(57)【要約】  本発明は、自動車（７）のためのホイールサスペンションであって、キャリヤエレメント（５）と、このキャリヤエレメント（５）に対して間隔を保って配置された、操舵軸線（３０）を中心にして旋回可能なホイールキャリヤ（１）と、該ホイールキャリヤ（１）に回転可能に支承されたホイール（１４）と、少なくとも間接的にキャリヤエレメント（５）に回転可能に支承されたステアリングホイール（５８）とが設けられており、該ステアリングホイール（５８）によって、ホイールキャリヤ（１）が操舵軸線（３０）を中心にして旋回可能であって、前記ホイールキャリヤ（１）に結合されたジョイント（８）が設けられていて、該ジョイント（８）が、ハウジング（２６）と、このハウジング（２６）内に旋回可能に支承されたジョイントピン（２５）と、磁石（２７）と磁界反応式のセンサ構造群（２８）とを備えた角度測定装置を有しており、少なくとも１つのガイド手段（２）が設けられていて、該ガイド手段（２）を介してジョイント（８）がキャリヤエレメント（５）と結合されている形式のものに関する。前記角度測定装置によって、前記ハウジング（２６）に対して相対的なジョイントピン（２５）の変位（ω）が少なくとも２つの異なる空間方向で検出可能であって、磁石（２７）の磁化（Ｍ）の向きが操舵軸線（３０）に対して傾斜するように配向されている。
2008543636.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車（７）のためのホイールサスペンションであって、キャリヤエレメント（５）と、このキャリヤエレメント（５）に対して間隔を保って配置された、操舵軸線（３０）を中心にして旋回可能なホイールキャリヤ（１）と、該ホイールキャリヤ（１）に回転可能に支承されたホイール（１４）と、少なくとも間接的にキャリヤエレメント（５）に回転可能に支承されたステアリングホイール（５８）とが設けられており、該ステアリングホイール（５８）によって、ホイールキャリヤ（１）が操舵軸線（３０）を中心にして旋回可能であって、前記ホイールキャリヤ（１）に結合されたジョイント（８）が設けられていて、該ジョイント（８）が、ハウジング（２６）と、このハウジング（２６）内に旋回可能に支承されたジョイントピン（２５）と、磁石（２７）と磁界反応式のセンサ構造群（２８）とを備えた角度測定装置を有しており、少なくとも１つのガイド手段（２）が設けられていて、該ガイド手段（２）を介してジョイント（８）がキャリヤエレメント（５）と結合されている形式のものにおいて、
角度測定装置によって、前記ハウジング（２６）に対して相対的なジョイントピン（２５）の変位（ω）が少なくとも２つの異なる空間方向で検出可能であって、
磁石（２７）の磁化（Ｍ）の向きが操舵軸線（３０）に対して傾斜するように配向されている、
ことを特徴とする、自動車のホイールサスペンション。
【請求項２】
磁化（Ｍ）と操舵軸線（３０）との間の角度（α）が５°より大きく、１５°より小さい、請求項１記載のホイールサスペンション。
【請求項３】
ジョイント（８）がボールジョイントであって、ジョイントピンがボールピボット（２５）である、請求項１又は２記載のホイールサスペンション。
【請求項４】
ジョイント（８）は、その縦軸線（３１，３２）が操舵軸線（３０）に対して傾斜して延在するようにホイールキャリヤ（１）に固定されている、請求項１から３までのいずれか１項記載のホイールサスペンション。
【請求項５】
ジョイントピン（２５）がホイールキャリヤ（１）に固定されていて、ハウジング（２６）がガイド手段（２）に固定されている、請求項１から４までのいずれか１項記載のホイールサスペンション。
【請求項６】
ジョイントピン（２５）の縦軸線（３１）が、操舵軸線（３０）に対して傾斜して延在している、請求項５記載のホイールサスペンション。
【請求項７】
磁石（２７）の磁化（Ｍ）の向きが、ジョイントピン（２５）の縦軸線（３１）に対して平行に延在しているか、又はこの縦軸線（３１）と合致している、請求項６記載のホイールサスペンション。
【請求項８】
キャリヤエレメント（５）に、ステアリングホイール（５８）によって操作可能なステアリングギヤ（１３）が少なくとも間接的に固定されており、該ステアリングギヤ（１３）がタイロッド（４）を介してホイールキャリヤ（１）に結合されている、請求項１から７までのいずれか１項記載のホイールサスペンション。
【請求項９】
ステアリングホイール（５８）がステアリングシャフト（５９）を介して機械的にステアリングギヤ（１３）に接続されている、請求項８記載のホイールサスペンション。
【請求項１０】
前記ガイド手段がコントロールアーム（２）である、請求項１から９までのいずれか１項記載のホイールサスペンション。
【請求項１１】
ホイールキャリヤ（１）が、少なくとも間接的にばね（２０）を介してキャリヤエレメント（５）に接続されている、請求項１から１０までのいずれか１項記載のホイールサスペンション。
【請求項１２】
磁石（２７）がジョイントピン（２５）内に配置され、センサ構造群（２８）がハウジング（２６）内に配置されている、請求項１から１１までのいずれか１項記載のホイールサスペンション。
【請求項１３】
センサ構造群（２８）が２つのセンサ（４２，４３）を有しており、これらのセンサが互いに直角に整列されている、請求項１から１２までのいずれか１項記載のホイールサスペンション。
【請求項１４】
センサ構造群（２８）が、それぞれ１つの感知面（４６）を備えた２つのセンサ（４２，４３）を有しており、前記感知面（４６）が、互いに交差する２つの平面（３３，３４）上に位置しており、これらの平面（３３，３４）の直交交差線（Ｓ）が、ハウジング（２６）の縦軸線（３２）と合致しているか、又はこの縦軸線（３２）に対して平行に延在している、請求項１から１２までのいずれか１項記載のホイールサスペンション。
【請求項１５】
角度センサ装置（２７，２８）によって、ジョイントピン（２５）の縦軸線（３１）とハウジング（２６）の縦軸線（３２）との間の２つの角度が検出可能であって、これら２つの角度が、互いに交差し合う異なる平面（３３，３４）上に位置している、請求項１から１４までのいずれか１項記載のホイールサスペンション。
【請求項１６】
