DE3726146A1 - Vorrichtung zur bestimmung der auf ein fahrzeug wirkenden kraefte - Google Patents
Vorrichtung zur bestimmung der auf ein fahrzeug wirkenden kraefteInfo
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Description
Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zur Bestimmung der auf
ein Fahrzeug wirkenden Kräfte nach der Gattung des Anspruchs 1. Bei
einer bekannten Vorrichtung wird mit Hilfe einer auf dem Stoßdämpfer
aufgesetzten Kraftmeßdose die Radlast bestimmt. Auf die Kraftmeßdose
wirkt über einen Flansch die Radlast ein, so daß eine entsprechende
Einstellung der Federung, Dämpfung usw. vorgenommen werden kann.
Diese Vorrichtung baut aber relativ aufwendig und teuer.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen
des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß sie besonders ein
fach und preisgünstig baut und relativ störsicher ist. Die Kraftein
leitung ist durch die Scheibenform und der damit verbundenen inte
grierenden Kraftaufnahme über kurze Distanzen möglich. Besonders
vorteilhaft ist wegen des sehr geringen meßbaren Meßeffekts die
leichte hybride Integrierbarkeit der Auswerteelektronik, d. h. die
Ausbildung der Auswerteelektronik in Hybridtechnik direkt auf einem
Fortsatz der Scheibe. Obwohl das Meßprinzip statisch ist, eignet es
sich wegen des meist mäßig guten Temperaturgangs besonders für dyna
mische Messungen. Es ist je nach Anwendung eine Krafteinleitung auf
die Widerstände senkrecht oder parallel zur Stromrichtung möglich.
Bei paralleler Krafteinleitung können die beiden Krafteinleitungs
platten direkt als Kontaktierung dienen, d. h. die Krafteinleitungs
platten müssen nicht gegen den Piezowiderstand, sondern gegen ihre
Umgebung, also auf der Außenseite isoliert sein.
Vorteilhaft ist auch die Kraftbestimmung mit Hilfe von druckempfind
lichen faseroptischen Lichtleitern. Der Kraftmesser, bestehend aus
den beiden Druckplatten und dem Lichtleiter, kann zu einer mecha
nisch geschützten Einheit vergossen sein. Der Kraftmesser ist da
durch besonders wirksam gegen Umwelteinflüsse, wie z.B. elektroma
gnetische Störsignale und Feuchtigkeit geschützt. Der erzielbare
Meßeffekt ist relativ groß. Die Auswerteelektronik kann sich im
Steuergerät selbst befinden, da das Meßsignal einfach und nahezu
verlustfrei mit Hilfe des Lichtleiters übertragen werden kann.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vor
teilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch
angegebenen Merkmale möglich.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt
und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen
Fi
gur 1 einen Schnitt durch eine Vorrichtung mit einem Kraftmeßring,
Fig. 2 einen Kraftmesser mit einem Piezo-Dickschichtwiderstand, Fi
gur 3 einen Kraftmesser mit einem faseroptischen Lichtleiter, Fig.
4 eine Darstellung eines Lichtleiters auf einer Scheibe und Fig. 5
eine Darstellung eines Lichtleiters.
In Fig. 1 ist mit 10 ein ausschnittsweise dargestelltes Karosserie
teil eines Kraftfahrzeugs bezeichnet, das mit Hilfe einer Schraub
verbindung 11 an einem Befestigungsflansch 12 eines Stoßdämpfers 13
für das Kraftfahrzeug angeordnet ist. Zwischen dem Flansch 12 und
dem Gehäuse 14 des Stoßdämpfers 13 befindet sich ein Gummipuffer 15.
Durch eine Öffnung 16 des Gehäuses 14 ragt die Kolbenstange 17 des
Stoßdämpfers 13. Auf dem oberen Ende der Kolbenstange 17 ist ein An
schlagblech 18 als Überlastschutz für die Gummiverbindung 15 unter
geschraubt, und die Kolbenstange 17 ist mit Hilfe einer Mutter 19 am
Gehäuse 14 befestigt.
Die Schraubverbindung 11 besteht aus einer Schraube 22 und einer
Mutter 23, wobei zwischen dem Karosserieteil 10 und der Mutter 23
ein Kraftmesser 24 als Unterlegscheibe angeordnet ist. Zwischen dem
Flansch 12 und dem Karosserieteil 10 befindet sich eine gummiela
stische Unterlage 25. Diese Unterlage 25 ist besonders wichtig, da
ohne sie nur Zugkräfte in der Ausbildung nach Fig. 1 gemessen wer
den könnten. Der Kraftmesser 24 weist eine harte Unterlegscheibe 26
und eine zweite steife Platte 27 zur Krafteinleitung auf einen da
zwischen angeordneten piezoresistiven Dickschichtwiderstand 28 auf.
