JPH02293636A - 車両における軸負荷検出方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、請求項１の上位概念に記載の車両における軸
負荷検出方法および装置に関する。

従来技術 例えば車両の搭載負荷状態の管理のために又は走行装置
調整のために軸負荷に関する情報が必要となる。車両の
車体に対する軸の相対的なばね行程から軸負荷を求める
、軸負荷検出のための測定装置が公知である。測定装置
の、この形式で発生されたばね動作信号はしかし不正確
である、何故ならば例えば零点のシフトが、軸と自動車
の車体との間にばねを設置することにより発生する。従
って長時間にわたると、軸負荷検出の結果の、測定誤り
を招くドリフトを覚悟しなければならない。規則的な間
隔で行う校正により長時間安定性を得ることができる。

しかし校正作業は特別の工場設備と訓練された人員を必
要とし、従って相応のコストがかかる。

発明の効果 従来の技術に対して、請求項ｌに記載の特徴を有する本
発明の方法は、車両の軸負荷の検出が基準値の変化（例
えばばねの設置による零点シフト）と無関係である利点
を有する、何故ならば測定がダイナミック方法で行われ
るからである。測定装置の適当なセンサにより、車体と
軸との間に走行動作の際に発生する振動が検出される、
何故ならば振動が軸負荷のための尺度を表すからである
。例えば周波数の、計算機による評価が可能であり、そ
の際に軸負荷と周波数との間の関連は関数、又は記憶さ
れている換算表又は重み付け表を介して与えられている
。

有利にはセンサの測定データは周波数解析にかけられ、
これから車体周波数が求められる。既知として仮定する
、走行装置ばねのばね特性曲線の考慮の下に、それぞれ
の車輪又はそれぞれの軸に対応することの可能な車体質
量を求めることができる。このようにしてこれから、重
力加速度の考慮の下に、対応して比例し成分的に相応す
る、軸負荷に相応する車体重量が得られる。しかしこれ
に関連して、軸負荷の電子的検出と処理の際に大部分の
場合には装置の絶対値ではなく、対応する、その絶対値
に比例するデータが重要であることに注意すべきである
。例えばばねの設置による基準点のシフトは本発明の軸
負荷検出には何らの影響もなく、従って長時間安定性の
問題は発生しない。

本発明の１つの有利な実施例においては、振動評価によ
り第１の軸負荷検出が行われ、これとは無関係に、別の
原理を基礎とする第２の軸負荷検出が行われー、第１の
軸負荷検出の結果と第２の軸負荷検出の結果とを，軸負
荷の最終的な結果を求めるために評価する。有利には第
２の軸負荷検出はスタティック原理を基礎としている。

軸に対する、車両の車体のばね行路を用いることもでき
る。例えば車両の付加的負荷搭載によりばね行路が拡大
し、従ってばね行路は軸負荷のための尺度を表す。選択
的にしかし、第２の軸負荷検出を、軸負荷により生ずる
、車両のシャシの１つの構成部品の変形を求めることに
より行うこともできる。構成部品変形は例えばストレー
ンゲージにより求めることもできる。

最後に、第２の軸負荷検出を、軸と車両の車体との間に
接続されているガスばね素子のガス圧を求めることによ
り求めることも可能である。

このようなガスばね素子は従って、一方ではばね装置を
実現し他方では同時にセンサの役割を果たすことにより
２重の機能を果たす。ばね行路は圧力増加を介して求め
ることができる。ガスばね素子は鋼ばねに付加的にまた
はそれだけでも設けることができる。後者の場合にはガ
スばね素子は、関与する車体負荷を支持する構成部品を
表す（空気ばね）。

ばね行程の検出のためのセンサとして例えば、車両の車
体と軸との間の相対運動により調整されるボテンショメ
ー夕を用いることもできる。

構成部品の変形のために、ストレーンゲージを用いるこ
とができ、ガス圧検出のために公知の圧カセンサを用い
ることもできる。

異なる方法で得られたこれら２つの軸負荷結果は、最終
的軸負荷を求めるために平均化され、従って多分発生す
る測定誤差が少なくとも部分的に補償される。特に、第
１の軸負荷検出と第２の軸負荷検出との結果を互いに異
なって重み付けすることが可能である。