２つの平面（３３，３４）が互いに直角に整列されている、請求項１５記載のホイールサスペンション。
【請求項１７】
２つの平面（３３，３４）の直交交差線（Ｓ）が、ハウジング（２６）の縦軸線（３２）と合致しているか、又はこの縦軸線（３２）に対して平行に延在している、請求項１５又は１６記載のホイールサスペンション。
【請求項１８】
請求項１から１６までのいずれか１項記載の少なくとも１つのホイールサスペンション（５５）と車体（６）とを有する自動車において、キャリヤエレメント（５）が車体（６）の一部であって、この車体（６）の一部に結合されているか、又はこの車体（６）の一部によって形成されていることを特徴とする、ホイールサスペンション。
【請求項１９】
少なくとも１つの第２のホイールキャリヤ（６７）がこの第２のホイールキャリヤ（６７）に回転可能に支承された第２のホイール（５１）を有しており、該第２のホイールキャリヤ（６７）が車体（６）に対して間隔を保って配置されていて、この車体（６）に結合されており、この場合、２つのホイール（１４，５１）が操舵可能なフロントアクスル（５６）の一部である、請求項１８記載のホイールサスペンション。
【請求項２０】
ホイール（１４）の操舵角（β，ＬＷ）、又は自動車（７）の車体（６）に回転可能に支承されたステアリングホイール（５８）の操舵角（β，ＬＷ）を規定するための方法であって、前記ステアリングホイール（５８）によって前記ホイール（１４）が操舵軸線（３０）を中心にして旋回せしめられ、該ホイール（１４）がジョイント（８）を介して少なくとも間接的に車体（６）に接続されており、前記ジョイント（８）が、磁石（２７）と磁界反応式のセンサ構造群（２８）とを備えた角度装置を有しており、
特性マップをインプットし、
ジョイント（８）の変位（ω）を測定し、
この測定された変位及び前記インプットされた特性マップをベースにして操舵角（ＬＷ，β）を規定する方法において、
前記ジョイントを、磁石の磁化の向きが常に操舵軸線に対して傾斜して配向されように、車体内に整列して組み込み、
少なくとも２つの異なる空間方向における前記ジョイントの変位を検出する、
ことを特徴とする、操舵角を規定するための方法。
【請求項２１】
インプットされた特性マップ及び測定された変位をベースにして、車体（６）に対して相対的なホイール（１４）のばねストローク（Ｚrel）を規定する、請求項２０記載の方法。
【請求項２２】
前記特性マップのインプットを次の段階で行う、つまり、
１：一定の操舵角（ＬＷ）において、車体（６）に対して相対的なホイール（１４）の種々異なるばねストローク（Zrel）を調節し、この際に、前記ジョイント（８）の変位（ω）を、各ばね特性のための少なくとも２つの異なる空間方向で検出し、
２：前記第１段階を別の操舵角（ＬＷ）において繰り返す、
段階で行う、
請求項２０又は２１記載の方法。
【請求項２３】
前記特性マップのインプットを次の段階で行う、つまり、
１：車体（６）に対してホイール（１４）のばねストローク（Ｚrel）が一定の状態で種々異なる操舵角（ＬＷ)を調節し、この際に、ジョイント（８）の変位（ω）を、各操舵角のための少なくとも２つの異なる空間方向で検出し、
２：前記第１段階を別のばねストローク（Ｚrel）において繰り返す、
段階で行う、
ことを特徴とする、請求項２０又は２１記載の方法。
【請求項２４】
ホイールサスペンションの使用法において、
請求項２０から２３までのいずれか１項記載の方法を実施するために請求項１から１７までのいずれか１項記載のホイールサスペンション（５５）を使用することを特徴とする、ホイールサスペンションの使用法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車のためのホイールサスペンションであって、キャリヤエレメントと、このキャリヤエレメントに対して間隔を保って配置された、操舵軸線を中心にして旋回可能なホイールキャリヤと、該ホイールキャリヤに回転可能に支承されたホイールと、少なくとも間接的にキャリヤエレメントに回転可能に支承されたステアリングホイールとが設けられており、該ステアリングホイールによって、ホイールキャリヤが操舵軸線を中心にして旋回可能であって、前記ホイールキャリヤに結合されたジョイントが設けられていて、該ジョイントが、ハウジングと、このハウジング内に旋回可能に支承されたジョイントピンと、磁石と磁界反応式のセンサ構造群とを備えた角度測定装置を有しており、少なくとも１つのガイド手段が設けられていて、該ガイド手段を介してジョイントがキャリヤエレメントと結合されている形式のものに関する。また本発明は、このようなホイールサスペンションを備えた自動車、操舵角を規定するための方法、並びにこの方法を実施するためのホイールサスペンションの使用法に関する。
【０００２】
自動車のばねストロークを測定するために角度センサ装置が使用されているホイールサスペンションは、従来技術により公知である。この場合、操舵角は、車軸形式に基づく妨害値（Stoergroess）を表す。従来では、操舵角を規定するための試みは失敗しており、角度センサ装置は、操舵角を規定するための明確な情報を提供できない。
【０００３】
ドイツ連邦共和国特許出願第１０２００４０５３６９０．２号明細書によれば、絶対的な操舵角を規定するために、付加的に弾性運動学的な角度の測定が行われる自動車について記載されている。自動車の前輪操舵装置は、ステアリングホイールと、舵角センサとパワーステアリングとを有しており、この場合、タイロッドのヘッド側のアングルジョイントを形成するボールジョイントの角度測定が行われる。アングルジョイントは、ジョイントボールとピボットと磁界センサとを有している。この磁界センサと磁気的に作用接続している磁界検出器が設けられており、この場合、ボールピボットの縦軸線を中心として角度運動が検出される。しかしながらこの測定によっては、操舵されたホイールのおおまかな位置しか検出することができない。
【０００４】
本発明の課題は、冒頭に述べた形式のホイールサスペンションを改良して、舵角を適切な舵角範囲において高い精度で、角度測定装置によって検出された変位から明確に規定することができるようにすることである。
【０００５】
この課題は、請求項１に記載したホイールサスペンションによって、及び請求項２０に記載した方法によって解決された。有利な実施例は従属請求項に記載されている。
