Beziehung zwischen der Dehnung und der Kraft zu berechnen. Dagegen
kann der ebenfalls bereits genannte Abnormalitätsermittlungsabschnitt 32 auf
dieser Grundlage betätigt werden, um ein Abnormalitätssignal
nach außen abzugeben, wenn festgestellt wird, dass das
auf die Radlagerbaugruppe wirkende Lenkmoment eine vorbestimmte
Toleranz übersteigt. Dieses Abnormalitätssignal
kann bei der Fahrzeugsteuerung des Kraftfahrzeugs verwendet werden.
Indem das auf die Radlagerbaugruppe wirkende Lenkmoment in Echtzeit
ausgegeben wird, kann außerdem eine peinlich genaue Fahrzeugsteuerung
erreicht werden.
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Wenngleich
die Sensoreinheit 21 gemäß dieser Ausführungsform
als nur einen an dem in Bezug auf die Bewegungsrichtung des Kraftfahrzeugs
vorn liegenden Sensorbefestigungsbereich 22aa des Sensorbefestigungselements 22 angebrachten
Dehnungssensor 23 aufweisend dargestellt und beschrieben
wurde, können auch mehrere Dehnungssensoren 23 an
dem vorderen bzw. hinteren Sensorbefestigungsbereich 22aa angebracht
sein, wie in 14 in Zusammenhang mit einer
sechsten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt.
Wenn die mehreren Dehnungssensoren 23 an dem Sensorbefestigungselement 22 angebracht
sind, kann eine weitere höchst genaue Erfassung des Lenkmoments
erfolgen. Es ist eine Konstruktion möglich, bei welcher
der einzige Dehnungssensor 23 an dem hinteren Sensorbefestigungsbereich 22aa angebracht
ist.
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Selbst
bei der Lagerbaugruppe für das Kraftfahrzeug, bei welcher
der Dehnungssensor 23 an einem oder beiden der in Bezug
auf die Bewegungsrichtung des Kraftfahrzeugs vorn bzw. hinten liegenden
Abschnitte des Sensorbefestigungselements 22 angebracht
ist, ähnlich wie zuvor beschrieben, kann neben dem Dehnungssensor 23 ein
Temperatursensor 24 in der Sensoreinheit 21 verwendet
werden, wie in 15 in Zusammenhang mit einer
siebten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
dargestellt, oder es können die weiteren Sensoren 25,
wie zum Beispiel ein Beschleunigungssensor und ein Schwingungssensor,
in der Sensoreinheit 21 neben dem Dehnungssensor 23 verwendet
werden, wie in 16 in Zusammenhang mit einer
achten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
dargestellt. In diesem Fall lassen sich ähnliche Effekte
wie zuvor beschrieben erzielen.
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Wie
außerdem in 17 in Zusammenhang mit einer
neunten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
dargestellt, kann die Sensorsignalverarbeitungsschaltungseinheit 60 in die
Radlagerbaugruppe integriert sein. Die Sensorsignalverarbeitungsschaltungseinheit 60 ist an
einer äußeren Umfangsfläche des äußeren
Elements 1 angebracht. Sogar in diesem Fall lassen sich ähnliche
Effekte wie zuvor beschrieben erzielen. Es sei angemerkt, dass die
Querschnittsansicht längs der Linie VIII-VIII in 17 mit 8 identisch
ist.
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Es
sei angemerkt, dass wenngleich in jeder der verschiedenen vorstehenden
Ausführungsformen darauf verwiesen wurde, dass das äußere
Element 1 als feststehendes Element dient, die vorliegende
Erfindung gleichermaßen auf die Radlagerbaugruppe angewandt
werden kann, bei der das innere Element als feststehendes Element
dient, und in diesem Fall ist die Sensoreinheit 21 zwischen
dem inneren Element und dem Achsschenkel angebracht.
