DE68907253T2 - Radaufhaengung. - Google Patents

Radaufhaengung.

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suspension
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Masashi Kitagawa
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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Aufhängungssystem für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Blattfeder zum Stützen der Fahrzeugkarosserie, deren eines Ende mit einem Radstütz-Achsschenkel gekoppelt ist und relativ zur Längsachse des Fahrzeugs in der Querrichtung verläuft, und an der Blattfeder angeordnete Detektormittel zum Erfassen einer Änderung des Zustands des Aufhängungssystems aufgrund einer auf die Aufhängung ausgeübten äußeren Kraft.
  • Ein Aufhängungssystem mit diesen Eigenschaften ist in der DE-A-2 541 841 offenbart. Bei diesem System ist zwischen der Fahrzeugkarosserie und der Mitte der Blattfeder vertikal oberhalb der Blattfeder eine hydraulisch-pneumatische Feder angeordnet, in die ein Niveausensor eingebaut ist. Ungeachtet der Belastung der Feder wird die hydraulischpneumatische Feder mittels des Niveausensors auf die gleiche Länge eingestellt, um zu bewirken, daß die Räder, ungeachtet der Belastung der Blattfeder, relativ zur Fahrzeugkarosserie in etwa der gleichen Höhe gehalten werden.
  • Ferner ist ein Fahrzeug-Aufhängungssystem vorgeschlagen worden, das einen Stoßdämpfer mit einer Schraubenfeder aufweist, wobei das untere Ende des Stoßdämpfers mit einem Achsschenkel gekoppelt ist, von dem ein Straßenrad drehbar gehalten ist, und wobei das obere Ende des Stoßdämpfers mit einer Fahrzeugkarosserie über ein elastisches Element mit einer daran angebrachten, elektrisch leitfähigen Gummischicht als Verformungssdetektor gekoppelt ist (siehe die japanische offengelegte Gebrauchsmuster-Veröffentlichung Nr. 60-106807). Bei der Fahrt eines mit einem derartigen Aufhängungssystem ausgerüsteten Kraftfahrzeugs ändern sich die auf den Stoßdämpfer und das elastische Element einwirkenden Belastungen durch Unregelmäßigkeiten auf der Strassenoberfläche und Schwingungsbewegung der Fahrzeugkarosserie. Somit werden das elastische Element und das elektrisch leitfähige Gummielement gedehnt und zusammengedrückt. Daher können die Unregelmäßigkeiten der Straßenoberfläche und die Schwingungsbewegung der Fahrzeugkarosserie als Änderungen des elektrischen Widerstands erfaßt werden, die durch das Dehnen und Zusammendrücken des Gummielements herbeigeführt werden.
  • Die offengelegte japanische Gebrauchsmuster-Veröffentlichung Nr. 60-155610 offenbart ein weiteres Fahrzeug-Aufhängungssystem, das einen Stoßdämpfer mit einer Schraubenfeder umfaßt, wobei das untere Ende des Stoßdämpfers mit einem Achsschenkel gekoppelt ist, von dem ein Straßenrad drehbar gehalten ist, und wobei das obere Ende des Stoßdämpfers über ein elastisches Element mit einer Fahrzeugkarosserie gekoppelt ist. Das obere Ende des Stoßdämpfers und ein Belastungsdetektor sind zusammen an der Fahrzeugkarosserie befestigt. Der Belastungsdetektor umfaßt ein piezoelektrisches Element zur Erzeugung eines Ausgangssignals, das eine Änderung der Belastung des Stoßdämpfers anzeigt.
  • Der Bestimmung einer Zustandsänderung der Aufhängung auf Grundlage des erfaßten Werts in der Aufhängungsanordnung zur Steuerung des Verhaltens der Aufhängung fehlt ein erwünschter Grad an Genauigkeit. Da das Aufhängungssystem selbst eine Höhenänderung der Fahrzeugkarosserie über dem Boden nicht als eine Zustandsänderung der Aufhängung erfassen kann, welche durch eine ausgeübte äußere Kraft induziert ist, ist ein separater Fahrzeughöhensensor erforderlich. Da der Belastungsdetektor am oberen Ende des Stoßdämpfers angebracht ist, wo eine große Belastung konzentriert ist, ist das Aufhängungssystem komplex im Aufbau, teuer herzustellen und weist Probleme mit der Haltbarkeit auf.
  • In Hinblick auf die vorstehend genannten Nachteile der herkömmlichen Aufhängungssysteme ist es Aufgabe der Erfindung, ein Aufhängungssystem bereitzustellen, das leichtgewichtig und von guter Raumausnutzungseffizienz ist.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe ist das Aufhängungssystem dadurch gekennzeichnet, daß die Detektormittel einen an der Blattfeder befestigten Verformungsdetektor zum Erfassen von Verformung der Blattfeder aufgrund deren Biegung umfassen, wobei das Aufhängungssystem ferner Rechenmittel umfaßt zum Berechnen einer auf ein Straßenrad ausgeübten vertikalen Last und/oder einer Verlagerung des Straßenrads relativ zur Fahrzeugkarosserie auf Grundlage einer Änderung der von den Detektormitteln erfaßten Verformung.
