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Title:
MONITORING DEVICE FOR AT LEAST ONE ELECTROCONDUCTIVE VEHICLE SPRING
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2017/194222
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a monitoring device (9) for at least one electroconductive vehicle spring (10). Said at least one spring (10) comprises an electric contact element (12.1, 12.2) at each of its ends and is electrically connected as a measuring transducer to a measuring arrangement (20) via associated electric conductors (24.1, 24.2), the measuring arrangement (20) being suitable to evaluate at least one measured variable supplied by the measuring transducer and deduce a mechanical state of the at least one spring (10) from the evaluation.

Inventors:
UTERMOEHLEN FABIAN (DE)
HAS REMIGIUS (DE)
Application Number:
PCT/EP2017/055447
Publication Date:
November 16, 2017
Filing Date:
March 08, 2017
Export Citation:
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Assignee:
BOSCH GMBH ROBERT (DE)
International Classes:
B60G11/14; B60G17/019; G01D5/20
Domestic Patent References:
WO2004109150A12004-12-16
Foreign References:
EP2696094A22014-02-12
JPS60162934A1985-08-24
DE4413559A11995-10-26
DE4141545A11993-06-24
DE2341423A11975-02-27
DE102009054458A12011-06-16
DE102007017308B42011-01-27
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Claims:
Ansprüche

1. Überwachungsvorrichtung (9, 9A, 9B) für mindestens eine elektrisch leitfähige Feder (10, 10A, 10B, IOC, 10D) eines Fahrzeugs (1A, 1B), dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Feder (10, 10A, 10B, IOC, 10D) an ihren Enden jeweils ein elektrisches Kontaktelement (12.1, 12.2) aufweist und über entsprechende elektrische Leitungen (24.1, 24.2) als Messwertgeber (R, L) mit einer Messanordnung (20, 20A, 20B) elektrisch verbunden ist, wobei die Messanordnung (20, 20A, 20B) geeignet ist, mindestens eine vom Messwertgeber (R, L) bereitgestellte Messgröße auszuwerten und basierend auf der Auswertung auf einen mechanischen Zustand der mindestens einen Feder (10, 10A, 10B, IOC, 10D) zu schließen.

2. Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Messanordnung (20, 20A, 20B) einen ohmschen Widerstand (R) der mindestens einen elektrisch leitfähigen Feder (10, 10A, 10B, IOC, 10D) oder einer elektrisch leitfähigen Beschichtung (16) der mindestens einen Feder (10, 10A, 10B, IOC, 10D) oder mindestens eines elektrisch leitfähigen Drahtes (18), welcher fest in eine isolierende Schutzschicht (14) der mindestens einen Feder (10, 10A, 10B, IOC, 10D) eingebettet ist, als erste Messgröße auswertet und einen partiellen und/oder durchgängigen Bruch der mindestens einen Feder (10, 10A, 10B, IOC, 10D) erkennt, wenn der gemessene ohmsche Widerstand (R) einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet.

3. Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Messanordnung (20, 20A, 20B) über eine Brückenschaltung den ohmschen Widerstand (R) misst. Überwachungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Messanordnung (20, 20A, 20B) eine Induktivität (L) der mindestens einen Feder (10, 10A, 10B, IOC, 10D) als zweite Messgröße auswertet und basierend auf einer durch den Einfederweg verursachten Änderung der Induktivität (L) einen aktuellen Federweg der korrespondierenden Feder (10, 10A, 10B, IOC, 10D) ermittelt.

Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Messanordnung (20, 20A, 20B) über eine Messschaltung (28) die Induktivität (L) der mindestens einen Feder (10, 10A, 10B, IOC, 10D) misst.

Überwachungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Messanordnung (20A, 20B) mindestens eine Brückenschaltung (26, 26A) mit mehreren Brückenzweigen aufweist, wobei jeweils eine elektrisch leitfähige Feder (10A, 10B, IOC, 10D) in einen der Brückenzweige eingeschleift ist.

Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass in einen ersten Brückenzweig einer ersten Brückenschaltung (26A1, 26B1) eine erste Feder (10A) eingeschleift ist, welche im Frontbereich (3) des Fahrzeugs (1A, 1B) an einer ersten Seite angeordnet ist, und in einen zweiten Brückenzweig der ersten Brückenschaltung (26A1, 26A2) eine zweite Feder (10B) eingeschleift ist, welche im Frontbereich (3) des Fahrzeugs (1A, 1B) an einer zweiten Seite angeordnet ist, wobei eine Auswerte- und Steuereinheit (22) eine erste Brückenspannung (UV) auswertet, um einen Bruch der ersten und/oder zweiten Feder (10A, 10B) zu erkennen.

Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass in einen ersten Brückenzweig einer zweiten Brückenschaltung (26A2, 26B2) eine dritte Feder (IOC) eingeschleift ist, welche im Heckbereich (5) des Fahrzeug (1A, 1B) an einer ersten Seite angeordnet ist, und in einen zweiten Brückenzweig der zweiten Brückenschaltung (26A2, 26B2) eine vierte Feder (10D) eingeschleift ist, welche im Heckbereich (5) des Fahrzeugs (1A, 1B) an einer zweiten Seite angeordnet ist, wobei eine Auswerte- und Steuereinheit (22) eine zweite Brückenspannung (UH) auswertet, um einen Bruch der dritten und/oder vieren Feder (IOC, 10D) zu erkennen.

9. Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Messanordnung (20A, 20B) jeweils über eine Messschaltung (28) die Induktivität (L) der ersten, zweiten, dritten und vierten Feder (10A, 10B, IOC, 10D) misst, wobei die Auswerte und Steuereinheit (22) aus den Induktivitäten (L) jeweils den Einfederweg der korrespondierenden Feder (10A, 10B, IOC, 10D) bestimmt.

10. Überwachungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Messanordnung (20, 20A, 20B) die mindestens eine vom Messwertgeber (R, L) bereitgestellte Messgröße permanent und/oder zyklisch misst und auswertet.

Description:
Beschreibung

Titel

Überwachungsvorrichtung für mindestens eine elektrisch leitfähige Feder eines

Fahrzeugs

Die Erfindung geht aus von einer Überwachungsvorrichtung für mindestens eine elektrisch leitfähige Feder eines Fahrzeugs nach der Gattung des unabhängigen Patentanspruchs 1. Aus dem Stand der Technik sind Radaufhängungen bekannt, welche die Räder eines Fahrzeugs federnd mit der Karosserie verbinden. Um ein stabiles und gleichzeitig komfortables Fahrverhalten zu ermöglichen, stellen die Radaufhängungen einen möglichst großen Federweg und eine wirksame sowie abgestimmte Dämpfung bereit. Diese Aufgabe wird häufig durch Einsatz von MacPherson- Federbeinen als Stoßdämpfer gelöst. Zur Leuchtweitenregulierung oder zur adaptiven Regelung der einzelnen Stoßdämpfer wird eine Messung des Einfederwegs durchgeführt. Zur Erfassung des Einfederwegs bei einem über eine Teleskopfederung gefederten System, wie beispielsweise bei einer Motorradfedergabel, sind extern angebrachte Messsysteme bekannt. Diese messen den Line- arweg bzw. die Eintauchtiefe der Federgabel mit Hilfe eines Potentiometers und eines Schleifkontaktes. Als nachteilig kann hier zum einen der Verschleiß des Messsystems und zum anderen die exponierte Lage außen am Tauchrohr angesehen werden, die zu einer Verschmutzung und demzufolge einer verringerten Zuverlässigkeit des Messsystems führen kann.

Aus dem Stand der Technik sind weiterhin MacPherson-Federbeine bekannt, welche beispielsweise zur Radaufhängung und Radfederung bei Kraftfahrzeugen verwendet werden. Eine Messung der Einfederung kann hier beispielsweise über verhältnismäßig teure Druckkraftsensoren erfolgen. Aus der DE 10 2007 017 308 B4 ist eine Federeinheit mit einem Linearwegsensor bekannt, welcher die Abstandsänderungen zwischen zwei Federwindungen ermittelt. Darüber wird dann auf den gesamten Einfederweg zurückgerechnet. Der eingesetzte Linearwegsensor basiert in einer Ausführungsform auf dem „Coupled-Coils" Prinzip, d.h. ein Target an der Feder ändert die induktive Kopplung zwischen zwei Sensorspulen. In einer zweiten Ausführungsform ist das Target resonant ausgeführt und umfasst einen Schwingkreis. Die Messung der induktiven Kopplung bleibt jedoch im Wesentlichen identisch.