付加的に又は選択的に、最終的な軸負荷検出のために、
第１又は第２の軸負荷検出を第２又は第１の軸負荷検出
の結果により補正することができる。振動測定を基礎と
する方法の評価が、スタティック方法における評価に比
して多分より緩慢に進行するが、他方においてしかし例
えば制動動作において軸負荷の変化を考慮しなければな
らないので、シャシ調整および／又は制動調整のために
、スタティック原理により求められた軸負荷を、測定装
置の長時間校正のために、ダイナミック原理により求め
られた結果を用いることができる。このようにして、保
守作業の際に補償を行わずに零点のずれを自動的に考慮
することができる。

第１の軸負荷検出の結果と第２の軸負荷検出の結果との
間の所定の差値を越えると、誤り信号の出力が行われる
。これにより誤動作を回避することができる。

更に本発明は、ばね装置を介して車体等と連結されてい
る少なくとも１つの軸と、車体と軸との間に走行動作等
の際に発生する振動の、軸負荷のための尺度を表す周波
数を検出する測定装置とを有する車両における軸負荷検
出装置に関する。

有利には、測定装置のセンサから供給されるデータが、
振動の周波数ｆに対応するダイナミック値と、車体と軸
との間の平均間隔に関するスタティック値とを含む。第
１の軸負荷検出をダイナミック値の振動の周波数の評価
により行う第１の評価ユニットが設けられている。第２
の評価ユニットはスタティック値を、第２の軸負荷検出
のための尺度とし用いる。従っていわゆるセンサは、第
１と第２の軸負荷検出の双方のためのデータを供給する
。

軸と車体との間に設けられているばね装置のばね特性曲
線が、第１又は第２の軸負荷検出に作用するので、対応
する情報を第１および第２の評価ユニットに供給するば
ね特性曲線回路が設けられている。

最後に、第１の評価ユニットと第２の評価ユニットとの
出力側に接続されており、第１の軸負荷検出と第２の軸
負荷検出の結果の有利には重み付けされた平均値形成お
よび／又は第ｌ又は第２の軸負荷検出の、第２又は第１
の軸負荷検出による補正を行う評価回路が設けられる。

実施例 第１図は車両の走行装置ｌを示す。走行装置ｌは、車輪
３を有する軸２を有する。軸２はばね装置４を介して車
両のシャシ５と連結されいる。シャシ５は、（図示され
ていない）車両の車体の基礎を形成する。更に、適当な
センサ７によりシャシ５（又は車体）に対する軸２の相
対的位置を求める測定装置６が設けられている。

一方では、軸２とシャシ５との間の間隔は、（例えば荷
物の搭載等による）車両重量の変化により変化し、他方
では、車輪３が走行する図示されていない走行路の凹凸
による軸２の運動により変化する。更に、ばね行程Ｓは
走行状態の変化に依存する、何故ならば例えば制動動作
の際に軸負荷の変化が発生するからである。

第２図においては３つの異なる負荷ＡおよびＢおよびＣ
に対して測定装置６のセンサ信号が示されている。それ
ぞれの信号は車両の搭載負荷および走行方法と道路状態
およびばね状態とに依存する。これに加えて、（図示さ
れていない）ショックアブソーバの構造形態および状態
に対する依存も発生する。全体として、第２図の各信号
変化が、振動成分を考慮しない場合のスタティック値Ｗ
　ｓ　ｔ　ａと、振動成分の周波数ｆを考慮するダイナ
ミック値Ｗｄｙｎから合成されることが分かる。周波数
ｆに対しては が成立つ。

軸２に対する車体の振動の周波数ｒは車両の質量ｍと、
ばね装置４のばね定数Ｃとに依存する。ばね定数Ｃは走
行装置ｌの構造により前もって与えられているので、周
波数ｆと、自動車車体の質量ｍとの間には既知の関係が
成立つ。

周波数ｆは軸２の軸負荷のための尺度を表す、何故なら
ば自動車車体の質ｉｍは軸負荷ＬＡｃｈｓに比例するか
らである。次式 ＬＡｏｈ８＝ｍ゜ｇ が成立つ。但しｇは地球の引力による加速度である。全
体として車体（シャシ５）と軸２との間の振動の周波数
ｆを求めることにより軸負荷ＬＡｏｈＳを求めることが
できることが分かった。

ダイナミック値Ｗｄｙｎ（振動）を評価することは、軸
負荷を求める第１の方法である。これとは無関係に、ス
タティック値Ｗ　ｓ　ｔ　ａを評価することによる第２
の方法が与えられている。軸負荷ＬＡｃｈｓが大きけれ
ば大きい程、シャシ５に対する軸２の相対的ばね行程Ｓ
は大きくなる。測定装置６は、スタティック値に対応し
て大きいセンサ信号を供給する。“スタティック″′と
いう呼称は本明細書においては″時間的に一定″と解釈
してはならない、何故ならば例えば自動車の制動動作に
おいて、この作動状態を検出するために用いられるスタ
ティック信号は比較的急速に変化するが、ダイナミック
信号とは異なり、軸２を基準とする車体の平均レベルか
らｌｌｌの都度に出発するのに対して、前述のダイナミ
ック評価の場合には、このレベルの周りで行われる、車
体の短時間のずれを用いるという相違が存在するからで
ある。

