(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、キャリアエレメント（５）と、このキャリアエレメント（５）に対して間隔を保って配置されたホイールキャリア（１）と、該ホイールキャリア（１）に回転可能に支承されたホイール（１４）とを有しており、前記ホイールキャリア（１）が、第１のガイド手段（３；１７）及び第１の旋回可能な接続手段（１０）を介して前記キャリアエレメント（５）に接続されており、また前記ホイールキャリア（１）が、第２のガイド手段（２；４）及び第２の旋回可能な接続手段（８；１２）を介して前記キャリアエレメント（５）に接続されている形式のものに関する。前記第１の旋回可能な接続手段（１０）内に第１の角度測定装置（２７，２８）が組み込まれており、前記第２の旋回可能な接続手段（８；１２）内に第２の角度測定装置（４４，４５）が組み込まれている。
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【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、キャリアエレメント（５）と、このキャリアエレメント（５）に対して間隔を保って配置されたホイールキャリア（１）と、該ホイールキャリア（１）に回転可能に支承されたホイール（１４）とを有しており、前記ホイールキャリア（１）が、第１のガイド手段（３；１７）及び第１の旋回可能な接続手段（１０；１９）を介して前記キャリアエレメント（５）に接続されており、また前記ホイールキャリア（１）が、第２のガイド手段（２；４）及び第２の旋回可能な接続手段（８；１２）を介して前記キャリアエレメント（５）に接続されている形式のものにおいて、
前記第１の旋回可能な接続手段（１０；１９）内に第１の角度測定装置（２７，２８）が組み込まれており、
前記第２の旋回可能な接続手段（８；１２）内に第２の角度測定装置（４４，４５）が組み込まれている、
ことを特徴とする、ホイールサスペンション。
【請求項２】
前記第１の旋回可能な接続手段（１０）がボールジョイントである、請求項１記載のホイールサスペンション。
【請求項３】
前記第１の旋回可能な接続手段（８；１２）がボールジョイントである、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】
前記第１のガイド手段（３）がコントロールアーム又はスイングアームである、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】
第１のガイド手段（１７）がガイドアームである、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６】
第２のガイド手段（２）がコントロールアームである、請求項１から５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７】
第２のガイド手段（４）がタイロッドである、請求項１から５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８】
２つの角度測定装置が、それぞれ１つの磁石（２７；４４）と１つの磁界反応式のセンサ（２８；４５）とを有している、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】
磁界反応式のセンサ（２８；４５）が磁気抵抗式のセンサである、請求項８記載のホールサスペンション。
【請求項１０】
２つの角度測定装置（２７，２８；４４，４５）が、評価装置（２９）に電気的に接続されている、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】
前記評価装置（２９）によって、トレッド角（δ）、キャンバ角（γ）、及び／又はホイール（１４）に実際に作用するホイール負荷（Ｆｚ）又はこのホイール負荷の近似値が規定可能である、請求項１０記載のホイールサスペンション。
【請求項１２】
第１のガイド手段（３）が、ばね（２０）及び／又はショックアブソーバ（２１）を介してキャリアエレメント（５）に接続されている、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】
前記ホイール（１４）が１つのタイヤを有している、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１４】
請求項１から１３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と車体（６）とを有する自動車において、
前記キャリアエレメント（５）が車体（６）の部分であることを特徴とする、自動車。
【請求項１５】
請求項１から１３までのいずれか１項記載のホイールサスペンションの使用法において、
第１の角度測定装置（２７，２８）によって第１の測定値を検出し、
第２の角度測定装置（４４，４５）によって第２の測定値を測定し、
前記２つの測定値を算入して、ホイールのキャンバ角（γ）及びトレッド角（δ）を規定する、
ことを特徴とする、ホイールサスペンションの使用法。
【請求項１６】
前記２つの測定値を算入して、ホイール（１４）に作用するホイール負荷（Ｆｚ）又はこのホイール負荷（Ｆｚ）の近似値を規定する、請求項１５記載の使用法。
【請求項１７】
ホイール（１４）にかかる横方向力（Ｆｙ）を規定する、請求項１５又は１６記載の使用法。
【請求項１８】
ホイールの横方向加速度（ａｙ）及び速度（Ｖｘ）を測定し、前記トレッド角（δ）とキャンバ角（γ）と前記横方向加速度（ａｙ）と速度（Ｖｘ）とを算入して、ホイール（１４）の対角線角度（α）を規定する、請求項１５から１７までのいずれか１項記載の使用法。
【請求項１９】
前記対角線角度（α）を算入して、ホイール（１４）の残留する力の量（Ｆｙbez）、及び／又は路面（１６）と、路面（１６）に接触するホイール（１４）との間の実際の摩擦値（μ）を規定する、請求項１８記載の使用法。