  • Erfindungsgemäß ist an dem elastischen Element wenigstens ein einfacher Verformungsdetektor angebracht, um eine in dem elastischen Element in Antwort auf eine darauf ausgeübte äußere Kraft erzeugte Verformung zu erfassen, so daß Zustandsänderungen einer Aufhängung, die durch die ausgeübte äußere Kraft, d.h. in drei Richtungen, die Vertikal-, Längs- oder Querrichtungen, relativ zur Fahrzeugkarosserie an die Straßenräder angelegte Lasten, hervorgerufen werden, und ein Verlagerungsbetrag des Straßenrads relativ zur Fahrzeugkarosserie einfach bestimmt werden können. Das Aufhängungssystem umfaßt ferner Rechenmittel zum Berechnen einer vertikalen Last, die auf das mit dem Achsschenkel gekoppelte Straßenrad ausgeübt wird, und/oder einer Verlagerung des Straßenrads relativ zur Fahrzeugkarosserie auf Grundlage einer Änderung der von den Detektormitteln erfaßten Verformung.
  • Das elastische Element kann ein längliches elastisches Element umfassen, welches sich zwischen Achsschenkeln erstreckt, die zwei jeweilige seitlich beabstandete Straßenräder des Kraftfahrzeugs tragen, und welches zwei entgegengesetzte Enden aufweist, die jeweils mit den Achsschenkeln gekoppelt sind, wobei die Aufhängung ferner mit der Fahrzeugkarosserie gekoppelte und das längliche elastische Element an zwei Haltepunkten haltende Haltermittel umfaßt, die schwenkbar und in der Längsrichtung des länglichen elastischen Elements relativ zur Fahrzeugkarosserie verschiebbar sind, zum Lagern der Last der Fahrzeugkarosserie.
  • Die vorstehenden und weitere Aufgaben, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen ersichtlich werden, wenn diese in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung gelesen wird.
  • Figur 1 ist ein schematischer Aufriß eines Aufhängungssystems gemäß einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform zur Verwendung bei einem Straßenrad, wobei eine Blattfeder als unterer Querlenker verwendet wird;
  • Figur 2 ist ein schematischer Aufriß eines Aufhängungssystems gemäß einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform zur Verwendung bei zwei Straßenrädern, wobei sich eine als unterer Querlenker verwendete Blattfeder zwischen den Straßenrädern erstreckt;
  • Figur 3 ist ein schematischer Aufriß eines Aufhängungssystems gemäß einer dritten erfindungsgemäßen Ausführungsform zur Verwendung bei einem Straßenrad, wobei eine Blattfeder als Teil eines unteren Querlenkers verwendet wird;
  • Figur 4 ist ein schematischer Aufriß eines Aufhängungssystems gemäß einer vierten erfindungsgemäßen Ausführungsform zur Verwendung bei zwei Straßenrädern, wobei eine als Teile der unteren Querlenker verwendete Blattfeder sich zwischen den Straßenrädern erstreckt;
  • Figur 5 ist ein schematischer Aufriß eines Aufhängungssystems, der die Art und Weise dargestellt, auf die eine Änderung der Aufhängung bestimmt wird, wenn lediglich das Gewicht eines Kraftfahrzeugs als äußere Kraft ausgeübt wird;
  • Figur 6 ist ein schematischer Aufriß eines Aufhängungssystems, der die Art und Weise darstellt, auf die eine Änderung der Aufhängung bestimmt wird, wenn sowohl Kräfte fL, fR als auch das Gewicht eines Kraftfahrzeugs jeweils als äußere Kräfte auf Aufhängungsbauteile ausgeübt werden;
  • Figur 7 ist ein schematischer Aufriß eines Aufhängungssystems, der die Art und Weise darstellt, auf die eine Änderung der Aufhängung bestimmt wird, wenn sowohl eine unbekannte konzentrierte Last F bzw. eine verteilte Last W als auch das Gewicht eines Kraftfahrzeugs als äußere Kraft auf eine Blattfeder ausgeübt werden;
  • Figur 8 ist ein schematischer Aufriß eines Aufhängungssystems, der die Art und Weise darstellt, auf die eine Änderung der Aufhängung bestimmt wird, wenn sowohl eine konzentrierte Kraft F bzw. eine verteilte Last W als auch das Gewicht eines Kraftahrzeugs als äußere Kraft auf eine Blattfeder ausgeübt werden; und
  • Figur 9 ist ein Blockdiagramm einer erfindungsgemäßen Anordnung zur Bestimmung einer Änderung des Zustands einer Aufhängung.