スタティック原理に従って行われる第２の軸負荷検出は
有利には、センサ信号が、適切なフィルタにより平滑化
されることにより行われる。

このようにして得られたばね動作信号は車体の質量ｍに
比例する。次式 ＬＡｃｈｓ””　’　” が成立つ。但しＬＡｃｈｓは軸負荷、Ｃはばね装置４の
ばね定数、Ｓは軸２に対する車体の相対的ばね行程を示
す。

第３図においては本発明の軸負荷検出がブロック回路に
基づいて詳しく説明される。測定装置６は、軸２に対す
る自動車車体の位置および運動に依存するその測定デー
タをフィルタ８および回路９に供給する。フィルタ８に
おいては測定データの振動成分が平滑化されるのに対し
て、回路９においては振動成分の周波数解析が行われる
。回路９は第１の評価ユニット１０と、フィルタ８は第
２の評価ユニット１１と接続されている。更に、ばね装
置４のばね特性（ばね定数Ｃ）に関するデータを評価ユ
ニット１０および１１に供給するばね特性回路１２が設
けられている。第１の評価ユニット１０の出力側１３か
らは、前述のダイナミック原理を基礎とする第１の軸負
荷検出の結果が取出される。第２の評価ユニット１１の
出力側ｌ４からは、前述のスタティック原理を基礎とす
る第２の軸負荷検出の結果が取出される。出力側１３お
よび１４の信号は評価回路１５に供給され、評価回路１
５は、異なる方法で得られたこれら２つの軸負荷ＬＡｃ
ｈｓを互いに比較し、所望に応じて、有利には重み付け
された平均値形成、又は一方の測定の、他方の測定値に
よる補正を行う。これら２つの測定値の大きさが、所定
の差値を越える程に強く互いから離れるかぎり、誤差信
号が出力される。