【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、キャリアエレメントと、このキャリアエレメントに対して間隔を保って配置されたホイールキャリアと、該ホイールキャリアに回転可能に支承されたホイールとを有しており、前記ホイールキャリアが、第１のガイド手段及び第１の旋回可能な接続手段を介して前記キャリアエレメントに接続されており、また前記ホイールキャリアが、第２のガイド手段及び第２の旋回可能な接続手段を介して前記キャリアエレメントに接続されている形式のものに関する。
【０００２】
このような形式の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、ホイール若しくはタイヤの操作点は、最近のドライブダイナミック制御システムにおいて、測定された値を用いてモデルに基づいて規定されるようになっているので、ホイール若しくはタイヤの力のポテンシャルの利用率は、所定のスリップ時に近似的な形式で規定され得るようになっている。特にキャンバ及びトレッドの値によって規定される、車体に対する、ホイール負荷若しくは正確なホイール位置又はタイヤ位置は、計算に算入されないか、又は不正確に算入されるだけであるので、精度及び妥当性に関連して欠点があり、従って、ドライブダイナミック制御システムの効率は完全に利用されない。
【０００３】
そこで本発明の課題は、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、ホイール若しくはタイヤの力のポテンシャルの利用率が高い精度で算出され得るようにすることである。
【０００４】
この課題は本発明によれば、請求項１に記載したホイールサスペンションによって解決された。
【０００５】
本発明による、車両のためのホイールサスペンションは、キャリアエレメントと、このキャリアエレメントに対して間隔を保って配置されたホイールキャリアと、このホイールキャリアに回転可能に支承されたホイールとを有しており、この場合、ホイールキャリアが、第１のガイド手段及び第１の旋回可能な接続手段を介してキャリアエレメントに接続されており、また前記ホイールキャリアが、第２のガイド手段及び第２の旋回可能な接続手段を介してキャリアエレメントに接続されている。この場合、第１の旋回可能な接続手段内に第１の角度測定装置が組み込まれていて、第２の旋回可能な接続手段内に第２の角度測定装置が組み込まれている。
【０００６】
本発明によるホイールサスペンションによって、例えばキャンバ角、トレッド角及び／又は、ホイールに作用するホイール負荷が、ホイールサスペンション内の、つまりホイールの比較的近傍又は直接近傍において記録された測定値から算出することができる。ホイールサスペンションの幾何学形状が分かっていて、また場合によってはホイールサスペンションのダイナミック特性が分かっていれば、ホイールサスペンションの異なる位置における２つの角度測定によって、キャンバ角、トレッド角並びにホイールに作用するホイール負荷が、従来よりも高い精度で、有利にはホイールサスペンション内で直接規定される。この場合、第１の角度測定装置による角度測定が、ホイールキャリア又はキャリアエレメントに対する第１のガイドエレメントの旋回及び／又は回転を描く。さらに第２の角度測定装置による角度測定が、ホイールキャリア又はキャリアエレメントに対する第２のガイド手段の旋回及び／又は回転を描く。キャンバ角、トレッド角及び／又はホイール負荷は共に、ホイール若しくはタイヤの力のポテンシャルの利用率を規定するで、キャンバ角、トレッド角及び／又はホイール負荷は、より高い精度で算出される。
【０００７】
さらに、ホイールキャリアは、付加的なガイド手段及び旋回可能な接続手段を介してキャリアエレメントに接続され得る。
【０００８】
第１の旋回可能な接続手段はボールジョイントとして構成されていて、このボールジョイントを介して、例えば第１のガイド手段が旋回可能、かつ回転可能にホイールキャリアに接続されている。この場合、第１のガイド手段はキャリア側でエラストマー軸受又は球面状のジョイントを介してキャリアエレメントに結合されている。
【０００９】
球面状のジョイントとは、ボールジョイントのように同じ空間方向で可動である、特にエラストマージョイント若しくはラバージョイントであってよい。このために、ジョイントは内側部分と外側部分とを有しており、この場合、内側部分はエラストマー体を介在させて外側部分に配置されている。原則的に、球面状のジョイントとしてのボールジョイントも適している。勿論、ホイールにおいて発生する衝撃は、ほぼ減衰されることなくキャリアエレメントに伝達され、ひいてはさらに車両のボディーに伝達される。
【００１０】
第２の旋回可能な接続手段は、有利には同様にボールジョイントとして構成されており、このボールジョイントを介して例えば第２のガイド手段が旋回可能、かつ回転可能にホイールキャリアに接続されている。この場合、第２のガイド手段はキャリアエレメント側で、エラストマー軸受又は球面状のジョイントを介してキャリアエレメントに接続されている。
【００１１】
角度測定装置は、それぞれ少なくとも１つのカルダン角度を測定するが、特に２つのカルダン角度及び／又はねじれ若しくは有利には少なくとも１つの回転角度を測定する。
【００１２】
第１のガイド手段はガイドアームであってよい。しかしながら有利には第１のガイド手段はコントロールアーム（ウイッシュボーンアーム）又はスイングアームである。さらに、第２のガイド手段はタイロッド又は同様にコントロールアームとして構成されていてもよい。第２のガイド手段がコントロールアームであれば、このコントロールアームは、有利にはアッパコントロールアームを形成し、これに対して第１のガイド手段は、ロアコントロールアーム若しくはロアスイングアームとして構成され得る。角度測定装置による角度測定は、有利には磁気測定原理に基づいている。何故ならば、磁気測定原理は自動車部分において故障しにくく、より確実であることが証明されているからである。従って各角度測定装置は、特に少なくとも１つの磁石と、少なくとも１つの磁気反応式のセンサ、つまり磁気抵抗式の又はホール原理に従って作業するセンサとを有している。このような形式の角度測定装置をボールジョイント若しくは球面状のジョイントに組み込んだ場合、磁石はジョイントボール内に配置され、これに対して磁石反応式のセンサは、ジョイントボールを受容するボールジョイントハウジング内に配置されるか、或いはその逆であってもよい。