  • Figur 1 stellt schematisch ein Aufhängungssystem gemäß einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform zur Verwendung bei lediglich einem Straßenrad dar. Das in Figur 1 dargestellte Aufhängungssystem liegt in Form eines Doppelquerlenker-Aufhängungssystems vor, das ein Straßenrad 1, eine Achse 2, einen Achsschenkel 3, einen oberen Querlenker 4 und einen unteren Querlenker 11 umfaßt. Der untere Querlenker 11 umfaßt eine Blattfeder, die als längliches elastisches Element dient und Elastizität in vertikalen Richtungen aufweist und sich quer zu einem Kraftfahrzeug erstreckt. Ein äußeres Ende der Blattfeder 11 ist an einem Stützpunkt A mit einem unteren Abschnitt des Achsschenkels 3 gekoppelt und ein inneres Ende stützt eine Fahrzeugkarosserie 9 an einem Stützpunkt B fest ab. Ein lediglich einen Stoßfänger umfassender Dämpfer ist mit dem Aufhängungssystem kombiniert.
  • Da der untere Querlenker die Blattfeder 11 umfaßt, wird der mit dem äußeren Ende der Blattfeder 11 am Stützpunkt A gekoppelte Achsschenkel 3 durch die Elastizität der Blattfeder 11 normalerweise nach unten gedrückt, deren inneres Ende am Stützpunkt B an der Fahrzeugkarosserie 9 befestigt ist. Dadurch, daß die Blattfeder 11 zugleich als unterer Querlenker dient, wird daher das Gewicht des Aufhängungssystems herabgesetzt und der Dämpfer kann lediglich in Form eines Stoßdämpfers ohne Schraubenfeder verwendet werden.
  • Erfindungsgemäß ist bspw. ein einzelner Verformungsdetektor 21 an einem Zwischenteil der Blattfeder 11 angebracht. Der Verformungssensor 21 umfaßt ein einfaches Verformungsmeßgerät oder dergl. zum Erfassen einer Verformung der Blattfeder, die infolge deren Biegung durch eine äußere auf die Blattfeder 11 ausgeübte Kraft hervorgerufen wird.
  • Ein erfaßtes Signal von dem Verformungssensor 21 wird einem am Fahrzeug angebrachten (nicht dargestellten) Computer zugeführt, der mittels Rechenoperationen oder auf Grundlage einer Datentabelle Änderungen des Zustands der Aufhängung berechnet, welche durch eine darauf ausgeübte äußere Kraft hervorgerufen werden. Insbesondere werden aus Änderungen der Verformung der Blattfeder 11 in drei Richtungen, d.h. Vertikal-, Längs- und Querrichtungen des Kraftfahrzeugs, an das Straßenrad angelegte Lasten sowie Änderungen der Lasten bestimmt. Darüber hinaus wird eine vertikale Verlagerung der Mitte des Straßenrads (d.h. der Achse 2) bspw. relativ zur Fahrzeugkarosserie bestimmt, um die Höhe der Fahrzeugkarosserie über dem Boden zu berechnen.
  • Weiter unten wird mit Bezug auf die Figuren 5 bis 9 ein bestimmtes Verfahren zur Berechnung der vorstehend genannten Werte beschrieben werden.
  • Figur 2 zeigt ein Aufhängungssystem gemäß einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform, bei welchem sich eine längliche Blattfeder 12 zwischen zwei seitlich beabstandete Straßenräder halternden Aufhängungen quer zu einem Kraftfahrzeug erstreckt. Untere Abschnitte der jeweils die Straßenräder 1 halternden Achsschenkel 3 sind jeweils mit entgegengesetzten Enden der Blattfeder 12 an Stützpunkten A gekoppelt. Ein Zwischenabschnitt der Blattfeder 12 ist von zwei Halterelementen 19 gestützt, die an zwei seitlich beabstandeten Haltepunkten C der Blattfeder 12 mit einer Fahrzeugkarosserie 9 gekoppelt sind, um das Gewicht der Fahrzeugkarosserie 9 zu tragen. Die Haltepunkte C sind von den Halterelemente 19 derart gehalten, daß sie mit der Blattfeder 12 verschwenkbar und damit in der Längsrichtung der Blattfeder 12 relativ zur Fahrzeugkarosserie 9 gleitverschieblich sind. Die Blattfeder 12 dient zugleich als unterer Querlenker der Aufhängungen. Zwischen die Fahrzeugkarosserie 9 und bspw. einer Mitte des Zwischenabschnitts der Blattfeder 12 zwischen den Haltepunkten C ist ein geeignetes (nicht dargestelltes) Lastmittel eingesetzt. Den Aufhängungen sind jeweils Dämpfer mit lediglich Stoßfängern zugeordnet.