【０００６】
車両特に自動車のための、本発明によるホイールサスペンションは、キャリヤエレメントと、このキャリヤエレメントに対して間隔を保って配置された、操舵軸線を中心にして旋回可能なホイールキャリヤと、該ホイールキャリヤに回転可能に支承されたホイールと、少なくとも間接的にキャリヤエレメントに回転可能に支承されたステアリングホイールとが設けられており、該ステアリングホイールによって、ホイールキャリヤが操舵軸線を中心にして旋回可能であって、前記ホイールキャリヤに結合されたジョイントが設けられていて、該ジョイントが、ハウジングと、このハウジング内に旋回可能に支承されたジョイントピンと、磁石と磁界反応式のセンサ構造群とを備えた角度測定装置を有しており、少なくとも１つのガイド手段が設けられていて、該ガイド手段を介してジョイントがキャリヤエレメントと結合されている形式のものに関する。角度測定装置によって、前記ハウジングに対して相対的なジョイントピンの変位が少なくとも２つの異なる空間方向で検出可能であって、磁石の磁化の向きが操舵軸線に対して傾斜して延在するように配向されている。
【０００７】
ステアリングホイールが旋回せしめられると、ホイールは操舵軸線を中心にして旋回し、この場合、ジョイントも旋回若しくは回転せしめられる。その結果、角度測定装置によって検出可能な、センサ構造群に対して相対的な磁石の位置変化が生じる。この場合、磁石の磁化の向きが傾斜するように配向したことによって、適切な舵角範囲内において、角度センサ装置によって検出された変位と舵角との間の正確かつ明確な関係が得られ、この場合、舵角は有利な形式でステアリングホイールの回転、特にキャリヤエレメントに対するステアリングホイールの相対的な回転を示す。しかしながら舵角は、操舵軸線を中心としたホイールキャリヤ若しくはホイールの旋回も表す。
【０００８】
「磁化；Magnetisierung」とは、有利には結果として生じる磁石の磁化のことである。また「傾斜；schraeg」とは、磁化の向きと操舵軸線との間の角度が有利には０°より大きく、９０°より小さい、ということである。しかしながらこの角度は特に、常に５°であるか、又は５°よりも大きいか、或いはこの角度は５°〜１５°の間、有利には約１０°である。何故ならば、この角度範囲若しくは角度のために、舵角と検出された変位との間の、特に明確な顕著な関係が得られるからである。
【０００９】
変位は、少なくとも２つの異なる空間方向で検出される。これは例えば、角度センサ装置によって変位が、少なくとも２つの角度（ジョイントピンがハウジングに対して相対的に占めるか若しくは有している）の形で測定されることによって実現される。この場合、２つの角度は異なっていて、互いに交差し合う平面若しくは検出平面に位置している。それによって変位は、少なくとも２つの成分に分解される。さらに、２つの角度の測定は特に同時に行われる。
【００１０】
ジョイントピンは縦軸線を有していて、有利には回転対称的な部材であり、この回転対称的な部材の回転軸線がジョイントピンの縦軸線と合致している。さらに、ハウジングは、特にジョイントの変位していない状態でジョイントピンの縦軸線と合致する縦軸線を有している。ハウジング内には、ほぼ回転対称的な切欠が設けられており、この切欠内にジョイントピンが旋回可能に支承されており、この場合、切欠の回転軸線は、特にハウジングの縦軸線と合致している。
【００１１】
ジョイントは有利にはボールジョイントであって、ジョイントピンがボールピボットを形成している。しかしながら、別のジョイントを使用してもよい。この場合、ジョイントピンは、ハウジングに対して少なくとも２つの異なる空間方向で旋回可能である。
【００１２】
「操舵軸線」とは、特にホイールに固定された回転軸線のことであって、この回転軸線を中心にしてホイール若しくはホイールキャリヤが操舵運動時に旋回する。この場合、車体若しくは路面に対して相対的な操舵軸線の位置は、従来技術により公知であるように、キャスター角、キャスタートレール、キングピン傾斜角、ステアリングロール半径等の固有値によって表される。最近のダブルコントロールアーム型−、及びスプリング型−若しくはダンパストラット型フロントアクスル（マクファーソンアクスル）において、操舵軸線は、ホイールキャリヤをコントロールアームに結合するボールジョイントを通って延在しているか、若しくはスプリングストラット又はダンパストラットの上部の車体側の回転軸受を通って延在している。４リンク式のフロントアクスルにおいては、上部及び下部のダブルジョイントの瞬間中心の接続線は、操舵の際に、仮想の操舵軸線を表す瞬間回転軸線を形成する。
【００１３】
ジョイントはその縦軸線が、操舵軸線に対して平行又は垂直に延在しているか、又は操舵軸線と合致してホイールキャリヤ固定されている。しかしながら有利にはジョイントはその縦軸線が、操舵軸線に対して傾斜して延在してホイールキャリヤに固定されている。この場合、「傾斜して」とは、ジョイントの縦軸線と操舵軸線との間の角度が、有利には０゜より大きく、９０゜より小さい。しかしながら特にこの角度は５゜と１５゜との間、有利には約１０゜である。
【００１４】
第１の実施態様によれば、ハウジングはホイールキャリヤに固定されており、これに対してジョイントピンはガイド手段に固定されている。このような配置においては、ハウジングの縦軸線は、有利にはジョイントの縦軸線を形成する。
【００１５】
第２の実施態様によれば、ジョイントピンはホイールキャリヤに固定されており、これに対してハウジングはガイド手段に固定されていて、この場合、ジョイントピンの縦軸線はジョイントの縦軸線を形成している。
【００１６】
磁石の磁化は、ジョイントの縦軸線に対して平行に延在しているか、又はこのジョイントの縦軸線と合致している。この場合、有利には、磁化は、ジョイントピンの縦軸線に対して平行に延在しているか、又はジョイントピンの縦軸線と合致している。しかしながら選択的に、磁化は、ジョイントピン又はジョイントの縦軸線に対して傾斜するように配向されてもよい。
【００１７】