Nachteilig an allen angegebenen Lösungen ist, dass ein hoher konstruktiver Eingriff zur Anbringung der Messsysteme erforderlich ist und diese relativ ungeschützt der Umgebung (Wasser, Schmutz usw.) ausgesetzt sind und verschleißen können.

Offenbarung der Erfindung

Die Überwachungsvorrichtung für mindestens eine elektrisch leitfähige Feder eines Fahrzeugs mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 hat den Vorteil, dass die als elektrische Spule wirkende Feder selbst als Messwertgeber eingesetzt wird. Ausgewertet wird dann die bereitgestellte Messgröße, um basierend auf der Auswertung einen mechanischen Zustand der mindestens einen Feder zu schließen. Dies ermöglicht ohne zusätzliche Sensorik eine kostengünstige Erkennung eines partiellen und/oder durchgängigen Bruchs der mindestens einen überwachten Feder. Der partielle und/oder durchgängige Bruch der Federn kann zu einer drastischen Reduzierung der Fahrzeugstabilität und damit zu einem hohen Sicherheitsrisiko führen. Gerade im Hinblick auf teil- bzw. vollautomatisiertes Fahren schaffen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Überwachungsvorrichtung in vorteilhafter Weise die Möglichkeit den mechanischen Zustand der Federn des Fahrzeugs einfach und kostengünstig messtechnisch zu erfassen.

Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung stellen eine Überwachungsvorrichtung für mindestens eine elektrisch leitfähige Feder eines Fahrzeugs zur Verfügung. Hierbei weist die mindestens eine Feder an ihren Enden jeweils ein elektrisches Kontaktelement auf und ist über entsprechende elektrische Leitun- gen als Messwertgeber mit einer Messanordnung elektrisch verbunden. Die Messanordnung ist geeignet, mindestens eine vom Messwertgeber bereitgestellte Messgröße auszuwerten und basierend auf der Auswertung auf einen mechanischen Zustand der mindestens einen Feder zu schließen.

Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen und Weiterbildungen sind vorteilhafte Verbesserungen der im unabhängigen Patentanspruch 1 angegebenen Überwachungsvorrichtung für mindestens eine elektrisch leitfähige Feder eines Fahrzeugs möglich.

Besonders vorteilhaft ist, dass die Messanordnung einen ohmschen Widerstand der mindestens einen elektrisch leitfähigen Feder als erste Messgröße auswerten kann. Hierbei kann die Messanordnung einen partiellen und/oder durchgängigen Bruch der mindestens einen Feder erkennen, wenn der gemessene ohmsche Widerstand einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet. Alternativ kann die

Messanordnung den ohmschen Widerstand von an der Feder angebrachten elektrisch leitfähigen Strukturen, wie beispielsweise einer elektrisch leitfähigen Beschichtung oder mindestens eines elektrisch leitfähigen Drahtes, welcher fest in eine isolierende Schutzschicht der mindestens einen Feder eingebettet ist, messen und zur Erkennung eines Risses bzw. Federbruchs auswerten. Die

Messanordnung kann beispielsweise über eine Brückenschaltung, in welche die mindestens eine Feder eingeschleift werden kann, den ohmschen Widerstand messen. Unabhängig von der Einfederung hängt der ohmsche Widerstand der einzelnen Federn vom spezifischen Widerstand des Federmaterials, von der Länge der abgewickelten Feder sowie von der Querschnittsfläche der Feder ab.