  • Da die unteren Querlenker der Aufhängungen, anders als bei der ersten Ausführungsform, von den entgegengesetzten Endabschnitten der gemeinsamen Blattfeder 12 gebildet sind, werden die mit den entgegengesetzten Enden der Blattfeder 12 an Stützpunkten A gekoppelten Achsschenkel 3 durch die Elastizität der Blattfeder 12 normalerweise nach unten gedrückt. Die gemeinsame Blattfeder 12, die zugleich auch als unterer Querlenker dient, sieht eine Stabilisierungsfunktion vor, ermöglicht die gleichzeitige Verwendung der Lastmittel für beide Aufhängungen und macht das Aufhängungssystem gewichtsmäßig leichter. Wie bei der ersten Ausführungsform können Dämpfer in der Form von Stoßfängern ohne Schraubenfedern verwendet werden.
  • Von den Lastmitteln wird von unterhalb oder oberhalb der Blattfeder 12 auf die Mitte der Blattfeder 12 oder einen bestimmten Bereich davon zwischen den Haltepunkten C eine nach oben gerichtete Biegebelastung angelegt, wie durch den Pfeil F angedeutet. Nach Anlegen einer derartigen nach oben gerichteten Biegebelastung wird die Blattfeder 12 elastisch verformt, um ihren Zwischenabschnitt anzuheben, und somit werden die Rad-Stützpunkte A um die Haltepunkte C abgesenkt. Da die Achsschenkel 3 relativ zur Fahrzeugkarosserie 9 abgesenkt werden, wird die Höhe der Fahrzeugkarosserie über dem Boden erhöht. Im Gegensatz hierzu wird die Höhe der Fahrzeugkarosserie über dem Boden vermindert, wenn an den Zwischenabschnitt der Blattfeder 12 eine nach unten gerichtete Biegebelastung angelegt wird.
  • Das in Figur 2 dargestellte Aufhängungssystem umfaßt ferner bspw. zwei Verformungsdetektoren 21, die jeweils an der Blattfeder 12 an seitlich voneinander beabstandeten Abschnitten davon angebracht sind, d.h. Abschnitten zwischen den Haltepunkten C und den Rad-Stützpunkten A.
  • Änderungen des Zustands der Aufhängungen, die durch darauf ausgeübte äußere Kräfte hervorgerufen werden, werden aus den erfaßten Signalen von den Verformungsdetektoren 21 bestimmt. Den Straßenrädern 1 auferlegte Lasten in drei Richtungen, d.h. Vertikal-, Längs- und Querrichtungen des Kraftfahrzeugs, und Änderungen der Lasten werden aus Änderungen der Verformung der seitlich beabstandeten Abschnitte der Blattfeder 12 bestimmt.
  • Figur 3 stellt ein Aufhängungssystem gemäß einer dritten erfindungsgemäßen Ausführungsform dar. Gemäß der dritten Ausführungsform ist getrennt von der Blattfeder 13 ein unterer Querlenker 5 vorgesehen. Ein Zwischenabschnitt des unteren Querlenkers 5 ist an einem Stützpunkt A mit dem äußeren Ende der Blattfeder 13 gekoppelt. Ein äußeres Ende des unteren Querlenkers 5 ist mit einem ein Straßenrad 1 halternden Achsschenkel 3 gekoppelt und ein inneres Ende stützt eine Fahrzeugkarosserie 9 an einem Stützpunkt B fest ab. Das Aufhängungssystem gemäß Figur 3 bietet im wesentlichen die gleichen Vorteile wie jene der ersten Ausführungsform mit der Ausnahme, daß die Blattfeder nicht zugleich als unterer Querlenker dient.
  • An einem Zwischenabschnitt der Blattfeder 13 ist bspw. ein einziger Verformungsdetektor 21 zur Erfassung einer Verformung der Blattfeder 13 angebracht, um Lasten, die an das Straßenrad 1 in drei Richtungen angelegt werden, d.h. Vertikal-, Längs- und Querrichtungen des Kraftfahrzeugs, sowie Änderungen der Lasten zu bestimmen.
  • Gemäß einer in Figur 4 dargestellten vierten erfindungsgemäßen Ausführungsform erstreckt sich eine längliche Blattfeder 14 zwischen zwei seitlich voneinander beabstandete Straßenräder tragenden Aufhängungen quer zu einem Kraftfahrzeug. Zusätzlich sind die unteren Querlenker 5 getrennt von der Blattfeder 14 vorgesehen. Die Blattfeder 14 weist gegenüberliegende Enden auf, die jeweils mit Zwischenabschnitten der unteren Querlenker 5 an Stützpunkten A gekoppelt sind. Die Blattfeder 14 weist ferner einen Zwischenabschnitt auf, der an zwei Haltepunkten C gleitverschieblich und verschwenkbar durch mit einer Fahrzeugkarosserie gekoppelte Halterelemente 19 gehalten ist. Das Aufhängungssystem gemäß Figur 4 weist ferner im wesentlichen die gleichen Vorteile auf wie jene der ersten Ausführungsform mit der Ausnahme, daß die Blattfeder nicht zugleich als unterer Querlenker dient.