本発明により、自動車の軸負荷検出の瞬時値と長時間安
定性の双方が改善される、何故ならばスタティック値と
ダイナミック値の双方の評価が行われるからである。こ
れに関連して、ただ１つのセンサを有する単一の測定装
置を用いることもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は軸負荷検出のための測定装置を備えている車両
の走行装置の略図、第２図は種々の軸負荷における測定
装置の測定データの線図、第３図は軸負荷検出のための
本発明の装置のブロック図である。 ｌ・・・走行装置、２・・・軸、３・・・車輪、４・・
・ばね装置、５・・・シャシ、６・・・測定装置，７・
・・センサ、８・・・フィルタ、９・・・周波数解析回
路、１０・・・第１の評価ユニット、１１・・・第２の
評価ユニット、１５・・・評価回路。 ５・・ンで７ ７・・セ／サ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ばね装置を介して車両の車体に連結されている少な
   くとも１つの軸を有する車両における軸負荷検出方法に
   おいて、 走行動作等の際に発生する、軸（２）に対する自動車車
   体（シャシ５）の振動の周波数 （ｆ）を求め、 軸負荷（Ｌ＿Ａ＿ｃ＿ｈ＿ｓ）を求めるための尺度とし
   て、求められた周波数（ｆ）を用いることを特徴とする
   車両における軸負荷検出方法。 ２、振動評価により第１の軸負荷検出が行われ、これと
   は無関係に、別の原理を基礎とする第２の軸負荷検出が
   行われ、 第１の軸負荷検出の結果と第２の軸負荷検出の結果とを
   、軸負荷（Ｌ＿Ａ＿ｃ＿ｈ＿ｓ）の最終的な結果を求め
   るために評価することを特徴とする請求項１に記載の車
   両における軸負荷検出方法。 ３、第２の軸負荷検出が、軸（２）に対する車両の車体
   （シャシ５）のばね行程（ｓ）を求めることにより行わ
   れることを特徴とする請求項１又は２に記載の車両にお
   ける軸負荷検出方法。 ４、第２の軸負荷検出が、車両の走行装置（１）の１つ
   の構成部品の、軸負荷（Ｌ＿Ａ＿ｃ＿ｈ＿ｓ）により生
   ずる変形を求めることにより行うことを特徴とする請求
   項１ないし３のうちのいずれか１項に記載の車両におけ
   る軸負荷検出方法。 ５、第２の軸負荷検出が、軸（２）と車体（シャシ５）
   との間に接続されているガスばね素子のガス圧を求める
   ことにより行うことを特徴とする請求項１ないし４のい
   ずれか１項に記載の車両における軸負荷検出方法。 ６、最終的な軸負荷（Ｌ＿Ａ＿ｃ＿ｈ＿ｓ）を求めるた
   めに第１の軸負荷検出と第２の軸負荷検出との結果を平
   均することにより行うことを特徴とする請求項１ないし
   ５のうちのいずれか１項に記載の車両における軸負荷検
   出方法。 ７、最終的な軸負荷（Ｌ＿Ａ＿ｃ＿ｈ＿ｓ）を求めるた
   めに第１の軸負荷検出と第２の軸負荷検出との結果を異
   なって重み付けして平均することにより行うことを特徴
   とする請求項１ないし６のうちのいずれか１項に記載の
   車両における軸負荷検出方法。 ８、最終的な軸負荷検出のために第１の軸負荷検出又は
   第２の軸負荷検出との結果を第２の軸負荷検出又は第１
   の軸負荷検出の結果により補正することを特徴とする請
   求項１ないし７のうちのいずれか１項に記載の車両にお
   ける軸負荷検出方法。 ９、第１の軸負荷検出の結果と第２の軸負荷検出の結果
   との間の所定の差値を越えた場合には誤り信号を出力す
   ることを特徴とする請求項１ないし８のうちのいずれか
   １項に記載の車両における軸負荷検出方法。 １０、第１の軸負荷検出の結果を走行装置調整の長時間
   校正に用い、第２の軸負荷検出の結果を、走行動作の際
   に瞬時に行われる、走行装置調整の調整動作に用いるこ
   とを特徴とする請求項１ないし９のうちのいずれか１項
   に記載の車両における軸負荷検出方法。 １１、前述の請求項のうちの１つ又は複数に記載の方法
   を実施するために、ばね装置を介して車両の車体等と連
   結されている少なくとも１つの軸を有する車両における
   軸負荷検出装置において、車体（シャシ５）と軸（２）
   との間に走行動作等の際に発生する振動の、軸負荷（Ｌ
   ＿Ａ＿ｃ＿ｈ＿ｓ）のための尺度を表す周波数（ｆ）を
   検出する測定装置（６）を設けることを特徴とする車両
   における軸負荷検出装置。 １２、測定装置（６）のセンサ（７）から供給されるデ
   ータが、振動の周波数（ｆ）に対応するダイナミック値
   （振動成分Ｗｄｙｎ）と、車体（シャシ５）と軸（２）
   との間の平均間隔に関するスタティック値（Ｗｓｔａ）
   とを含むことを特徴とする請求項１１に記載の車両にお
   ける軸負荷検出装置。 １３、測定装置（６）が、車体（シャシ５）と軸（２）
   との間に接続されているガスばね素子の中のガス圧を検
   出するセンサを有し、 スタティック値（Ｗｓｔａ）を、平均化されたガス圧か
   らダイナミック値（振動成分Ｗｄｙｎ）をガス圧変化か
   ら形成することを特徴とする請求項１１又は１２に記載
   の車両における軸負荷検出装置。 １４、ダイナミック値（Ｗｄｙｎ）の振動周波数（ｆ）
   の評価により第１の軸負荷検出を行う第１の評価ユニッ
   ト（１０）と、スタティック値 （Ｗｓｔａ）を第２の軸負荷検出のための尺度として用
   いる第２の評価ユニット（１１）とを特徴とする請求項
   １１ないし１３のうちのいずれか１項に記載の車両にお
   ける軸負荷検出装置。 １５、第１の評価ユニット（１０）と第２の評価ユニッ
   ト（１１）とをばね装置（４）のばね特性曲線回路（１
   ２）に接続することを特徴とする請求項１１ないし１４
   のうちのいずれか１項に記載の車両における軸負荷検出
   装置。 １６、第１の評価ユニット（１０）と第２の評価ユニッ
   ト（１１）との出力側（１３および １４）に接続されており、第１の軸負荷検出と第２の軸
   負荷検出の結果の有利には重み付けされた平均値形成お
   よび／又は第１又は第２の軸負荷検出の、第２又は第１
   の軸負荷検出による補正を行う評価回路（１５）を有す
   ることを特徴とする請求項１１ないし１５のうちいずれ
   か１項に記載の車両における軸負荷検出装置。