Kommt es zu einem partiellen und/oder durchgängigen Bruch der Feder, führt dies zu einer veränderten Querschnittsfläche, so dass der ohmsche Widerstand der Feder in Folge des Bruchs ansteigt. Aus der Messung des ohmschen Widerstands kann also auf den mechanischen Zustand der Feder geschlossen werden.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Überwachungsvorrichtung kann die Messanordnung eine Induktivität der mindestens einen Feder als zweite Messgröße auswerten und basierend auf einer durch den Einfederweg verursachten Änderung der Induktivität einen aktuellen Federweg der korrespondierenden Fe- der ermitteln. Dies ermöglicht ohne zusätzliche Sensorik eine kostengünstige Messung des Einfederwegs der Feder. Die Induktivität der Feder hängt von der magnetischen Feld konstante, der Windungszahl, der Querschnittsfläche und von der Spulenlänge ab. Bis auf die Spulenlänge bleiben beim Einfedern der Feder alle Größen nahezu identisch und durch die Stauchung der Spule steigt die Induktivität. Bei typischen Spulenabmessungen ergeben sich Induktivitätswerte von einigen Mikro-Henry, welche die bei einer Verschaltung mit einem Kondensator mit einer vorgegebenen Kapazität von beispielsweise 500 pF eine Resonanzfrequenz von einigen MHz ergeben. Die Sensitivität, d.h. eine Frequenzänderung des resultierenden Schwingkreises pro Einfederung, liegt bei über 100 kHz/cm und ist damit leicht detektierbar. Alternativ können auch andere geeignete Verfahren zur Messung der Induktivität der Feder verwendet werden.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Überwachungsvorrichtung kann die Messanordnung mindestens eine Brückenschaltung mit mehreren Brückenzweigen aufweisen, wobei jeweils eine elektrisch leitfähige Feder in einen der Brückenzweige eingeschleift werden kann. So kann beispielsweise in einen ersten Brückenzweig einer ersten Brückenschaltung eine erste Feder eingeschleift werden, welche im Frontbereich des Fahrzeugs an einer ersten Seite angeordnet ist, und in einen zweiten Brückenzweig der ersten Brückenschaltung kann eine zweite Feder eingeschleift werden, welche im Frontbereich des Fahrzeugs an einer zweiten Seite angeordnet ist, wobei eine Auswerte- und Steuereinheit eine erste Brückenspannung auswertet, um einen Bruch der ersten und/oder zweiten Feder zu erkennen. Zusätzlich oder alternativ kann in einen ersten Brückenzweig einer zweiten Brückenschaltung eine dritte Feder eingeschleift werden, welche im Heckbereich des Fahrzeug an einer ersten Seite angeordnet ist, und in einen zweiten Brückenzweig der zweiten Brückenschaltung kann eine vierte Feder eingeschleift werden, welche im Heckbereich des Fahrzeugs an einer zweiten Seite angeordnet ist, wobei eine Auswerte- und Steuereinheit eine zweite Brückenspannung auswertet, um einen Bruch der dritten und/oder vieren Feder zu erkennen. Sind die ohmschen Widerstände der beiden Federn gleich, dann weist die korrespondierende Brückenspannung den Wert„0" auf. Ein Federbruch führt dazu, dass die korrespondierende Brückenschaltung nicht mehr abgeglichen ist. Dies führt zu einer Brückenspannung die gemessen und ausgewertet werden kann. Durch die Verwendung von zwei Brückenschaltungen ist es in vorteilhafte Weise mögliche, alle Federn im Fahrzeug mit einer Messanordnung auf partielle und/oder vollständige Brüche zu überwachen.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Überwachungsvorrichtung kann die Messanordnung jeweils über eine Messschaltung die Induktivität der ersten, zweiten, dritten und vierten Feder messen, wobei die Auswerte und Steuereinheit aus den Induktivitäten jeweils den Einfederweg der korrespondierenden Feder bestimmen kann. Dadurch können auch die Einfederwege von mehreren bzw. von allen Federn im Fahrzeug durch eine gemeinsame Messanordnung bestimmt werden.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Überwachungsvorrichtung kann die Messanordnung die mindestens eine vom Messwertgeber bereitgestellte Messgröße permanent und/oder zyklisch messen und auswerten. So kann die Messung beispielsweise während des Anlassens des Motors durchgeführt werden, idealerweise in Kombination mit anderen Selbst-Check-Funktionen wie Reifendruck, Tacho usw.

Unter der Auswerte- und Steuereinheit kann vorliegend ein elektrisches Gerät, wie beispielsweise ein Steuergerät, verstanden werden, welches erfasste Messsignale verarbeitet bzw. auswertet. Die Auswerte- und Steuereinheit kann mindestens eine Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten System-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen der Auswerte- und Steuereinheit beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind. Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert ist und zur Durchführung der Auswertung verwendet wird, wenn das Programm von der Auswerte- und Steuereinheit ausgeführt wird. Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. In der Zeichnung bezeichnen gleiche Bezugszeichen Komponenten bzw. Elemente, die gleiche bzw. analoge Funktionen ausführen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Überwachungsvorrichtung für mindestens eine elektrisch leitfähige Feder eines Fahrzeugs.