ステアリングホイールによって特にステアリングギヤボックスが操作される。このステアリングギヤボックスは、間接的に又は直接的にキャリヤエレメントに固定されていて、タイロッドを介してホイールキャリヤに結合されている。このような形式のステアリングギヤボックスは、従来技術により公知であって、例えばタイロッドに結合されたラックを有しており、このラックは、このラックに噛み合い、かつステアリングホイールと少なくとも間接的に接続された歯車、傘歯車又はこれと類似のものを介して、ホイールキャリヤを旋回させるためにシフト可能である。この場合ステアリングホイールは、制御装置を介してステアリングギヤボックスに電気的に接続されていて、有利にはステアリングホイールがステアリングシャフトを介してステアリングギヤボックスに機械的に連結若しくは接続されており、このステアリングシャフトは特に、ステアリングホイールと、歯車、傘歯車又はこれと留位置のものとの間の接続を形成する。
【００１８】
ガイド手段は例えばタイロッドによって形成されているが、ガイド手段は有利にはステアリング又はコントロールアーム、特にアッパコントロールアーム又はロアコントロールアームである。さらに、ホイールキャリヤは、有利な形式で間接的に又は直接的にばね及び／又はダンパを介してキャリヤエレメントに接続されている。
【００１９】
磁気式の測定装置として構成された角度測定装置は、有利にはジョイント内に組み込まれており、この場合、磁石は例えばジョイントピン内に設けられていて、センサ構造群は例えばハウジング内に設けられている。しかしながらこれとは逆の配置も可能である。磁石がジョイントピン内に配置されていて、ハウジングがホイールキャリヤに固定されていれば、磁石はジョイントピンと共に、ホイールキャリヤに対して、及びひいては縦軸線に対しても相対的に旋回することができる。この場合、有利には、磁石の磁化は構造的に縦軸線に対して傾斜して配向されるように注意しなければならない。特に、磁化の向きは、種々異なるばねストローク及び舵角において常に、０゜より大きく、特に５゜と同じか又はこれより大きく、９０゜より小さく、特に１５゜と同じか又はこれより小さい角度を成して操舵軸線と交差している。
【００２０】
センサ構造群は、１つだけの磁界反応式のセンサを有している。しかしながら有利には、センサ構造群は、少なくとも２つの磁界反応式のセンサを有しており、これらのセンサは例えば磁気抵抗式センサとして構成されていて、ハウジング内に若しくはハウジングに接して設けられている。この場合、角度測定装置は、この角度測定装置によって、ジョイントピンの縦軸線とハウジングの縦軸線との間の少なくとも２つの角度を検出することができ、この場合、この２つの角度は、互いに交差し合う異なる平面に位置している。これは、これらの平面のそれぞれに対して平行に又はこれらの平面上に２つのセンサのうちのそれぞれ１つが配置されていることによって、実現される。特に、センサは、それぞれ１つの検出平面を有しており、この検出平面は、それぞれの平面と合致しているか、又はこれらの平面に対して平行に延在している。さらにまた、２つの平面の直交交差線は、縦軸線に対して傾斜して延在し、かつ／又はハウジング又はジョイント縦軸線と合致しているか、又はこれに対して平行に延在している。ハウジング又はジョイントの縦軸線に対して直交交差線を傾斜して整列させることもできる。２つの平面又は検出平面は、特に互いに直角を成している。
【００２１】
本発明はさらに、車体と少なくとも１つの本発明によるホイールサスペンションとを有する自動車に関する。この場合、キャリヤエレメントは、車体の部分であって、この車体の部分に結合されているか又はこの車体の部分によって形成されている。この場合、ホイールサスペンションは前記すべての実施態様に従って構成することができる。有利には、この自動車は、少なくとも１つの第２のホイールキャリヤを有しており、この第２のホイールキャリヤに第２のホイールが回転可能に支承されている。この第２のホイールは、車体に対して間隔を保って配置されていて、車体に結合されており、この場合、２つのホイールは、自動車軸線特に操舵可能な自動車軸線の一部である。
【００２２】
本発明は、ホイールの操舵角、又は自動車の車体に回転可能に支承されたステアリングホイールの操舵角を規定するための方法であって、前記ステアリングホイールによって前記ホイールが操舵軸線を中心にして旋回可能であるか又は旋回せしめられ、該ホイールがジョイントを介して間接的に又は直接的に車体に接続されており、前記ジョイントが、磁石と磁界反応式のセンサ構造群とを備えた角度装置を有している方法に関する。この場合、
前記ジョイントを、磁石の磁化の向きが常に操舵軸線に対して傾斜して配向するように、ジョイントを自動車内に組み込み、
特性マップをインプットし、
ジョイントの変位を、少なくとも２つの異なる空間方向で測定若しくは検出し、
この測定された変位をベースにした特性マップに又は特性マップによって操舵角を規定するようにした。
【００２３】
前記ジョイントを、磁石の磁化の向きが常に操舵軸線に対して傾斜して延在するように、車体内に配向して組み込み、
少なくとも２つの異なる空間方向における前記ジョイントの変位を検出する、
ステアリングホイールの回転によってホイールが旋回せしめられ、ジョイントも回転又は旋回せしめられる。ジョイントの旋回又は回転は、この場合に又はその後に角度測定装置によって検出される。
【００２４】
ホイールは、特にばね弾性的に車体に支承されている。また、測定された変位をベースにして、車体に対して相対的なホイールのばねストロークを特性マップによって規定することができる。この場合、ばねストロークは、特にホイール中心点と車体との間の間隔を表している。
【００２５】
変位は、少なくとも２つの異なる空間方向で、有利には異なる平面における２つの角度の形で検出される。ジョイントが、ハウジングと、このハウジング内に支承されたジョイントピンとを有していれば、変位は、ハウジングに対して相対的なジョイントピンの旋回として規定若しくは測定される。
【００２６】
特性マップは、種々異なる形式でインプットされる。第１の実施態様によれば、第１段階で、一定の操舵角において、車体に対して相対的なホイールの種々異なるばねストロークを調節し、この際に、前記ジョイントの変位を、各ばね特性のための少なくとも２つの異なる空間方向で検出する。第２段階で、前記第１段階を別の操舵角において繰り返すようにした。