【００１３】
キャンバ角、トレッド角及び／又はホイールに作用するホイール負荷の検出精度を高めるために、第１の接続手段と、第２の旋回可能な接続手段とは、有利には互いに間隔を保って配置されている。
【００１４】
２つの角度測定装置は、特に評価装置に電気的に接続されており、この評価装置によって、有利にはトレッド角、キャンバ角及び／又はホイールに実際に作用するホイール負荷若しくはその近似値が、前記角度測定装置によって供給された測定値をベースにして、又はこの測定値を算入して、規定される。
【００１５】
さらにまた、第１のガイド手段は、単数又は複数の力エレメント例えばばね及び／又はショックアブソーバを介してキャリアエレメントに接続され、この場合、ばねのばね定数並びにショックアブソーバの緩衝率が、ホイール負荷若しくはその近似値を規定するために考慮される。この場合、特に、ばねとショックアブソーバとは、１つのスプリング・ショックアブソーバユニットに組み合わせられている。しかしながらこのようなスプリング・ショックアブソーバユニットは必ずしも必要ではない。何故ならば、ホイール負荷若しくはその近似値の規定のためには、計算上、緩衝ストローク状態若しくは緩衝ストローク速度と力エレメント特性との間の関係だけが作成されるからである。
【００１６】
ホイールは有利な形式で、地面例えば路面に接触し、この場合、ホイール負荷は特に地面に対して垂直に、若しくは自動車上下軸線に対して平行に延在していて、釣り合い的に、キャリアエレメント若しくは車体によってホイール上に作用する力ａ）によって形成される。さらにまた、ホイール負荷は、規則的に２つの付加的な力成分ｂ）及びｃ）を有しており、これらの力成分のうちの第１の付加的な力成分ｂ）はホイール質量の重力自体によって規定されている。力成分ｂ）は力ａ）に付加され、規則的に変化しない。場合によっては、力成分ｂ）は、２つの角度測定装置によって規定可能はなく、別個に算出される。第２の付加的な力成分ｃ）は、相応の運動若しくは加速度においてホイールの慣性質量によって規定されている。これによって、精度に対する要求に応じて、ホイール付加は力成分ａ）だけによって、又は付加的に力成分ｂ）及びｃ）の一方又は両方によって近似値が得られるか若しくは規定される。
【００１７】
具体的に、ホイール負荷は、古いタイヤと道路との間で垂直方向に若しくは車両上下軸線方向に作用する実際の力である。この場合、力成分ａ）は角度測定装置によって規定され、力成分ｂ）はオフセットとして力成分ａ）に加えて計算される。より高い精度が要求される場合、付加的に加速度センサが設けられ、それによってダイナミックな力成分ｃ）が算出され、ホイール負荷を規定する際に考慮される。
【００１８】
ホイールが、２つのホイールを有する車軸の第１のホイールを形成し、車軸にスタビライザ特にアンチロールバーが設けられているので、別の力成分ｄ）に、ホイール個別のホイール負荷を規定するために、両ホイール間の緩衝ストローク差も含まれる。
【００１９】
本発明はさらに、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車体とを備えた車両、特に自動車に関する。この場合、キャリアエレメントは車体の部分である。この場合、ホイールサスペンションは、前記構成のすべてに従って構成することができる。車両は、特に、本発明による複数の有利には４つのホイールサスペンションを備えることができる。この場合、各ホイールサスペンションのキャリアエレメントは互いに堅固に結合されているか、又は互いに移行し合っている。
【００２０】
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、若しくはホイールサスペンションを用いた方法に関する。この場合、第１の角度測定装置によって第１の測定値が検出され、第２の角度測定装置によって第２の測定値が測定され、前記２つの測定値を算入して、ホイールのキャンバ角及びトレッド角が規定される。この場合も、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。この場合、２つの測定値をベースにして若しくは算入して、ホイールに作用するホイール負荷若しくはその近似値、及び／又はホイールに作用する横方向力も規定される。この横方向力は、別個のセンサによっても検出可能である。
【００２１】
付加的に、ホイール若しくは車両の横方向加速度度及び速度が測定可能であるか、又はその測定結果から規定可能である。このために、その他の複数のセンサがホイールサスペンションに又は車両に配置される。トレッド角とキャンバ角と前記横方向加速度と速度とを算入して、例えばホイールの対角線角度が規定される。このために、例えばデジタルコンピュータによって実行されるドライブダイナミック軌道モデル（Fahrdynamik-Einspurmodell）が適している。対角線角度が算出可能である電子ユニット又は論理ユニットは、以下では評価ユニットと記載されている。複数のホイールが、本発明によるホイールサスペンションを介して車体に結合されていれば、各ホイールのための対角線角度が個別に規定される。
【００２２】
さらに、対角線角度を算入して、ホイール及び／又はホイールの残存する蓄力及び／又は、路面と路面に接触するホイールとの間の実際の摩擦地を規定することもできる。このために、デジタルコンピュータが設けられており、このデジタルコンピュータはメモリーを有していて、このメモリーに、単数又は複数のホイール、有利にはすべてのホイールのための、各ホイール毎に、例えば種々異なる摩擦値のための複数のタイヤ特性マップ又は少なくとも１つのタイヤ特性マップがデータとして記憶される。単数又は複数のタイヤ特性マップが記憶され、かつ評価される電子ユニット又は論理ユニットは、以下ではタイヤ特性マップユニットと記載されている。このタイヤ特性マップユニットは、例えばタイヤ特性マップ内のホイール若しくはタイヤの実際の作業点を規定し、その結果からホイール若しくはタイヤの力の分力の実際の使用率を微分することができる。この利用率の可能な具体的な結果が、例えばホイールの前記残存する蓄力及び／又は、路面とホイールとの間の実際の摩擦値である。