  • Das in Figur 4 dargestellte Aufhängungssystem umfaßt ferner bspw. zwei Verformungsdetektoren 21, die jeweils an einem Zwischenabschnitt der Blattfeder 14 an seitlich voneinander beabstandeten Orten zwischen den Haltepunkten C angebracht sind.
  • Änderungen des Zustands der Aufhängung, die durch darauf ausgeübte äußere Kräfte verursacht werden, werden aus den erfaßten Signalen der Verformungsdetektoren 21 bestimmt. Den Straßenrädern 1 auferlegte Lasten in drei Richtungen, d.h. Vertikal-, Längs- und Querrichtungen des Kraftfahrzeugs, sowie Änderungen der Lasten werden aus den Änderungen der Verformung der seitlich voneinander beabstandeten Orte des Zwischenabschnitts der Blattfeder 14 bestimmt.
  • Der Ort und die Anzahl der Verformungsdetektoren 21 kann je nach Wunsch in Hinblick auf Zielsetzungen bei der Auslegung des Aufhängungssystems und anderen Faktoren gewählt werden. Der Verformungsdetektor bzw. die Verformungsdetektoren kann bzw. können an der Gesamtfläche oder einer Teilfläche jeder der Blattfedern 11, 12, 13, 14 angebracht oder in diesen angeordnet sein.
  • Im folgenden werden Rechenverfahren beschrieben werden, die auf Grundlage der erfaßten Signale der Verformungsdetektoren ausgeführt werden.
  • Die nachfolgenden Berechnungen beruhen auf einem Aufhängungssystem mit lateraler Blattfeder, wie es in Figur 2 dargestellt ist, und welches eine Blattfeder als Teil der Aufhängungsquerlenker verwendet. Nachfolgend werden verschiedene Beispiele für Berechnungen in Abhängigkeit von unterschiedlichen Arten von auf die Aufhängungen ausgeübten äußeren Kräften erläutert werden.
    • BEISPIEL 1:
  • An die in Figur 5 dargestellte Blattfeder wird lediglich das Gewicht eines Kraftfahrzeugs (WL, WR) angelegt:
  • Als Referenz wird der Zustand der Blattfeder ohne Fahrgast und ohne Last in dem Kraftfahrzeug verwendet werden. An der Blattfeder sind in zwei Positionen Verformungsdetektoren angebracht und von diesen erfaßte Änderungen der Verformung sind mit εL bzw. εR bezeichnet. Unter der Annahme, daß die an die Straßenräder angelegten Lasten (d.h. Änderungen der Lasten ausgehend von den Lasten, die an den Straßenrädern unter Referenzbedingungen anliegen, d.h. kein Fahrgast und keine Last im Kraftfahrzeug) mit FL, FR bezeichnet sind, werden die Lasten FL, FR wie folgt berechnet:
  • FL = k&sub1; εL + k&sub2; εR + KL(εL,εR)
  • FR = k&sub3; εL + k&sub4; εR + KR(εL,εR)
  • Analog werden Änderungen HL, HR der Höhen der Seitenabschnitte des Kraftfahrzeugs über dem Boden (relative vertikale Änderungen der Abstände zwischen der Fahrzeugkarosserie und den Mittelpunkten der Straßenräder) wie folgt berechnet:
  • HL = k'&sub1; εL + k'&sub2; εR + K'L(εL,εR)
  • HR = k'&sub3; εL + k'&sub4; εR + K'R(εL,εR)
  • In den vorstehenden und folgenden Gleichungen stellen k&sub1;, k&sub2;, k&sub3;, ...kn, k'&sub1;, k'&sub2;, k'&sub3;, ...k'n (n = 1, 2, 3, ...) Koeffizienten dar, die in Abhängigkeit von den Verformungserfassungspositionen und dergl. bestimmt sind, und KL, KR, K'L, K'R, KM usw. stellen Korrekturterme dar (d.h. Funktionen von ε, f, F, W, usw.). Diese Koeffizienten (k) und die Korrekturterme werden in den folgenden Beispielen verwendet, weisen jedoch in den Beispielen unterschiedliche Werte auf.