Im Bereich des Dickschichtwiderstands 28 befindet sich ein Distanz
ring 29 zwischen Platte 27 und Unterlegscheibe 26. Als Trägersub
stanz für den Dickschichtwiderstand 28, d. h. als Material für die
Unterlegscheibe 26, eignet sich besonders glasisoliertes Material,
insbesondere Stahlsubstrat. Die Platte 27 kann aus einem anderen
Material, z. B. einem duktileren Metall wie z. B. Messing bestehen.
Dabei ist aber für eine ausreichende elektrische Isolation, z. B.
durch eine Abdeckung mit einem amorphen Material, z. B. Glas, der
Dickschichtwiderstände 28 zu sorgen. Auch ist es besonders vorteil
haft, wenn der gesamte Kraftmesser 24 mit einem amorphen Material
vergossen ist. Dadurch ist er gegenüber Umwelteinflüsse und elektro
magnetische Störsignale abgesichert.
Die Scheibe 26 weist an ihrem Außenumfang einen Fortsatz 32 auf, auf
dem ein Referenzwiderstand 33, ein integrierter Schaltkreis (IC) 34
und elektrische Anschlußstecker 35 angeordnet sind. Dieser Fortsatz
32 befindet sich aber nicht im Bereich der Krafteinleitung. Dadurch
erübrigt sich eine gesonderte Kontaktierung für die Dickschichtwi
derstände 28 und die Auswerteelektronik 34. Mit Hilfe der Referenz
widerstände, die den Dickschichtwiderstand 28 zu einem Spannungstei
ler (Halbbrücke) oder einer Wheatstone′schen Vollbrücke ergänzen,
kann die Kraftänderung besonders einfach bestimmt werden. Die Refe
renzwiderstände 33 sollten dabei aber gleichen Temperaturgang und
gleiches Umweltverhalten wie der Dickschichtwiderstand 28 aufweisen.
Der Dickschichtwiderstand 28 ist mäanderförmig auf der Scheibe 26
angeordnet. Dabei verläuft der Strom in den Widerständen des Dick
schichtwiderstands 28 senkrecht zum Kraftfluß. Es ist aber auch mög
lich, die Widerstände so anzuordnen, daß der Stromfluß parallel zur
Kraftrichtung verläuft. In diesem Fall können die Scheibe 26 und die
Platte 27 direkt als Kontaktierung dienen, d. h. die Unterlegscheibe
26 und die Platte 27 müssen nicht gegenüber dem Dickschichtwider
stand 28 sondern gegen die Außenumgebung, also auf der Außenseite,
isoliert sein.
Da die bekannten Dickschichtwiderstände nur Druckbeanspruchungen
aufnehmen, ist der Dickschichtwiderstand 28 entsprechend dauerhaft
vorzuspannen. Dies ist besonders einfach durch ein entsprechendes
Anzugsmoment der Schraubverbindung 11 erreichbar. Die Vorspannung
sollte aber größer als die maximal zu bestimmende Meßkraft sein.
Als Material für die Dickschichtwiderstände 28 können z. B.
Bi-Pb-Ruthenate, die in Glasmatrix eingebettet sind, verwendet wer
den.
Obwohl das Meßprinzip statisch ist, eignet sich der Kraftmesser 24
auch für dynamische Messungen. Dadurch kann das Verhalten auch wäh
rend der Fahrt des Kraftfahrzeugs durch kontinuierliche Messung
festgestellt und die Fahreigenschaften ständig optimiert werden. Es
kann die Dämpferkraft der Stoßdämpfer zur Fahrwerksregelung einge
stellt werden.
Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 sind gleiche Teile wieder mit
gleichen Ziffern bezeichnet. Der Kraftmesser 24 a hat zwischen zwei
Unterlegscheiben 41, 42 aus hartem Material einen faseroptischen
Lichtleiter 43. Der faseroptische Lichtleiter 43 ist, wie Fig. 4
zeigt, kreisförmig zwischen den beiden Unterlegscheiben 41, 42 an
geordnet, wobei ein oder mehrere Windungen möglich sind. Aus Fig. 5
ist der Aufbau eines faseroptischen Lichtleiters 43 ersichtlich. Er
weist eine oder mehrere Glasfasern 44 auf, die spiralförmig von ei
nem Kunststoffdraht 45 umwickelt sind. Dieser ist mit einer Hülle 46
versehen, um eine besondere Festigkeit zu erreichen. Es ist aus
reichend, wenn der Kunststoffdraht 45 den Lichtleiter 43 nur im Be
reich der beiden Unterlegscheiben 41, 42 umwickelt. Im Bereich der
Zuleitungen der Glasfaser 44, d.h. außerhalb der beiden Unterleg
scheiben 41, 42, kann der Kunststoffdraht 45 entfallen. Durch die
spiralförmige Umwicklung der Glasfaser 44 können bereits kleinste
Drücke bestimmt werden. Die beiden Unterlegscheiben 41, 42 und der
Lichtleiter 43 sind von einer Glasmatrix umgeben, wodurch der Kraft
messer 24 a gegen Umwelteinflüsse geschützt ist. Mit Hilfe des Licht
leiters 43 kann das Meßsignal auch nahezu verlustfrei zu einem noch
entfernt angeordneten Schaltgerät übertragen und dort ausgewertet
werden. Das Schaltgerät kann Teil einer Dämpferregelung sein.