【００２３】
評価ユニット及び／又はタイヤ特性マップユニットは、有利にはコンピュータユニット（例えばデジタルコンピュータ又はアナログコンピュータ）として構成されていて、評価装置内に組み込まれているか、又はこの評価装置によって形成されている。評価装置がデジタルコンピュータを有している場合は、このデジタルコンピュータは、例えば評価ユニット及び／又はタイヤ特性マップユニットの機能及び課題を引き継ぐことができる。
【００２４】
この場合、タイヤ特性マップとは、種々異なるホイール負荷における対角線角度による横方向力の依存性である。タイヤ特性マップが、例えば座標系における線図的な曲線として表されている場合、複数の曲線のうちの１つは、１つのホイール若しくは１つのタイヤのための一定のホイール負荷において、対角線角度が横座標で示され、それに属する横方向力が縦座標で示されるか、又はその逆である。種々異なるホイール負荷のために種々異なる曲線が算出され、その結果から、曲線若しくは特性マップの前記配置が得られる。この特性マップは、タイヤ特性マップユニットのメモリーにデータとして記憶されてもよい。さらに、このような形式の特性マップは、有利には一定の摩擦値のためにも算出されるので、種々異なる摩擦値のために種々異なる特性マップも得られ、メモリーに記憶することができる。
【００２５】
シャシージョイントのカルダン角度及び／又は回転角度を測定技術的に検出し、利用するために種々異なるシャシー制御システムによって処理する、組み込まれた角度センサによって、キャリアエレメント若しくは車体に対するホイールキャリアの相対位置、特にトレッド角及びキャンバ角、並びに近似的な形式で付加的にホイール負荷が規定される。磁気抵抗式の測定原理が用いられた場合、鋼キャリアに設けられたサイジングされた磁石（kalibrierter Magnet）の、センサに対して相対的な磁力線方向が測定され、それによって、磁石とセンサとの間の相対回動が大きい角度範囲内で、しかも高解像度で検出することができる。インテリジェンスなアングルジョイントは、種々異なる形式のジョイントイ若しくは複数のジョイントを備えたセンサを種々異なる箇所に組み込むことによって形成される。前記値、及びその他の、別のセンサによって検出された値、例えば速度、ヨーレート、縦方向加速度、横方向加速度及びホイールスリップが認識されることによって、評価装置において実行される電子観察モデルを介して個別に、１つの又は４つのすべてのホイール若しくはタイヤの効果的な作業点がホイール若しくはタイヤ特性マップにおいて算出され、それによって信号アウトプットを介して、それぞれのホイール・力伝達ポテンシャルの出力が、１つ又は複数の上位の調整システムにおいて行われる。
【００２６】
前記作業点を規定するために、入力値（例えば対角線角度又は縦スリップ）は可変に設定され、この場合、測定された若しくは算出された入力値（例えばホイール負荷）は同時に、結果値（例えば水平力特性マップ）の特性マップに基づく出力を可能にする。これは、例えば値０から出発する小さい増分を有する変化が常により高く設定されるので、まず、実際に測定された水平力値から大きくずれて、しかしながら多くのステップ後に目標値に近づくようになっている。前もって規定されたエラー公差を下回っている場合、作業点（変化値）を読み取ることができる。
【００２７】
本発明を以下に図面に示した実施例を用いて具体的に説明する。
【００２８】
図１は、本発明の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、図１に示したスプリング・ショックアブソーバユニットの概略図、
図３は、アングル測定装置が組み込まれている第１のボールジョイントを有するアッパロアコントロールアームの概略図、
図４は、アングル測定装置が組み込まれている第２のボールジョイントを有するアッパコントロールアームの概略図、
図５は、キャンバ角及び／又はトレッド角を規定するためのブロック制御回路図、
図６は、図１に示した評価装置の部分的なブロック制御回路図、
図７は、評価装置の第１変化実施例によるホイールの力の蓄え度若しくは利用度を規定するためのブロック制御回路図、
図８は、評価装置の第２実施例によるホイールと路面との間の摩擦値を規定するためのブロック制御回路図、
図９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である。
【００２９】
図１には、本発明によるホイールサスペンションの１実施例の概略図が示されており、この場合、ホイールキャリア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とを介してキャリアエレメント５に接続されている。このキャリアエレメント５は、部分的に示された自動車７の車体６の部分である。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ア１に接続され、エラストマー軸受又は球面状のジョイント９を介してキャリアエレメント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ア１に接続されていて、球面状のジョイント又はエラストマー軸受１１を介してキャリアエレメント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ア１に接続され、調節装置（トレッド調節）１３を介してホイールキャリア５に接続されており、この場合、調節装置１３によってタイロッド４がその長手方向で摺動可能であり、所望の位置に固定可能である。この場合、ホイールキャリア側のボールジョイント８，１０及び１２は、それぞれ互いに間隔を保っている。またキャリアエレメント５側で軸受又はジョイント９並びに軸受又はジョイント１１と、調節装置１３とが、それぞれ互いに間隔を保っている。
【００３０】