    • BEISPIEL 2:
  • An die in Figur 6 dargestellten Aufhängungsbauteile werden sowohl Lasten fL, fR als auch das Gewicht eines Kraftfahrzeugs angelegt:
  • Änderungen FL, FR der an die Straßenräder angelegten Lasten werden berechnet durch:
  • FL = k&sub1; εL + k&sub2; εR + k&sub3; fL + KL(εL,εR,fL)
  • FR = k&sub4; εL + k&sub5; εR + k&sub6; fR + KR(εL,εR,fR)
  • Änderungen HL, HR der Höhen der Seitenabschnitte des Kraftfahrzeugs werden berechnet durch:
  • HL = k'&sub1; εL + k'&sub2; εR + k'&sub3; fL + k'&sub4; fR + K'L(εL,εR,fL,fR)
  • HR = k'&sub5; εL + k'&sub6; εR + k'&sub7; fL + k'&sub8; fR + K'R(εL,εR,fR,fL)
    • BEISPIEL 3:
  • An die in den Figuren 7 und 8 dargestellte Blattfeder wird eine konzentrierte Last F bzw. eine verteilte Last W angelegt, die durch von dem Gewicht des Kraftfahrzeugs (WL, WR) verschiedene Lastmittel erzeugt wird:
  • i) Wie in Figur 7 dargestellt, sind dort, wo die konzentrierte Last F bzw. die verteilte Last W unbekannt ist, die Änderungen FL, FR der den Straßenrädern auferlegten Lasten wie folgt gegeben:
  • FL = k&sub1; εL + k&sub2; εM + k&sub3; εR + KL(εL,εM,εR)
  • FR = k&sub4; εL + k&sub5; εM + k&sub6; εR + KR(εL,εM,εR)
  • Eine Last F ist gegeben durch:
  • F = k&sub7; εL + k&sub8; εM + k&sub9; εR + KM(εL,εM,εR)
  • Änderungen HL, HR der Höhen der Seitenabschnitte des Kraftfahrzeugs werden berechnet durch:
  • HL = k'&sub1; εL + k'&sub2; εM + k'&sub3; εR + K'L(εL,εR,εR)
  • HR = k'&sub4; εL + k'&sub5; εM + k'&sub6; εR + K'R(εL,εM,εM)
  • ii) Wie in Figur 8 dargestellt, sind dort, wo die konzentrierte Last F bzw. die verteilte Last W bekannt ist, die Änderungen FL, FR der den Straßenrädern auferlegten Lasten wie folgt gegeben:
  • FL = k&sub1; εL + k&sub2; εR + k&sub3; F + KL(εL,εR,F)
  • FR = k&sub4; εL + k&sub5; εR + k&sub6; F + KR(εL,εR,F)
  • bzw.
  • FL = k&sub7; εL + k&sub8; εR + k&sub9; W + KL(εL,εR,W)
  • FR = k&sub1;&sub0; εL + k&sub1;&sub1; εR + k&sub1;&sub2; W + KR(εL,εR,W)
  • Änderungen HL, HR der Höhen der Seitenabschnitte des Kraftfahrzeugs werden berechnet durch:
  • HL = k'&sub1; εL + k'&sub2; εR + k'&sub3; F + K'L(εL,εR,F)
  • HR = k'&sub4; εL + k'&sub5; εR + k'&sub6; F + K'R(εL,εR,F)
  • bzw.
  • HL = k'&sub7; εL + k'&sub8; εR + k'&sub9; W + K'L(εL,εR,W)
  • HR = k'&sub1;&sub0; εL + k'&sub1;&sub1; εR + k'&sub1;&sub2; W + K'R(εL,εR,W)
  • Wie schematisch in Figuren 7 und 8 dargestellt, umfaßt das hierin verwendete Lastmittel bspw. einen Sack 30, der mit einem Fluid 31 gefüllt ist und zwischen der Blattfeder 12 und einem Träger oder einem durch die Halterelemente 19 gestützen und sich unterhalb der Halterelemente 19 erstrekkenden Sackhalterungselement 40 angeordnet ist. Der Sack 30 wird durch den Träger oder das Sackhalterungselement 40 an einer Verformung nach unten gehindert. Der Betrag der an die Blattfeder 12 angelegten Last kann durch Steuern des Drucks des Fluids in dem Sack 30 mittels einer Pumpe oder dergl. frei eingestellt werden. Der Sack 30 ist aus einem flexiblen, nicht dehnbaren Material gefertigt und das eingefüllte Fluid umfaßt ein Gas als komprimierbares Fluid. Im Gegensatz hierzu kann der Sack 30 aus einem dehnbaren Material gefertigt sein und das Fluid 31 kann ein nicht komprimierbares Fluid sein.
  • Die Erfindung basiert auf der Tatsache, daß ein längliches elastisches Element (d.h. in den vorstehenden Ausführungsformen die Blattfeder), das sich als Teil der die Straßenräder und eine Fahrzeugkarossserie miteinander verbindenden Aufhängungsbauteile quer zum Kraftfahrzeug erstreckt, in Abhängigkeit von einer auf das elastische Element ausgeübten äußeren Kraft einer Verformung unterworfen wird. Wie schematisch in Figur 9 dargestellt, wird der Verformungsbetrag, der von den wenigstens einen, an dem elastischen Element oder der Blattfeder angebrachten Verformungsdetektormitteln erfaßt wird, von einem Rechenmittel bearbeitet zur Bestimmung von Änderungen des Zustands einer Aufhängung, welche durch eine der Aufhängung auferlegte äußere Kraft, d.h. auf die Straßenräder in den Vertikal-, Längs- und Querrichtungen des Kraftfahrzeugs ausgeübte Lasten, durch Verlagerungen der Straßenräder relativ zur Fahrzeugkarosserie und durch an die Blattfeder angelegte Biegebelastungen hervorgerufen werden.