【００２７】
第２の実施態様によれば、特性マップを次のようにインプットするようにした。第１段階で、車体に対してホイールのばね特性が一定の状態で種々異なる操舵角を調節し、この際に、ジョイントの変位を、各操舵角のための少なくとも２つの異なる空間方向で検出する。第２段階で、前記第１段階を別のばねストロークにおいて繰り返す、段階で行うようにした。
【００２８】
本発明はさらに、本発明によるホイールサスペンションの使用法又は、前記方法を実施するための本発明による自動車の使用法に関する。この場合、ホイールサスペンションが、前記すべての実施態様に従って構成される。
【００２９】
本発明を以下に図示の実施例を用いて説明する。
【００３０】
図１は、本発明の第１実施例によるホイールサスペンションの概略図、
図２は、第１変化実施例による角度測定装置が組み込まれているボールジョイントを概略的に示した、図１によるアッパコントロールアームの概略図、
図３は、第２変化実施例による角度測定装置が組み込まれているボールジョイントを概略的に示した、図１によるアッパコントロールアームの概略図、
図４は、図２又は図３に示したボールジョイントの概略的な断面図、
図５は、図４に示したセンサ構造群の概略図、
図６は、図１に示したホイールサスペンションを有する自動車の概略的な平面図、
図７は、本発明の第２実施例によるホイールサスペンションを備えた、操舵可能なフロントアクスルの概略図、
図８は、ラックストローク若しくは舵角とサスペンションストロークとの関係を示す線図、
図９は、図２に示した配置による、測定された２つの角度のうちの一方の角度と他方の角度との関係を示す線図、
図１０は、図３に示した配置による、測定された２つの角度のうちの一方の角度と他方の角度との関係を示す線図、
図１１〜図１４は、ジョイントの種々異なる配置及び整列状態において、角度測定装置によって検出された角度の線図である。
【００３１】
図１は、本発明によるホイールサスペンション５５の第１実施例の概略図であって、この場合、ホイールキャリヤ１は、アッパコントロールアーム２とロアコントロールアーム３とタイロッド４とを介して、キャリヤエレメント５に接続されており、このキャリヤエレメント５は、部分的に示された自動車７の車体６の一部である。アッパコントロールアーム２は、ボールジョイント８を介してホイールキャリヤ１に接続されていて、エラストマー軸受９を介してキャリヤエレメント５に接続されている。ロアコントロールアーム３は、ボールジョイント１０を介してホイールキャリヤ１に接続されていて、エラストマー軸受１１を介してキャリヤエレメント５に接続されている。さらに、タイロッド４はボールジョイント１２を介してホイールキャリヤ１に接続されていて、概略的に示されたステアリングギヤ１３を介してキャリヤエレメント５に接続されており、この場合、ステアリングギヤ１３によってタイロッド４はその長手方向で摺動可能である。このタイロッド４の摺動によって、ホイールキャリヤ１は操舵軸線３０を中心として回転せしめられる。ホイールキャリヤ１には、タイヤ若しくはホイール１４が回転可能に支承されており、このタイヤ若しくはホイール１４は、ホイール接地点１５において概略的に示された路面１６と接触している。さらに、ホイールキャリヤ１はガイドアーム１７を介してキャリヤエレメント５に接続されており、このキャリヤエレメント５は、ボールジョイント１８を介してホイールキャリヤ１に、またエラストマー軸受１９を介してキャリヤエレメント５に枢着若しくは結合されている。ホイールサスペンション５５は、図示の実施例では４輪操舵・フロントアクスルとして構成されている、概略的に示された操舵可能なフロントアクスル５６の部分である。
【００３２】
ロアコントロールアーム３は付加的に、ばね２０及びショックアブソーバ２１を介してキャリヤエレメント５に接続されており、この場合、ばね２０とショックアブソーバ２１とは共に、１つのスプリングショックアブソーバユニットを形成している。このスプリングショックアブソーバユニットは、ジョイント２３を介してロアコントロールアーム３に固定され、ジョイント２４を介してキャリヤエレメント５に固定されている。しかしながら基本的に、力部材としてのばね及び／又はダンパをホイールキャリヤ内の至る所でキャリヤエレメント５とホイールキャリヤ１との間に、別個に又は連結して配置することが可能である。さらに、空間方向ｘ，ｙ，ｚは座標系を示している。
【００３３】
図２には、ボールジョイント８の概略図が示されており、このボールジョイント８は、ボールピボット２５とボールジョイントハウジング２６とを有しており、このボールジョイントハウジング２６内でボールピボット２５が回転可能、かつ旋回可能に支承されている。ボールピボット２５内に永久磁石２７が配置されており、これに対してボールジョイントハウジング２６内には磁界反応式のセンサ構造群２８が設けられている。この場合、磁石２７と磁界反応式のセンサ構造群２８とが一緒に、角度センサ装置を形成しており、この角度センサ装置はボールジョイント８内に組み込まれている。ボールジョイントハウジング２６は、アッパコントロールアーム２に堅固に結合されていて、ボールピボット２５の縦軸線３１と操舵軸線３０とは、５°より大きい角度α、特に１０°を成している。角度センサ装置によって、ボールピボット２５の縦軸線３１とハウジング２６の縦軸線３２との間の旋回角度ωが検出される。この旋回角度ωは、交差する２つの異なる平面３３，３４（図５）に位置する２つの角度から成っている。この場合、磁石２７の磁化Ｍ（図４参照）の向きは、ボールピボット２５の縦軸線３１と一致するので、角度αは、磁化方向と縦軸線３０との間の角度も表している。
【００３４】
図２には、車体６若しくはキャリヤエレメント５に対するホイール１４若しくはホイールキャリヤ１のばねストローク若しくはばね特性Ｚrelが示されている。この場合、ばねストローク若しくはばね特性Ｚrelは、空間方向"ｚ"における、ホイール１４の中心点６８と車体６との間の間隔を示している。
【００３５】