Selbstverständlich ist es auch möglich, den Kraftmesser statt unter
halb der Karosserie, wie in Fig. 3 dargestellt, auch über der Ka
rosserie in der Schraubverbindung 11 anzuordnen. Bei dieser Anord
nung ist die Montage besonders einfach, und der Kraftmesser vor
Schmutz geschützt. Will man ohne der oben erwähnten Vorspannung der
Dickschichtwiderstände arbeiten, so ist es auch denkbar, je einen
Kraftmesser 24 a ohne Vorspannung oberhalb und unterhalb der Karos
serie 10 in der Schraubverbindung 11 zu befestigen. Die einwirkende
Kraft wird dann als Summe der Meßsignale beider Kraftmesser 24 a ge
wonnen. Dabei ermittelt der unterhalb angebrachte Kraftmesser die
Zugkraft und der oberhalb angebrachte Kraftmesser die Druckkraft.
Die Funktionsweise eines faseroptischen Lichtleiters ist herkömmlich
bekannt und deshalb hier nicht näher erläutert. Die den faserop
tischen Lichtleiter durchsetzende Strahlung wird abhängig von der
Dämpferkraft mehr oder weniger geschwächt.
Claims (11)
1. Vorrichtung zur Bestimmung der auf ein Fahrzeug einwirkenden
Kraft mit einem Sensor (24) und einem Stoßdämpfer (13), wobei der
Stoßdämpfer (13) mit Hilfe einer Befestigungseinrichtung (11) an ei
nem Karosserieteil (10) des Fahrzeugs befestigt ist, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Sensor (24) in der Befestigungseinrichtung (11)
angeordnet ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sen
sor (24) als Zwischenscheibe oder Zwischenring in der Befestigungs
einrichtung (11) ausgebildet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß der Sensor (24) einen faseroptischen Lichtleiter (43) aufweist,
der auf bzw. zwischen mindestens einer Unterlegscheibe (41, 42) an
geordnet ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Lichtleiter (43) mindestens im Bereich der Unter
legscheiben (41, 42) von einer spiralförmigen Umwicklung (45) um
geben ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf ei
ner Scheibe (26) mäanderförmig ein Dickschichtwiderstand (28) ange
ordnet ist und daß der Stromfluß senkrecht oder parallel zum Fluß
der einwirkenden Kraft ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die
Scheibe (26) einen Fortsatz (32) aufweist und daß auf dem Fortsatz
(32) ein elektrischer Schaltkreis (IC) (34) angeordnet ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn
zeichnet, daß sich zwischen dem Karosserieteil (10) und dem Flansch
(12) des Stoßdämpfers (13) eine elastische Unterlage (25) in der Be
festigungseinrichtung (11) befindet.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Sensor (24) vergossen ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Sensor (24) vorgespannt ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekenn
zeichnet, daß jeweils oberhalb und unterhalb des Karosserieteils
(10) in der Befestigungseinrichtung (11) ein Sensor (24) angeordnet
ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Meßsignale des Sensors (24) einer Dämpfereinrich
tung für den Stoßdämpfer (13) zugeführt werden.
Priority Applications (1)
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DE19873726146 DE3726146A1 (de) | 1987-08-06 | 1987-08-06 | Vorrichtung zur bestimmung der auf ein fahrzeug wirkenden kraefte |
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Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE3726146A1 true DE3726146A1 (de) | 1988-11-17 |
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ID=6333202
Family Applications (1)
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DE19873726146 Ceased DE3726146A1 (de) | 1987-08-06 | 1987-08-06 | Vorrichtung zur bestimmung der auf ein fahrzeug wirkenden kraefte |
Country Status (1)
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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OAV | Applicant agreed to the publication of the unexamined application as to paragraph 31 lit. 2 z1 | ||
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8131 | Rejection |