Fig. 2 zeigt ein schematisches Ersatzschaltbild der Überwachungsvorrichtung für mindestens eine elektrisch leitfähige Feder eines Fahrzeugs aus Fig. 1.

Fig. 3 zeigt mehrere Schnittdarstellungen von verschiedenen Ausführungsbeispielen von zu überwachenden elektrisch leitfähigen Federn gemäß der Schnittlinie III-III aus Fig. 1.

Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Überwachungsvorrichtung für mindestens eine elektrisch leitfähige Feder eines Fahrzeugs.

Fig. 5 zeigt eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Überwachungsvorrichtung für mindestens eine elektrisch leitfähige Feder eines Fahrzeugs.

Ausführungsformen der Erfindung

Wie aus Fig. 1 bis 5 ersichtlich ist, weist in den dargestellten Ausführungsbeispielen einer Überwachungsvorrichtung 9, 9A, 9B für mindestens eine elektrisch leitfähige Feder 10, 10A, 10B, IOC, 10D eines Fahrzeugs 1A, 1B, die mindestens eine Feder 10, 10A, 10B, IOC, 10D an ihren Enden jeweils ein elektrisches Kontaktelement 12.1, 12.2 auf und ist über entsprechende elektrische Leitungen 24.1, 24.2 als Messwertgeber R, L mit einer Messanordnung 20, 20A, 20B elektrisch verbunden. Die Messanordnung 20, 20A, 20B ist geeignet, mindestens eine vom Messwertgeber R, L bereitgestellte Messgröße auszuwerten und basierend auf der Auswertung auf einen mechanischen Zustand der mindestens einen Feder 10, 10A, 10B, IOC, 10D zu schließen.

5 Wie aus Fig. 1 weiter ersichtlich ist, umfasst eine als MacPherson-Federeinheit ausgeführte Federeinheit 7 zwei Montageenden 7.1, an welchen jeweils ein Federteller 7.2 angeordnet ist. Zwischen den Federtellern 7.2 ist die als Spiralfeder ausgeführte elektrisch leitfähige Feder 10 eingespannt. Mittig zwischen den Montageenden 7.1 ist ein längenvariabler Stoßdämpfer 30 mit einem Kolben 32 an-

10 geordnet, welcher axial verschiebbar in einem Zylinder 34 aufgenommen wird, wobei die axiale Bewegung des Kolbens 32 im Zylinder 34 durch geeignete Maßnahmen gedämpft ist. Wie oben bereits ausgeführt ist, fungiert die Feder 10 als Messwertgeber R, L, dessen mindestens eine Messgröße ausgewertet wird, um auf einen mechanischen Zustand der Feder 10 zu schließen. Die dargestellte

15 Federeinheit 7 wird vorzugsweise als Federbein im Fahrwerkbereich eines Fahrzeugs eingesetzt. Es ist dort so angebracht, dass es bei Fahrwerkbewegungen gegen die Kraft der Feder 10 einfedert, so dass sich eine Linearbewegung der Montagepunkte 7.1 gegeneinander ergibt. Diese Bewegung wird durch den Stoßdämpfer 30 gedämpft.

20

Wie aus Fig. 2 weiter ersichtlich ist, fungiert die elektrisch leitende Feder 10 in den dargestellten Ausführungsbeispielen prinzipiell als Spule, welche gemäß dem dargestellten elektrischen Ersatzschaltbild im Wesentlichen aus einer Induktivität L und einem ohmschen Widerstand R besteht. Da die Feder normalerweise 25 aus einem elektrisch leitfähigen Material mit einem relativ großen Querschnitt besteht, ist sie durch einen relativ niedrigen ohmschen Widerstand R gekennzeichnet. Der ohmsche Widerstand R der Feder 10 ergibt sich gemäß Gleichung (1).