図３には、ボールジョイント８の選択的な配置構成が示されており、この場合、ハウジング２６はホイールキャリヤ１に固定されていて、ボールピボット２５はアッパコントロールアーム２に堅固に結合されている。この場合、ボールジョイントハウジング２６の縦軸線３２と縦軸線３０とは、５°より大きい特に１０°の角度γを成している。ボールピボット２５とハウジング２６との配置が、図２のものとは逆である以外は、ボールジョイントの構造は図２のものと同じである。また、磁石２７の磁化Ｍの向きも、ボールピボット２５の縦軸線３１と一致している。
【００３６】
図４には、ボールジョイント８の概略的な断面図が示されており、この場合、ボールピボット２５は、ピボット３５と、このピボット３５に結合されたジョイントボール３６とを有していて、ハウジング２６に設けられた開口３７を通ってハウジング２６から突き出している。さらにまた、ボールピボット２５は、ボールソケット３８を介在してハウジング２６内に支承されている。
【００３７】
磁石２７は永久磁石であって、この磁石２７の磁化はＭで示されており、この場合、磁石２７は非磁性の材料３９内に埋め込まれていて、ボールジョイント３６内に設けられた切欠４０内に収容されている。さらにセンサ構造群２８は、ハウジング２６に設けられた切欠４４１内に配置されている。
【００３８】
図５には、センサ構造群２８の概略図が示されており、この場合、センサ４２，４３は、それぞれ１つのセンサキャリヤ４４と、感知面４６を備えたセンサエレメント４５とを有している。２つのセンサキャリヤ４４若しくはセンサエレメント４５は、互いに間隔Ｄを保って配置されていて、互いに角度９０°を成している。この間隔Ｄを小さくすることも可能である。さらにまた、センサエレメント４５の感知面４６は互いに直角を成しているか、又は言い換えれば、２つの感知面４６は、互いに直角を成す平面若しくは検出平面３３，３４上に位置している。この場合、破線で示された２つの検出平面３３，３４の、符号Ｓで示された直交交差線は、ハウジング２６の縦軸線３２と合致するか、又はこの縦軸線３２に対して並行に整列されている。センサ構造群２８によって、ボールピボット２５とハウジング２６との間の旋回角度ωを、互いに直交する２つの角度に分解して、これを測定することが可能であるので、ハウジング２６に対して相対的なボールピボット２５の空間的な位置を高い精度で規定することができる。
【００３９】
電気接点４７を介して、センサエレメント４５はそれぞれのセンサキャリヤ４４に接続されており、このセンサキャリヤ４４は、電気接点４８を介して基板若しくはプリント基板４９に電気的に接続されていて、このプリント基板４９上に２つのセンサキャリヤ４４が載っている。さらに、プリント基板４９に電気線路５０が接続されており、この電気線路５０は評価装置２９まで延在していて、この評価装置２９は同様にセンサ構造群２８内に組み込んで構成されており、有利には車体６内に配置されている（図１参照）。
【００４０】
図６には、自動車７の概略的な平面図が示されており、この自動車７は、ホイール１４の他に３つの別のホイール５１，５２，５３を有している。これら３つのホイールは、それぞれ概略的に示されたホイールサスペンション５４を介して車体６に結合されている。この場合、ホイール１４は、図１に示された本発明によるホイールサスペンション５５を介して車体６に結合されているが、ホイールサスペンション５４によっても本発明によるホイールサスペンションを形成することができる。また特にホイール５１のホイールサスペンション５４は、本発明によるホイールサスペンションとして設計されている。
【００４１】
２つのホイール１４及び５３は、自動車７のリアアクスル５７の部分である。車体６に回転可能に支承されたステアリングホイール５８は、機械的にステアリングギヤ１３に連結されているので、舵角ＬＷを中心としたステアリングホイール５８の回転によって、ホイール１４及び５１を角度βだけ旋回させることができる。角度センサ装置若しくはセンサ構造群２８によって測定された２つの角度をベースにして、舵角ＬＷ若しくは角度βを明確に規定することができる。
【００４２】
図７によれば、選択的に操舵可能なフロントアクスル５６の概略的な斜視図が示されている。このフロントアクスル５６は、第２実施例による本発明によるホイールサスペンション５５を有しており、この場合、同じ特徴又は類似の特徴は第１実施例におけるのと同じ符号で示されている。図７に示したダブル・コントロールアーム軸において、アッパコントロールアーム２は２つのコントロールアームを有しており、これら２つのコントロールアームは、ボールジョイント８を介してホイールキャリヤ１に接続されている。また、ロアコントロールアーム３は２つのコントロールアームを有しており、これら２つのコントロールアームは、ボールジョイント１０を介してホイールキャリヤ１に接続されている。この場合、操舵軸線３０は、２つのボールジョイント８，１０を通って延在している。
【００４３】
ステアリングホイール５８は、ステアリングシャフト５９を介してステアリングギヤ１３に接続されていており、このステアリングギヤ１３は、ラックピニオン式舵取り装置として構成されていて、タイロッド４及びボールジョイント１２を介してホイールキャリヤ１に作用するか若しくは固定されている。またスプリング・ショックアブソーバ２２が示されており、この場合、アッパコントロールアーム２，ロアコントロールアーム３並びにスプリング・ショックアブソーバ２２の自由端部は、図示していないキャリヤエレメント５若しくは車体６に枢着若しくはヒンジ結合されている。ホイール５１のためのリアアクスル６７を有する、ホイール５１のホイールサスペンション５４も示されている。
【００４４】
図８、図９及び図１０を用いて、以下に舵角ＬＷを規定するための方法について説明する。これは、ここではコンピュータシミュレーションによって実施される。図８には、ラックピニオン式舵取り装置として構成されたステアリングギヤ１３のラックストロークと、ホイール１４のサスペンションストロークとの関係を表す座標系が示されている。この場合、ラックストロークは、舵角ＬＷを表しているか若しくは図６に示した角度を表していて、この角度に置き換えることもできる。また、サスペンションストロークは、図２に示されているように、ホイール１４の中心点６８と、キャリヤエレメント５若しくは車体６との間の間隔、及びひいては車体６に対するホイール１４のばねストローク若しくはばね特性Ｚrelを表している。この間隔は、有利には車両上下軸線方向で測定され、特に空間方向"ｚ"に対して平行に延在している。図８に示した、ラックストロークとサスペンションストロークとの間隔は、実際には追跡するのが困難であって、コンピュータシミュレーションのための有利な入力値として用いられるだけである。
