[发明专利]用于汽车的测量装置

说明书

本发明涉及一种用于汽车的测量装置，具有一个支架、一个与支架连接的关节，它具有一个关节外壳和一个在外壳中活动支承的关节轴颈，一个与关节连接的部件，它通过关节可转动地支承在支架上，一个角度测量装置，通过它可以获得部件相对于支架的角度，和一个与角度测量装置连接的评价装置。本发明还涉及一种用于确定表征一个可转动地支承在支架上的汽车部件疲劳的疲劳值的方法。

力和/或转矩(下面同样称为力)在强烈承载的汽车部件上的持续作用可能导致材料疲劳并且在一定时间后导致这个部件断裂。一个疲劳识别系统可以在行驶机构部件断裂之前警示司机。此外期望获得由司机引起的汽车或部件的过负荷。为了实现可靠的疲劳识别需要尽可能准确地确定作用于部件上的力。一个方法是使用应变计。但是在此问题是测量电阻的高温度依赖性、粘接剂的许用附着力以及防止石头撞击的应变计外壳。

本发明的目的是，在汽车中在避免应变计的条件下实现一个强烈承载的部件的疲劳或磨损的测量。

这个目的通过如权利要求1所述的测量装置和如权利要求12所述的方法得以实现。在从属权利要求中给出优选的改进方案。

按照本发明的用于汽车的测量装置，具有一个支架、一个与支架连接的关节，它具有一个关节外壳和一个在外壳中活动支承的关节轴颈，一个与关节连接的部件，它通过关节可转动地支承在支架上，一个角度测量装置，通过它可以获得部件相对于支架的角度，和一个与角度测量装置连接的评价装置，其中该评价装置具有一个与角度测量装置连接的二次微分器(或二次微分器)，对该微分器在中间连接计算单元的条件下串联一个求和器或积分器。

通过按照本发明的测量装置能够以足够的精度确定部件的疲劳和磨损。因为部件在汽车行驶运行中相对于支架有规则地旋转并且可以通过部件与支架之间的角度描述偏转，因此这个角度按照时间的二次微分得到一个表示部件加速度的尺度。但是这个加速度也表示作用于部件上的作用力的尺度。

因为对于疲劳不重要的是，所作用的力是否使部件的速度增加或降低(制动)，由计算单元优选确定一个无符号的加速度或力值，它可以连续地或者以间断的时间间隔重新确定，其中使求得的无符号加速度或力值求和或者在时间上积分。

下面将由求和或积分形成的值称为疲劳值并且在汽车的实际应用中以足够的精度表示部件的疲劳。因为对于汽车中的部件一般允许一定的疲劳，对求和器或积分器串联一个阈值传感器，其输出只有在疲劳值超过一个给定的阈值时才有效或失效。这个阈值与部件有关并且表示对于部件的最大允许疲劳。

在前端领域对于关节和/或对于部件可以确定负荷曲线，其中求得，在怎样的负荷下关节和/或部件以怎样的频率执行多大的负荷变化、振动和/或倾翻或旋转运动。由此能够确定极限值，在该极限值时关节和/或部件被视为疲劳或磨损。该阈值可以以这个极限值为基础构成或者由这个极限值构成。

所述阈值传感器与汽车控制器连接。但是优选对阈值传感器串联一个由这个阈值传感器操纵的信号发生器，它指示司机超过阈值。该信号发生器例如可以由声学或光学的信号发生器构成并且优选设置在汽车的驾驶室里面

为了在评价装置的供电失效时不丢失直到目前求得的疲劳值，可以使求和器或积分器具有一个存储器。这个存储器可以由附加的电池供电和/或由不易失存储器构成，它在供电失效时也存储地保持疲劳值。

所述二次微分器、计算单元和/或求和器或积分器可以由模拟的或数字结构组件构成。但是优选使所述二次微分器、计算单元和/或求和器或积分器由至少一个数字计算器构成或者由在这个数字计算器中运行的程序构成。其优点是，一个已经在汽车中存在的计算机通过适合的软件可以作为评价装置，由此只发生微少的附加成本。所述二次微分器、计算单元和/或求和器或积分器可以通过软件以数字途经实现。所述二次微分器的扫描频率大于求和器或积分器的扫描频率，该扫描频率优选位于约1Hz的数量级。但是尤其使二次微分器的扫描频率至少两倍或三倍于求和器或积分器的扫描频率。

作为疲劳值可以使作用于部件上的加速度或力值在时间上求和或积分。这一点对于许多应用是足够的，由计算单元构成无符号的加速度或力值尤其是二次按照时间微分的测量值的(绝对)值。因此所述计算单元具有一个数值形成器，它例如可以由全波整流器构成或者由数字计算器构成。