  • Falls zwei unbekannte (FL, FR oder HL, HR und F, W, usw.) vorhanden sind, so sind wenigstens zwei Verformungsdetektoren erforderlich, und falls drei Unbekannte vorhanden sind, sind wenigstens drei Verformungsdetektoren erforderlich. Falls keine Last durch ein Lastmittel (Figuren 5 und 6) an die Blattfeder angelegt wird, dann können die beiden Verformungsdetektoren irgendwo an der Blattfeder befestigt sein. Falls eine Last durch ein Lastmittel (Figuren 7 und 8) an die Blattfeder angelegt wird und die angelegte Last unbekannt ist, so müssen wenigstens zwei der an der Blattfeder angebrachten Verformungsdetektoren zwischen den beiden Haltepunkten C angeordnet sein, um die unbekannte Last zu bestimmen. Falls die durch das Lastmittel angelegte Last bekannt ist, sollte vorzugsweise wenigstens ein Verformungsdetektor zwischen den Haltepunkten C angeordnet sein.
  • Obgleich Rechenverfahren zur Bestimmung von Änderungen des Zustands einer Aufhängung beschrieben wurden, können Änderungen des Zustands einer Aufhängung, die durch Verformungen der Blattfeder verursacht sind, sowie Änderungen des Zustands einer Blattfeder, die durch Änderungen des Verhaltens eines Kraftfahrzeugs und der Lasten an dem Kraftfahrzeug verursacht sind, als Datentabellen gespeichert werden und ein Aufhängungszustand kann aus den Datentabellen auf Grundlage einer erfaßten Verformung bestimmt werden. Die Änderungen HL, HR der Kraftfahrzeughöhen über dem Boden können genauer bestimmt werden, wenn Beträge VL, VR der Biegung der Enden der Blattfeder berücksichtigt werden.
  • Die als längliches elastisches Element dienende Blattfeder kann auch die Funktion des oberen Querlenkers übernehmen oder mit den oberen Querlenkern verbunden sein. Die Aufhängung oder Aufhängungen, auf die die Erfindung angewendet werden kann, sind nicht auf Doppelquerträger-Aufhängungen beschränkt, sondern können auch Feder- bzw. Dämpferbeinaufhängungen sein. Die Höhe eines Kraftfahrzeugs über dem Boden kann unter Verwendung einer Blattfeder eingestellt werden, deren Längsachse in Längsrichtung des Kraftfahrzeugs verläuft.
  • Die verwendeten Verformungsdetektoren weisen einfachen Aufbau auf, da es lediglich erforderlich ist, daß sie jegliche Verformung des elastischen Elements erfassen. Ferner weisen sie eine gute Raumausnutzungseffizienz auf und sind leichtgewichtig. Nichtsdestoweniger erzeugen sie aber Signale, die zur Bestimmung der Lasten auf die Straßenräder in Vertikal-, Längs- und Querrichtungen eines Kraftfahrzeugs sowie der Verlagerungen der Straßenräder relativ zur Karosserie des Kraftfahrzeugs verwendet werden. Durch Verwendung der erfaßten Signale der Verformungsdetektoren und der Ergebnisse der Rechenoperationen auf die erfaßten Signale, kann eine Aufhängungssteuerung in einfacher Weise durchgeführt werden.
  • Obwohl vorstehend das beschrieben wurde, was derzeit als die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung angesehen wird, ist klar, daß die Erfindung in anderen bestimmten Formen ausgeführt werden kann, ohne von deren wesentlichen Eigenschaften abzuweichen. Die derzeitigen Ausführungsformen müssen daher in allen Gesichtspunkten als der Darstellung dienend und nicht beschränkend angesehen werden. Der Umfang der Erfindung ist durch die beigefügten Ansprüche und nicht durch die vorstehende Beschreibung gegeben.