Unabhängig von der Einfederung hängt der ohmsche Widerstand R der Feder 10 gemäß Gleichung (1) vom spezifischen Widerstand des Federmaterials p, einer Länge IF der Feder sowie einer Querschnittsfläche AF der Feder ab. Hierbei re- 35 präsentiert die Länge IF nicht die geometrische Abmessung der Feder 10 als sol- che, sondern die Länge der abgewickelten Feder 10. Kommt es zu einem partiellen und/oder durchgängigen Bruch der Feder 10, hat dies durch die veränderte Querschnittsfläche AF elektrisch einen Einfluss auf den ohmschen Widerstand R der Feder 10. In Folge des Bruchs steigt der ohmsche Widerstand R der Feder 10 an. Aus der Messung des ohmschen Widerstands R als erste Messgröße kann also auf den mechanischen Zustand der Feder 10 geschlossen werden. Die Messanordnung 20 misst den ohmschen Widerstand R beispielsweise über eine Brückenschaltung 26A1, 26A2, 26B1, 26B2, wie nachfolgend unter Bezugnahme auf Fig. 4 und 5 beschrieben wird.

Zur Messung des ohmschen Widerstands R ist prinzipiell eine elektrisch leitfähige Feder 10 erforderlich. Dazu besteht die Feder 10, wie aus der Darstellung a) in Fig. 3 ersichtlich ist, bei einer ersten Ausführungsform massiv aus einem elektrischen leitfähigem Material bzw. Materialgemisch. Zusätzlich kann die Fe- der 10, wie aus der Darstellung b) in Fig. 3 ersichtlich ist, eine elektrisch nichtleitende Schutzschicht 14 bzw. Ummantelung zum Schutz vor Schmutz aufweisen. Zur Erhöhung der Sensitivität kann die Messung des ohmschen Widerstands R nicht über den Federkörper direkt, sondern über eine extra aufgebrachte elektrisch leitfähige Schicht 16 durchgeführt werden, wie aus Darstellung c) in Fig. 3 ersichtlich ist. Da die elektrisch leitfähige Schicht 16 im Verhältnis zur Feder 10 sehr dünn ist, bewirkt ein kleiner Riss eine verhältnismäßige große Änderung des ohmschen Widerstands R und führt zu einem großen Messeffekt. Bei dieser Ausführungsform besteht eine sehr starre Kopplung der elektrisch leitfähigen Schicht 16 an den Kern der Feder 10, damit sich ein Riss sicher in beiden Materialien ausbreiten kann und damit detektierbar ist. Selbstverständlich kann auch die elektrisch leitfähige Schicht 16 zum Schutz vor Korrosion mit einer zusätzlichen elektrisch nichtleitenden Beschichtung versehen werden. Wie aus Darstellung d) in Fig. 3 ersichtlich ist, können in einer weiteren Ausführungform auch elektrisch leitende Drähte 18 in die elektrisch nichtleitende Schutzschicht 14 der Feder 10 eingebettet werden und deren ohmscher Widerstand R zur Rissbzw. Bruchdetektion verwendet werden. Dazu können auch einzelne oder mehrere Drähte 18 in Brückenschaltungen verschaltet werden.

Die Induktivität L der elektrisch leitenden Feder 10 kann gemäß Gleichung (2) berechnet werden.

Hierbei bezeichnen μ 0 die magnetische Feldkonstante, N die Windungszahl, A die Querschnittsfläche der Feder 10 und I die geometrische Länge der Feder 10 als solche. Bis auf die Länge I bleiben beim Einfedern der korrespondierenden Feder 10 alle Größen nahezu identisch und durch die Stauchung bzw. Einfede- rung der Feder 10 steigt die Induktivität L. Aus der Messung der Induktivität L als zweite Messgröße kann also auf den Einfederweg der Feder 10 geschlossen werden.

Es sind viele geeignete Verfahren bekannt, welche die Messanordnung 20 für die Messung der Induktivität L der Feder 10 einsetzten kann. Eine besonders einfache Ausführungsform ergibt sich durch die Verschaltung der Messinduktivität L in einem Schwingkreis mit einer zusätzlich einzubringenden Kapazität und eine

Messung der korrespondierenden Resonanzfrequenz. Bei typischen Federabmessungen, wie beispielsweise Länge im nicht eingefederten Zustand Lax = 0,2 m, Windungszahl N = 7 und Durchmesser d = 0,1 m ergeben sich für die Messinduktivität L Werte von einigen μΗ, welche bei einer Verschaltung mit ei- nem externen Kondensator bzw. einer externen Kapazität mit einem Wert C =