ホイールキャリア１１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に接地している。さらにまた、ホイールキャリア１はガイドアーム１７を介してキャリアエレメント５に接続されており、このキャリアエレメント５は、ボールジョイント１８を介してホイールキャリア１に接続若しくは枢着されていて、球面状のジョイント又はエラストマー軸受１９を介してキャリアエレメント５に接続若しくは枢着されている。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を介してキャリアエレメント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とは一緒にスプリング・ショックアブソーバユニット２２を形成している。基本的に、パワーエレメントとしてのばね及び／又はショックアブソーバは、ホイールサスペンションのどこにおいても、キャリアエレメント５とホイールキャリア１との間に、別個に又は連結して配置することができる。この場合、空間方向ｘ、ｙ、ｚは、１つの座標系において示されている。
【００３１】
図２には、スプリング・ショックアブソーバユニット２２が示されており、このスプリング・ショックアブソーバユニット２２は、その両端部にそれぞれジョイント２２及び２４を有しており、このスプリング・ショックアブソーバユニット２２は、ジョイント２３を介して、ボールジョイント１０と軸受又はジョイント１１との間の位置でロアコントロールアーム３に固定されていて、ジョイント２４を介してキャリアエレメント５に固定されている。ばね２０のばね定数は、以下に符号ｃで示されていて、ショックアブソーバ２１の減衰率は以下に符号ｋで示されている。
【００３２】
図３には、ボールジョイント１０の概略図が示されており、このボールジョイント１０は、ボールピボット２５とボールジョイントケーシング２６とを有していて、このボールジョイントケーシング２６内にボールジョイント２５が回転可能及び旋回可能に支承されている。ボールピボット２５内には永久磁石２７が配置されており、これに対してボールピボットケーシング２６内に磁界反応式のセンサ２８が配置されている。この場合、磁石２７と磁界反応式のセンサ２８とは一緒に、ボールジョイント１０内に組み込まれた第１のアングル測定センサを形成している。選択的に、磁石２７と磁界反応式のセンサ２８とから形成されたアングル測定装置は、球面状のジョイント１９内に組み込まれていてもよい。ボールジョイントケーシング２６は特にロアコントロールアーム３に堅固に結合されていて、これに対してボールピボット２５は有利にはホイールキャリア１と堅固に結合されているか、又はこれとは逆であってもよい。第１のアングル測定装置によって得られた、ロアコントロールアーム３が例えばｙｚ平面内においてホイールキャリア１に対して相対的に占める角度τと、この角度の時間的な微分と、ばね定数ｃとホイールキャリア１とによって、ホイール１４若しくはホイールキャリア１に作用するホイール力Ｆｚ若しくはＦZRADのための近似値が規定される。
【００３３】
これは特に近似に次の式で表される：
【数１】
2008537521.tif 000003
【００３４】
この場合、値ｊは、例えばホイールキャリアと力エレメントとの間の行程比若しくは力の伝達比を表している。
【００３５】
このＦｚを近似的に規定する変わりに、Ｆｚ若しくはＦZRADを正確に計算することもできる（後で説明されている）。例えばばねロッド（例えばロアコントロールアーム３）における値ｊは、力エレメント枢着部（例えばジョイント２３）と車体側の支承部（例えば球面状のジョイント又はエラストマー軸受１１）との間の長手方向セクションに対する（例えばボールジョイント１０と球面状のジョイント又はエラストマー軸受１１との間の）ロッド全長の比から計算される。つまりジョイントとばねとロッドとが接続されていて、正確にロッド長さの半分の位置に配置されていて、ｊ＝０．５つまり、ホイールストロークの５０％だけがばねの変形に変えられる。これと同様に、ばね力は特に、ホイールに関連したばね力の２倍である。さらにまた、この式において、Ｚrelはホイールストロークを意味しており、空間方向ｚにおけるホイールキャリア１とキャリアエレメント５との間の間隔を表している。この場合、この間隔若しくはＺrelは、第１の角度測定装置で測定された角度によって規定することができる。特に、Ｚrelは、車体若しくはキャリアエレメントのｚ位置ZAUFBと、ホイール若しくはホイールキャリアのｚ位置ZRADとの差として、Ｚrel  ＝  ZAUFB−ZRADによって得られる。この場合、ｄZrel／ｄｔは、ホイールストロークの時間的な微分を意味し、この場合、値Ｚrel並びにｄZrel／ｄは、第１の角度測定装置によって測定された角度から、若しくはこの角度の時間的な微分から導き出される。角度τは、ロアコントロールアーム３が有利な形式でｙｚ平面内においてホイールキャリア１に対して相対的に占める角度であって、この場合、ｙ及びｚは相応に識別された空間方向であるが、選択的に、ｙｚ平面内のｙは、コントロールアーム主軸線方向も示している。ホイール負荷またはホイール負荷の近似値Ｆｚを規定するか、若しくは計算するために、評価装置２９が使用され、この評価装置２９は、この実施例では車体６内に配置されていて、特に区別された部材を有している。この場合、第１の角度測定装置は、評価装置２９に電気的に接続されている。
【００３６】
図４に示されているように、ボールジョイント８は、ボールピボット３０とボールジョイントハウジング３１とを有しており、このボールジョイントハウジング３１内に、ボールピボット３０が回転可能に、かつ旋回可能に支承されている。ボールピボット３０内に永久磁石４４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３１内に磁界反応式のセンサ４５が設けられている。この場合、磁石４４と磁界反応式のセンサ４５とは一緒に、ボールジョイント８内に組み込まれた第２の角度測定装置を形成している。選択的に、磁石４４と磁界反応式のセンサ４５とから形成された第２の角度測定装置はボールジョイント１２内に組み込まれていてもよい。ボールジョイントハウジング３１は、特にアッパコントロールアーム２に堅固に結合されており、これに対してボールピボット３０は、有利な形式でホイールキャリア１に堅固に結合されているか、又はその逆であってもよい。第２の角度測定装置で得られた、アッパコントロールアーム２が例えばｘｙ平面内においてホイールキャリア１に対して相対的に占める角度ωによって、トレッド角δが導き出される。