【００４５】
図９及び図１０には、コンピュータシミュレーションの結果が示されており、この場合、それぞれの図面に、角度センサ装置若しくはセンサ構造群２８によって検出された２つの角度が重なり合って表されている座標系が示されている。２つの座標系には、符号６３で横座標が示され、符号６４で縦座標が示されている。この場合、各座標系に２つの曲線６１及び６２が示されており、第１の曲線６１は、ホイールキャリヤ１におけるボールジョイント８の直線的な配置（α＝０゜）を表し、第２の曲線６２は、ホイールキャリヤ１におけるボールジョイント８の本発明による傾斜配置（０゜＜α＜９０゜）を表している。概略的に示されたボールジョイント６５は、真っ直ぐな組み込み位置を示し、このボールジョイント６５は曲線６１に対応している。これに対して、概略的に示された本発明によるボールジョイント８はホイールキャリヤ１に斜めに固定されていて、これは曲線６２に対応している。
【００４６】
図９によれば、ボールピボット２５はホイールキャリヤ１に固定されており、これに対してボールジョイントハウジング２６は、センサ構造群２８と共にアッパコントロールアーム２に固定されている。曲線６１によれば、平面３３における角度は、平面３４における角度が大きくなるにつれて次第に小さくなっているので、センサ構造群２８は、曲線６１の正確な曲線形状を正確に解像することはできない。これに対して本発明に従ってボールジョイント８を傾斜して配置したことによって、平面３３における角度のための量的に明らかに大きい値を得ることができる。この場合、曲線６２の輪郭形状は、舵角ＬＷを規定するために、センサ構造群２８によって十分に解像することができる。曲線６２の輪郭形状の解像可能性は、角度αに関連して、操舵角ＬＷの実地に関連して重要な領域全体において正しく維持することができ、この場合、角度αは、磁化Ｍの方向と操舵軸線３０との間の角度である。
【００４７】
図１０によれば、ボールジョイントハウジング２６はセンサ構造群２８と一緒にホイールキャリヤ１に固定されており、これに対してボールピボット２５はアッパコントロールアーム２に固定されている。このようなボールジョイント８の逆の配置においては、本発明によるボールジョイントの配置において記録されている曲線６２のために、符号６６によって特徴付けられている、センサ構造群２８のためのもはや解像不能な領域が得られる。しかしながらこの領域６６は、実際に生じる操舵角ＬＷのために不都合な影響が操舵角規定に及ぼされない限り、傾斜角度α及び／又はγを適当に選択することによって、横座標の方向に移動する。この場合、磁石２７はボールピボット２５と一緒にホイールキャリヤ１に対して相対的に、及び操舵軸線３０に対しても旋回可能であるので、ボールジョイント８を組み込む際に、磁化Ｍの方向と操舵軸線３０との間の角度αが常に０゜以上になるように、特に５゜か又は５゜以上になるように注意しなければならない。この角度設定は、有利には自動車の可能なすべての運転状態のために維持されなければならない。これに対して、ボールジョイント６５を真っ直ぐに配置することによって得られる曲線６１は、解像不能な領域６９を有している。この解像不能な領域６９は、縦座標６４の近くにあり、それによって重要な角度領域内で操舵角ＬＷを明確に規定する妨げになっている。
【００４８】
重要な操舵角ＬＷのための、前記領域６６に相当する領域は、図９に示した曲線６２においては発生しないので、ホイールキャリヤ１においてボールピボット２５を傾斜して配置することは、ホイールキャリヤ１においてハウジング２６を傾斜して配置するよりも有利である。しかしながら２つの選択的な実施例は十分な結果を提供するので、このことは限定的なものではない。
【００４９】
図１１乃至図１４の線図には、角度センサ装置によって検出される角度がジョイントの種々異なる配置及び整列において示されている。この場合、平面３４における角度が横座標６３で示され、平面３３における角度が縦座標６４に沿って示されている。この場合、曲線６０はそれぞれ、ジョイントハウジングがコントロールアームに固定され、ジョイントピンがホイールキャリヤに固定されている組み込み状態を表しており、これに対して曲線７０は、ジョイントハウジングがホイールキャリヤに固定されていて、ジョイントピンがコントロールアームに固定されている組み込み状態を表している。
【００５０】
図１１では、曲線６０は測定を表しており、この場合、ホイールキャリヤに固定されたジョイントピンの縦軸線が、操舵軸線と合致しているか、又は操舵軸線に対して平行に整列されている。この場合、曲線６０は横座標６３上にある。曲線７０は測定を表しており、この場合、ホイールキャリヤに固定されたジョイントハウジングの縦軸線は、操舵軸線と合致しているか又は操舵軸線に対して平行に整列されている。いずれのも場合も、磁化の向きは特にジョイントピンの縦軸線に対して平行であるか、又はこの縦軸線と合致している。
【００５１】
図１２では、曲線６０が測定を表しており、この場合、ホイールキャリヤに固定されたジョイントピンの縦軸線が操舵軸線に対して傾斜して整列されている。さらにまた、曲線７０は測定を表しており、この場合、ホイールキャリヤに固定されたジョイントハウジングの縦軸線は操舵軸線に対して傾斜して整列されている。いずれの場合も、傾斜角度は有利には同じである。２つの場合においては、磁化の向きは、ジョイントピンの縦軸線に対して平行であるか、又はジョイントピンの縦軸線と合致している。
【００５２】
図１３では、曲線６０が測定を表しており、この場合、ホイールキャリヤに固定されたジョイントピンの縦軸線は操舵軸線に対して傾斜して整列されている。さらにまた、曲線７０は測定を表し得取り、この場合、ホイールキャリヤに固定されたジョイントハウジングの縦軸線は、操舵軸線に合致しているか、又は操舵軸線に対して平行に整列されている。いずれの場合も、磁化の向きは、ジョイントピンの縦軸線に対して平行であるか、又はジョイントピンの縦軸線と合致している。
【００５３】