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Außerdem
sei angemerkt, dass wenngleich die vorliegende Erfindung in jeder
der verschiedenen vorstehenden Ausführungsformen als auf
die Radlagerbaugruppe von der Art der dritten Generation angewandt
dargestellt und beschrieben wurde, die vorliegende Erfindung gleichermaßen
auf die Radlagerbaugruppe einer Art der zweiten Generation angewandt
werden kann, bei der die Lagereinheit und die Nabeneinheit jeweils
voneinander getrennte Bauteile sind, und auch auf die Radlagerbaugruppe
einer Art der vierten Generation, bei der ein Teil des inneren Elements
durch einen Außenring eines Gleichlaufgelenks gebildet
wird. Dennoch kann diese mit einem Sensor ausgestattete Radlagerbaugruppe
auf eine Radlagerbaugruppe zur Lagerung eines fahrzeuggetriebenen
Rads angewandt werden. Außerdem kann die vorliegende Erfindung
analog dazu gleichermaßen auf ein Kegelrollenlager der
Art jeder beliebigen Generation zur Lagerung des Fahrzeugrads angewandt
werden.
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Jede
der verschiedenen vorstehenden Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung umfasst die folgenden Modi:
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[1. Modus]
-
Selbst
wenn die maximal erwartete Kraft als auf das feststehende Element
wirkende äußere Kraft oder als zwischen dem Radreifen
und der Straßenoberfläche wirkende Wirkkraft aufgebracht
wird, erfährt die Sensoreinheit keine plastische Verformung. Die
oben genannte maximal erwartete Kraft ist eine Maximalkraft, die
während der Fahrt des Kraftfahrzeugs angenommen werden
kann und bei diesem Kraftfahrzeug zu keinem Problem führt.
Sobald die plastische Verformung in der Sensoreinheit auftritt, wird
die in dem feststehenden Element auftretende Verformung nicht genau
auf das Sensorbefestigungselement der Sensoreinheit übertragen,
so dass die Messung der Dehnung negativ beeinflusst wird.
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[2. Modus]
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Das
Sensorbefestigungselement ist ein mit Hilfe eines Pressvorgangs
hergestelltes Produkt. Wenn das Sensorbefestigungselement mit Hilfe
des Pressvorgangs hergestellt ist, kann die Verarbeitung problemlos
erfolgen, und die Kosten können gesenkt werden.
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[3. Modus]
-
Das
Sensorbefestigungselement ist ein Produkt aus einem Sintermetall,
das durch Formen eines Pulvermetalls unter Verwendung eines Metallspritzgießverfahrens
hergestellt wird. Beim Spritzgießen eines Pulvermetalls
kann ein Sinterelement mit einer hohen Sinterdichte im Vergleich
zu der mit der herkömmlichen Pulvermetallurgie erzielten
erhalten werden, und ein Produkt aus Sintermetall kann außerdem
mit hoher Maßgenauigkeit hergestellt werden und eine hohe
mechanische Festigkeit besitzen.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Es
wird eine Radlagerbaugruppe mit Sensor bereitgestellt, bei der ein
Kraftsensor fest und sauber in einem Kraftfahrzeug montiert werden
kann, der die auf ein Fahrzeugrad wirkende Kraft oder dergleichen erfasst
und in der Massenproduktion kostengünstig ist. Eine Sensoreinheit
ist an einem äußeren Element als feststehendes
Element der Lagerbaugruppe angebracht. Die Sensoreinheit umfasst
ein Sensorbefestigungselement mit Schraubenstecklöchern,
die auf Fahrzeugkarosseriemontagelöcher des äußeren Elements
ausgerichtet werden können, und einen an dem Sensorbefestigungselement
angebrachten Dehnungssensor. Diese Sensoreinheit ist zwischen dem äußeren
Element und einem Achsschenkel angeordnet und mittels Schrauben
befestigt, die durch die Fahrzeugkarosseriemontagelöcher
und die Schraubenstecklöcher eingeführt werden.
Die Sensoreinheit hat einen Abschnitt, der in radialer Richtung
größer ist als ein Flansch des äußeren
Elements.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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