【００３７】
ボールジョイント１０内で第１の角度測定装置によって測定された角度、並びにホイールサスペンションの公知の運動学から、トレッド角γが算出される。しかしながら選択的に、トレッド角γは、例えば車両の一方の車軸の車両ホイールのために規定される２つのホイールストロークＺrelからも算出される。前車軸は図１には破線３２で示されており、この場合、ホイール１４は軸線３２の左側のホイールを形成している。図９に示されているように、１つのホイール３３は車軸３２の右側のホイールを形成しており、このホイール３３は、本発明に従って、車体６における、概略的に示されたホイールサスペンション４７に結合されている。
【００３８】
図５には、キャンバ角γの選択的な算出が概略的に示されており、この場合、ボールジョイント１０によって得られたホイールストロークＺrelが、Ｚrel,linksとして示されている。ボールジョイント１０に相当する、右側のホイール３３のためのホイールサスペンションのボールジョイントによって、値Ｚrel,rechtsが得られ、この値Ｚrel,rechtsは、車体６若しくは所属のキャリアエレメントに対するホイール３３のホイールストロークの程度である。２つの値、Ｚrel,links及びＺrel,rechtsは、コンピュータユニット３４に供給され、このコンピュータユニット３４が、２つのホイール１４及び３３のためのトレッド角γ、並びに場合によっては軸線３２のロール角を規定する。この場合、コンピュータユニット３４は、有利には評価装置２９内に組み込まれているか、若しくはこの評価装置２９によって形成される。
【００３９】
図６には、評価装置２９の一部の概略的なブロック制御回路図が示されている。この評価装置２９は、評価ユニット３５とタイヤ特性マップユニット３６とを有しており、このタイヤ特性マップユニット３６内に、ホイール１４のための少なくとも１つのタイヤ特性マップ、しかしながら有利には自動車７の全４つのホイールのための複数のタイヤ特性マップが、メモリーに記憶されている。評価ユニット３５に、入力値として特に車両横加速ａｙ、車両の直進速度ＶFzg、ステアリングホイール３７のステアリング角ＬＷ（図９参照）、並びに各ホイールのためのトレッド角δｉが供給される。この場合、車両横角速度ａｙ、車両の直進速度ＶFzgは、付加的に自動車７内に配置されたセンサ３８及び３９によって算出され、このセンサ３８，３９は、同様に評価装置２９に電気的に接続されている。この場合、センサ３８は車両横方向加速度ａｙを検出し、これに対してセンサ３９は、車両の直進速度ＶFzgを検出する。さらにまた、ステアリング角ＬＷを測定するためにセンサ４０が設けられており、このセンサ４０は同様に自動車７内に配置されていて、評価装置２９に電気的に接続されている。この場合、トレッド角δｉは、有利には評価ユニット２９内に組み込まれているか若しくはこの評価ユニット２９によって形成されるコンピュータユニットによって規定される。
【００４０】
評価ユニット３５は、前記入力値をベースとして各ホイールのための対角線角度αｉを規定し、この対角線角度αｉが入力値としてタイヤ特性マップユニット３６に供給される。さらにこのタイヤ特性マップユニット３６に、例えばキャンバ角γｉ，ホイール負荷Ｆzi、並びに角ホイールのための縦スリップλｉが供給される。ホイール特性マップユニット３６は、タイヤ特性マップにおいて前記入力値をベースとして角ホイールの作業点（図６においてタイヤ特性マップユニット３６内で太い点として概略的に示されている）を規定している。その結果から、タイヤの力のポテンシャルを特性化し、初期値ＡＧとしてタイヤ特性マップユニット３６から発信される種々異なる値が規定される。この場合、ホイール負荷Ｆziとキャンバ角γｉとは、各コンピュータユニットによって規定され、このコンピュータユニットは、有利な形式で評価ユニット２９内に組み込まれているか、若しくはこの評価ユニット２９によって形成される。
【００４１】
この場合、値δｉ，αｉ，γｉ，Ｆzi及びλｉにおける指数ｉは、当該のホイールのための指数を表している。この場合、例えば値ｉ＝１はホイール１４を表していて、値ｉ＝２はホイール３３を表している。また、有利には自動車７内の各ホイールのための縦方向スリップλｉを規定するためにセンサ特に回転数センサ４６が設けられており、この回転数センサ４６は、評価装置２９に電気的に接続されている。
【００４２】
評価ユニット３５内には例えばドライブダイナミック軌道モデルが記憶されており、このドライブダイナミック軌道モデルによって、各ホイールの対角線角度αｉを規定することができる。評価装置２９は複数のホイールを考慮して記載されているが、１つだけのホイール特にホイール１４だけを考慮することも可能である。この場合、指数ｉは省くことができるか、又はすべての値のために同様に１を使用することができる。しかしながら有利には、力のポテンシャルは、自動車７の少なくとも２つ、特にすべてのタイヤ若しくはホイールのために規定される。この場合、１−４の指数ｉが作動する。この場合、指数ｉ＝３は第３のホイール４１を表していて、指数ｉ＝４は第４のホイール４２を表している。この場合、図９に示したホイール４１，４２は、第２の車軸４３に対応配置されており、この第２の車軸４３は、この実施例では、自動車７の後車軸を形成している。この場合、図９に示したホイール４１及び４２は、第２の車軸４３に対応配置されており、この第２の車軸４３は、この実施例によれば、自動車７の後車軸を形成している。
【００４３】