図１４では、曲線６０は測定を表しており、この場合、ホイールキャリヤに固定されたジョイントピンの縦軸線は、操舵軸線と同じであるか、又は操舵軸線に対して平行に整列されている。この場合、曲線６０は横座標上にある。また曲線７０は測定を表しており、この場合、ホイールキャリヤに固定されたジョイントハウジングの縦軸線は、操舵軸線に対して傾斜して整列されている。いずれの場合も、特に磁化の向きは、ジョイントピンの縦軸線に対して平行であるか、又はこのジョイントピンの縦軸線と合致している。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の第１実施例によるホイールサスペンションの概略図である。
【図２】第１変化実施例による角度測定装置が組み込まれているボールジョイントを概略的に示した、図１によるアッパコントロールアームの概略図である。
【図３】第２変化実施例による角度測定装置が組み込まれているボールジョイントを概略的に示した、図１によるアッパコントロールアームの概略図である。
【図４】図２又は図３に示したボールジョイントの概略的な断面図である。
【図５】図４に示したセンサ構造群の概略図である。
【図６】図１に示したホイールサスペンションを有する自動車の概略的な平面図である。
【図７】本発明の第２実施例によるホイールサスペンションを備えた、操舵可能なフロントアクスルの概略図である。
【図８】ラックストローク若しくは舵角とサスペンションストロークとの関係を示す線図である。
【図９】図２に示した配置による、測定された２つの角度のうちの一方の角度と他方の角度との関係を示す線図である。
【図１０】図３に示した配置による、測定された２つの角度のうちの一方の角度と他方の角度との関係を示す線図である。
【図１１】ジョイントの種々異なる配置及び整列状態において、角度測定装置によって検出された角度の線図である。
【図１２】ジョイントの種々異なる配置及び整列状態において、角度測定装置によって検出された角度の線図である。
【図１３】ジョイントの種々異なる配置及び整列状態において、角度測定装置によって検出された角度の線図である。
【図１４】ジョイントの種々異なる配置及び整列状態において、角度測定装置によって検出された角度の線図である。
【符号の説明】
【００５５】
１  ホイールキャリヤ、  ２  アッパコントロールアーム（アッパウィッシュボーンアーム）、  ３  ロアコントロールアーム、  ４  タイロッド、  ５  キャリヤエレメント、  ６  車体、  ７  自動車、  ８  ボールジョイント、  ９  エラストマー軸受、  １０  ボールジョイント、  １１  エラストマー軸受、  １２  ボールジョイント、  １３  ステアリングギヤ、  １４  ホイール若しくはタイヤ、  １５  ホイール接地点、  １６  路面、  １７  ガイドアーム、  １８  ボールジョイント、  １９  エラストマー軸受、  ２０  ばね、  ２１  ショックアブソーバ、  ２２  スプリング・ショックアブソーバ、  ２３  ジョイント、  ２４  ジョイント、  ２５  ボールピボット、  ２６  ボールジョイントハウジング、  ２７  磁石、  ２８  磁界反応式のセンサ構造群、  ２９  評価装置、  ３０  操舵軸線、  ３１  ボールピボットの縦軸線、  ３２  ハウジングの縦軸線、  ３３  検出平面、  ３４  検出平面、  ３５  ピボット、  ３６  ジョイントボール、  ３７  開口、  ３８  ボールソケット、  ３９  非磁性の材料、  ４０  ジョイントボール内の切欠、  ４１  ハウジング内の切欠、  ４２  センサ、  ４３  センサ、  ４４  センサキャリヤ、  ４５  センサエレメント、  ４６  感知面、  ４７  電気接点、  ４８  電気接点、  ４９  プリント基板、  ５０  電気線路、  ５１，５２，５３  ホイール、  ５４  ホイールサスペンション、  ５５  ホイールサスペンション、  ５６  操縦可能なフロントアクスル、  ５７  リアアクスル、  ５８  ステアリングホイール、  ５９  ステアリングシャフト、  ６０  曲線、  ６１  第１の曲線、  ６２  第２の曲線、  ６３  横軸、  ６４  縦軸、  ６５  直線的な組み込み状態におけるボールジョイント、  ６６  解像不能な領域、  ６７  ホールキャリヤ、  ６８  ホイール中心点、  ６９  解像不能な領域、  ７０  曲線、
Ｍ  磁石の磁化
Ｄ  センサキャリヤ間の間隔
Ｓ  直線交差点
ω  ボールピボットとハウジングとの間の旋回
ＬＷ  舵角（ステアリングアングル）
α  操舵軸線と磁化若しくはボールピボットとの間の角度
β  前車輪の旋回角度
γ  操舵軸線とハウジング若しくはセンサ構造群との間の角度
Ｚrel  ばねストローク若しくはばね特性
ｘ，ｙ，ｚ  空間方向
【図１】
2008543636.tif 000003
【図２】
2008543636.tif 000004
【図３】
2008543636.tif 000005
【図４】
2008543636.tif 000006
【図５】
2008543636.tif 000007
【図６】
2008543636.tif 000008
【図７】
2008543636.tif 000009
【図８】
2008543636.tif 000010
【図９】
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【図１０】
2008543636.tif 000012
【図１１】
2008543636.tif 000013
【図１２】
2008543636.tif 000014
【図１３】
2008543636.tif 000015
【図１４】
2008543636.tif 000016
【国際調査報告】
2008543636.tif 000017
2008543636.tif 000018
2008543636.tif 000019
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2008543636.tif 000021
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