Claims (9)

1. Aufhängungssystem für ein Kraftfahrzeug, umfassend:
- eine Blattfeder (11,12,13,14) zum Stützen der Fahrzeugkarosserie (9), deren eines Ende (A) mit einem Radstütz-Achsschenkel (3) gekoppelt ist und relativ zur Längsachse des Fahrzeugs in der Querrichtung verläuft;
- an der Blattfeder (11,12,13,14) angeordnete Detektormittel zum Erfassen einer Änderung des Zustands des Aufhängungssystems aufgrund einer auf die Aufhängung ausgeübten äußeren Kraft;
dadurch gekennzeichnet, daß
- die Detektormittel einen an der Blattfeder (11,12,13,14) befestigten Verformungsdetektor (21) zum Erfassen von Verformung (εL,εR,εM) der Blattfeder (11,12,13,14) aufgrund deren Biegung umfassen, wobei das Aufhängungssystem ferner Rechenmittel umfaßt zum Berechnen einer auf ein Straßenrad (1) ausgeübten vertikalen Last (FL,FR,FM) und/oder einer Verlagerung (HL, HR) des Straßenrads (1) relativ zur Fahrzeugkarosserie (9) auf Grundlage einer Änderung der von den Detektormitteln (21) erfaßten Verformung (εL,εR,εM).
2. Aufhängungssystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Rechenmittel (Fig.9) zum Berechnen einer vertikalen Last (FL,FR), die auf das mit dem Achsschenkel (3) gekoppelte Straßenrad (1) ausgeübt wird, und/oder einer Verlagerung (HL,HR) des Straßenrads (1) relativ zur Fahrzeugkarosserie (9) auf Grundlage einer Änderung der von den Detektormitteln erfaßten Verformung (εL,εR).
3. Aufhängungssystem nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Doppelquerlenker-Aufhängung, die zwischen die Fahrzeugkarosserie (9) und die Blattfeder (11,12,13,14) eingebunden ist und einem Stoßdämpfer zugeordnet ist, wobei die Blattfeder (11,12,13,14) als eine Schraubenfeder für den Stoßdämpfer und ferner zugleich als unterer Querlenker der Doppelquerlenker- Aufhängung dient.
4. Aufhängungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Blattfeder (12) sich zwischen Achsschenkeln (3) erstreckt, die zwei jeweilige seitlich beabstandete Straßenräder (1) des Kraftfahrzeugs tragen, und zwei entgegengesetzte Enden aufweist, die jeweils mit den Achsschenkeln (3) gekoppelt sind, wobei die Aufhängung ferner mit der Fahrzeugkarosserie (9) gekoppelte und die Blattfeder (12) an zwei Haltepunkten (C) haltende Haltermittel (19) umfaßt, die schwenkbar und in der Längsrichtung der Blattfeder (12) relativ zur Fahrzeugkarosserie (9) verschiebbar sind, zum Lagern des Gewichts (W) der Fahrzeugkarosserie (9).
5. Aufhängungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektormittel wenigstens zwei an der Blattfeder (11,12,13,14) befestigte Verformungsdetektoren (21) umfassen zum Erfassen einer Verformung (εL,εR,εM) der Blattfeder (11,12,13,14) aufgrund deren Biegung.
6. Aufhängungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch ein zwischen die Fahrzeugkarosserie (9) und die Blattfeder (12) eingebundenes Lastmittel (30,31,40), um zwischen zwei Haltepunkten (C) der Blattfeder (12) eine Biegebelastung an die Blattfeder (12) anzulegen.
7. Aufhängungssystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß dort, wo die von dem Lastmittel (30,31,40) an die Blattfeder (12) angelegte Biegebelastung unbekannt ist, die Detektormittel wenigstens drei Verformungsdetektoren (21) umfassen, wobei wenigstens zwei Verformungsdetektoren (21) zwischen den beiden Haltepunkten (C) angeordnet sind, wobei die Rechenmittel (Fig.9) Mittel umfassen zum Berechnen sowohl der durch das Lastmittel (W) an die Blattfeder (12) angelegten Biegebelastung als auch der vertikalen Lasten (FL,FR,FM) und der Verlagerungen (HL;HR) auf Grundlage der Änderung der von den Verformungsdetektoren erfaßten Verformung (εL,εR,εM).
8. Aufhängungssystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß dort, wo die von dem Lastmittel (30,31,40) an die Blattfeder (12) angelegte Biegebelastung bekannt ist, die Detektormittel wenigstens zwei Verformungsdetektoren (21) umfassen, wobei wenigstens ein Verformungsdetektor (21) zwischen den beiden Haltepunkten (C) angeordnet ist, wobei die Rechenmittel (Fig.9) Mittel umfassen zum Berechnen der vertikalen Lasten (FL,FR,FM) und der Verlagerungen (HL,HR) auf Grundlage der Änderung der von den Detektormitteln erfaßten Verformung (εL,εR,εM) und der bekannten Biegebelastung.
9. Aufhängungssystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Lastmittel (30,31,40) ein Begrenzungselement (40), das sich zwischen den beiden Haltepunkten (C) erstreckt und mit Haltermitteln (19) gekoppelt ist, und einen Sack (30) umfaßt, der zwischen dem Begrenzungselement (40) und der Blattfeder (12) angeordnet und mit einem Fluid (31) zum Anlegen der Biegebelastung an die Blattfeder (12) gefüllt ist.
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