評価装置２９は、種々異なる形式で実現され、この場合、図７及び図８の２つの実施例が示されている。図７に示した第１実施例によれば、評価装置３５（ここでは実際時間計算モデルとして実現されている）に、ｘ方向での車両速度と、横方向加速度ａｙと、ホイール１４のトレッド角δRADと、ホイール１４のキャンバ角γRADとが供給される。実際時間計算モデル若しくは評価ユニット３５は、これらの値を基にして、タイヤ特性マップユニット３６に入力値として供給される、ホイール１４の対角線角度αを規定する。さらに、ホイール１４に作用するホイール負荷Ｆｚ若しくはその近似値が、入力値としてタイヤ特性マップユニット３６に供給される。このタイヤ特性マップユニット３６は、これら２つの値α及びＦｚを基にして、概略的に複数の曲線で示したタイヤ特性マップ４８としてホイール１４の作業点ＡＰを規定する。この作業点ＡＰから、実際の横方向力（サイドフォース）Ｆｙaktuellが得られる。この実際の横方向力は、伝達される可能な最大の横方向力Ｆｙmaxに対する間隔ΔＦｙを有している。このＦｙaktuellとＦｙmaxとの商が、固有の横方向力Ｆｙbezとしてタイヤ特性マップユニット３６から出力値として提供される（Ｆｙbez  ＝  Ｆｙaktuell／Ｆｙmax、Ｆｚ＝一定において）。
【００４４】
これによって、タイヤ特性マップユニット３６若しくは評価装置２９の出力値として、ホイール若しくはタイヤの力のポテンシャルの利用率並びに、相応のタイヤ力の絶対値も特性化する値が提供される。この出力値Ｆｙbez（場合によってはΔＦｙ）は、自動車７における別の調整及び／又は制御装置のための入力値として使用することができる。第１変化実施例は有利には、コンスタントな（高）摩擦値において使用される。
【００４５】
図８には、評価装置２９の第２変化実施例が示されている。この場合、評価ユニット３５に、図７の実施例と同じ値が供給される。これに対してタイヤ特性マップユニット３６には、図７と比較して付加的にホイール１４において測定された横方向力Ｆｙgemessenが入力値として供給される。この横方向力は、単数又は複数の測定値をベースにして規定される。これらの測定値は、１つ又は２つの角度測定装置によって、又は別個のセンサによって供給される。このために、評価装置２９が、図示していない付加的なコンピュータユニットを有しており、このコンピュータユニットは、評価装置２９自体によって形成されていてもよい。入力値として、対角線角度α、ホイール負荷（若しくは近似値）Ｆｚ、並びに有利には測定された横方向力Ｆｙgemessenをベースとして、タイヤ特性マップ４８内のタイヤ特性マップユニット３６によって、横方向力Ｆｙberechnetが規定される。この規定が得られると、例えば、測定された横方向力Ｆｙgemessenが、規定された若しくは算出された横方向力Ｆｙberechnetを下回っていれば、ホイール接地点１５における路面１６とタイヤ１４との間の瞬間的な摩擦値μは減少されている。その場合、変えられたμを有する特性マップが適用されるか、若しくはμが１つのパラメータを形成する多次元特性マップ内の作業点が変化される。
【００４６】
タイヤ特性マップユニット３６内に、種々異なる摩擦値μのための複数のタイヤ特性マップ４８若しくは前記多次元特性マップがメモリーに記憶されるので、作業点ＡＰは、この特性マップ内で算出され、その結果から実際の摩擦値μが導き出されるか、若しくは評価される。さらにまた、ホイール負荷Ｆｚに対する、伝達可能な最大横方向力Ｆｙmax，uebertragbarのＦｙmax，uebertragbar／Ｆｚの比が規定される。次いで、算出された値若しくは比μ，Ｆｙberechnet，Ｆｙgemessen及び／又はＦｙmax，uebertragbar／Ｆｚは、評価ユニット２９若しくはタイヤ特性マップユニット３６の出力値から提供され、ホイール若しくはタイヤの力のポテンシャルの利用率を特性化する。次いで、有利な形式で評価装置２９に接続された、例えば調整されたブレーキ等の走行機構制御システム又はアクティブな操舵装置は、実際の摩擦値μのための良好な評価値が入力値として供給される。
【００４７】
図７及び図８に示された変化実施例は例として示しただけであるので、タイヤの力のポテンシャルを特性付ける別の値も評価装置２９によって算出され、かつ提供される。２つの変化実施例を互いに組み合わせてもよい。さらにまた、評価装置２９は、特に評価ユニット３５に、別の車両の値、例えば縦方向加速度ａｘ，ヨーイング角度Ψ、並びにヨーイング角度ｄΨ／ｄｔの時間的な微分が、入力値として供給され、この場合、これらの値を算出するための付加的なセンサが自動車７内に設けられるか、若しくは設けることができる。
【００４８】
評価装置２９は、有利にはデジタルコンピュータとして構成されており、この場合、コンピュータユニット、評価ユニット３５並びにタイヤ特性マップユニット３６は、このデジタルコンピュータによって実現することができる。付加的に、デジタルコンピュータは、角度測定装置及び場合によってその他のセンサによって供給されたデータを評価するために役立つか、若しくは必要とされる、その他のすべての計算（例えばＦｚ）、時間的な微分（例えばｄＺrel／ｄｔ）その他を実施することができる。
【００４９】
図９には、自動車７の概略的な平面図が示されており、この場合、４つのホイール１４，３３，４１及び４２が、それぞれ概略的に示された本発明によるホイールサスペンション４７を介して車体６に結合されている。さらにまた、図９には、走行方向ｘ、ｘ方向での車両速度Ｖｘ、ホイール１４に作用する縦方向力Ｆｘ、並びにホイール１４に作用する横方向力（サイドフォース）Ｆｙが示されている。
【００５０】
次に、ホイール１４に作用する垂直方向のホイール負荷Ｆｚ若しくはＦZRADについて説明する。この場合、車軸３２が、アンチロールバー又はサイドスタビライザ４９を有していて、このアンチロールバー４９は、図９に概略的に示されていて、ばね剛CStabを有している。この場合、ｍRADはアンスプラングホイールマス（ばね下ホイール質量；ungefederter  Radmasse）に相当し、ａｚは、垂直方向における絶対的なホイールキャリア加速度に相当する。次の式が当てはまる。
【００５１】
【数２】
2008537521.tif 000004
【００５２】
これによって、ホイール負荷Ｆｚ若しくはＦZRADが得られる。
【００５３】
【数３】
2008537521.tif 000005
【００５４】
上記式Ｆｚ  ＝ｊ2*（ｃ*Ｚrel  ＋  ｋ*ｄZrel／ｄｔ）は、単に近似値を示しているだけであることは明らかであるが、この近似値は、所定の使用においては十分である。しかも、ホイール負荷のより正確な計算も使用され、例えば評価装置２９によって実施される。このために有利な形式で、ａzを規定するための加速度センサを設ければ有利である。さらにまた、伝達比毎に、ＦｚDaempfer及びＦｚFederをｊ2で乗算する必要がある。
【００５５】
特に、ばね及びショックアブソーバ（ダンパ）が、ホイールサスペンションの異なる位置に配置されている場合、ショックアブソーバのための伝達比とは異なる、ばねのための伝達比が当てはまる。この場合、ばねのための伝達比はｊFで示されていて、ショックアブソーバのための伝達比はｊDで示されている。次の式が当てはまる。
【００５６】
【数４】
2008537521.tif 000006
【００５７】
Ｆｚの近似値のために次の式が当てはまる。
【００５８】
【数５】
2008537521.tif 000007
【００５９】
この計算は、ホイール１４に関して実施されているが、自動車のそれぞれ別のホイールのためにも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の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】図１に示したスプリング・ショックアブソーバユニットの概略図である。
【図３】アングル測定装置が組み込まれている第１のボールジョイントを有するアッパロアコントロールアームの概略図である。
【図４】アングル測定装置が組み込まれている第２のボールジョイントを有するアッパコントロールアームの概略図である。
【図５】キャンバ角及び／又はトレッド角を規定するためのブロック制御回路図である。
【図６】図１に示した評価装置の部分的なブロック制御回路図である。
【図７】評価装置の第１変化実施例によるホイールの力の蓄え度若しくは利用度を規定するためのブロック制御回路図である。
【図８】評価装置の第２実施例によるホイールと路面との間の摩擦値を規定するためのブロック制御回路図である。
【図９】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。
【符号の説明】
【００６１】
１  ホイールキャリア、  ２  アッパコントロールアーム（アッパウイ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  キャリアエレメント、  ６  車体、  ７  自動車、  ８  ボールジョイント、  ９  球面ジョイント又はエラストマー軸受、  １０  ボールジョイント、  １１  球面状のジョイント又はエラストマー軸受、  １２  ボールジョイント、  １３  調節装置、  １５  ホイール若しくはタイヤ接地点、  １６  路面、  １７  ガイドアーム、  １８  ボールジョイント、  １９  球面ジョイント又はエラストマー軸受、  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ユニット、  ２３  ジョイント、  ２４  ジョイント、  ２５  ボールピボット（ナックルボールピボット）、  ２６  ボールジョイントケーシング、  ２７  磁石、  ２８  磁界反応式のセンサ、  ２９  評価装置、  ３０  ボールピボット、  ３１  ボールジョイントハウジング、  ３２  車軸、フロントアクスル、  ３３  ホイール、  ３４  コンピュータユニット、  ３５  評価ユニット、  ３６  タイヤ特性マップユニット、  ３７  ステアリングホイール、  ３８  横方向加速度センサ、  ３９  車速センサ、４０  ステアリングアングルセンサ、  ４１  ホイール、  ４２  ホイール、  ４３  車軸、フロントアクスル、  ４４  磁石、  ４５  磁界反応式のセンサ、  ４６  縦方向スリップセンサ、  ４７  ホイールサスペンション、  ４８  タイヤ特性マップ、  ４９  アンチロールバー（スタビライザ）、
ｃ  ばね定数
Ｆｘ  ホイールにかかる縦方向力
Ｆｙ  ホイールにかかる横方向力
Ｆｙmax  ホイールにかかる最大横方向力
ΔＦｙ  実際横方向力と最大許容横方向力との間の差
Ｆｙbez  実際横方向力と最大許容横方向力とから成る商
Ｆｚ  車輪負荷若しくは車輪負荷の近似値
ｘ  自動車の縦方向
ｙ  自動車の横方向
ｚ  自動車の上下方向
Ｚrel  ホイールキャリアと車体との間の相対的な間隔
δ  トレッド角
γ  キャンバ角
α  対角線角度
ＶFzg  自動車の直進速度
λ  ホイールスリップ若しくは縦方向スリップ
Ψ  ヨーイング角度
μ  ホイールと路面若しくは地面との間の摩擦値
ａ  加速度
ｔ  時間
ｉ  インデックス（ｉ＝１...４）
ｊ  変速比
ｃ  ばね定数
ｋ  減衰率
ｍFzg  車体の重量若しくは質量
ｍRad  ホイール質量
τ  ロアコントロールアームとホイールキャリアとの間の角度
ω  アッパコントロールアームとホイールキャリアとの間の角度
ＡＰ  タイヤ特性値の作業点
ＡＧ  タイヤ特性マップ単位の初期値
【図１】
2008537521.tif 000008
【図２】
2008537521.tif 000009
【図３】
2008537521.tif 000010
【図４】
2008537521.tif 000011
【図５】
2008537521.tif 000012
【図６】
2008537521.tif 000013
【図７】
2008537521.tif 000014
【図８】
2008537521.tif 000015
【図９】
2008537521.tif 000016
【国際調査報告】
2008537521.tif 000017
2008537521.tif 000018
2008537521.tif 000019
2008537521.tif 000020
2008537521.tif 000021
2008537521.tif 000022