500 pF eine Resonanzfrequenz von einigen MHz ergeben können. Die Sensitivi- tät, d.h. die Frequenzänderung pro Einfederung, liegt bei über 100 kHz/cm und ist damit leicht detektierbar. Alternativ kann die Messanordnung 20 auch andere geeignete Verfahren und

Vorrichtungen zur Messung der Induktivität L, wie beispielsweise einen Integrator verwenden, bei welchem eine Gleichspannung an die Spule bzw. Feder 10 angelegt und der ansteigende Strom mit einem Operationsverstärker in eine Messspannung umgewandelt und gemessen wird. Die Messspannung lässt dann ei- nen Rückschluss auf die Induktivität L der Spule bzw. Feder 10 zu. Zudem kann die Messanordnung 20 einen DC-DC-Wandler aufweisen, welcher eine Messspannung über einer externen Kapazität misst, welche mit der elektrischen Energie der Messinduktivität L aufgeladen wird. Hierbei repräsentiert die Messspannung den aktuellen Wert der Messinduktivität L. Als weitere Alternative kann die Messanordnung 20 eine Brückenschaltung mit einer Referenzinduktivität umfas- sen, wobei die Messinduktivität in einen Brückenzweig eingeschleift ist. Zudem kann die Messanordnung 20 zur Messung der Induktivität L der Spule bzw. Feder 10 einen kommerziell verfügbaren Chip einsetzen, welcher den effektiven Resonanzparallelwiderstand und die Resonanzfrequenz eines korrespondierenden Schwingkreises bestimmt. Dabei kann durch die Auswahl einer geeigneten Parallelkapazität die Resonanzfrequenz eingestellt werden. Des Weiteren kann die Messanordnung 20 einen reaktiven Spannungsteiler verwenden. Hierbei wird über eine Phasenregelschleife die Phasenbeziehung zwischen einem erregenden Sinussignal und einer Spannung über einem korrespondierenden Schwingkreis bestimmt und aus der Phase die Induktivität ausgerechnet.

Aus der Messung des ohmschen Widerstands R kann also auf den mechanischen Zustand der Feder 10 und aus der Messung der Induktivität L kann auf den Einfederweg geschlossen werden. Damit ergibt sich gemäß Fig. 1 und 2 eine Überwachungsvorrichtung 9, welche über eine Impedanzmessung auf den mechanischen Zustand der Feder 10 und den Einfederweg der Feder 10 zurückschließen kann. Dazu wird die Feder 10 wie oben bereits beschrieben ist, an beiden Enden elektrisch kontaktiert. Es ist denkbar, dass für pro Feder 10 im Fahrzeug eine eigene Überwachungsvorrichtung 9 eingesetzt wird oder dass alle Federn 10A, 10B, 10C, 10D eines Fahrzeugs 1A, 1B von einer gemeinsamen Überwachungsvorrichtung 9A, 9B überwacht werden, wie aus Fig. 4 und 5 ersichtlich ist. Die korrespondierenden Informationen über den mechanischen Zustand der einzelnen Feder 10A, 10B, 10C, 10D können zur Warnung des Fahrers verwendet werden, wenn ein partieller und/oder durchgängiger Bruch bei einer der Federn 10A, 10B, 10C, 10D erkannt wird. Die korrespondierenden Informationen über den Einfederweg der einzelnen Feder 10A, 10B, 10C, 10D können zur adaptiven Anpassung der Federung des Fahrzeugs 1A, 1B verwendet werden.

Wie aus Fig. 4 und 5 weiter ersichtlich ist, wird in den dargestellten Ausführungsbeispielen der Überwachungsvorrichtungen 9A, 9B die Erkennung des Federbruchs und damit die Messung des ohmschen Widerstandes R der korrespondierenden Feder 10A, 10B, 10C, 10D mit Hilfe von Brückenschaltungen 26A1, 26A2, 26B1, 26B2 durchgeführt. Wie aus Fig. 4 und 5 weiter ersichtlich ist, ist in einen ersten Brückenzweig einer ersten Brückenschaltung 26A1, 26B1 eine erste Feder 10A eingeschleift, welche im Frontbereich 3 des Fahrzeugs 1A, 1B an ei- ner ersten, hier der linken Seite angeordnet ist, und in einen zweiten Brückenzweig der ersten Brückenschaltung 26A1, 26A2 ist eine zweite Feder 10B eingeschleift, welche im Frontbereich 3 des Fahrzeugs 1A, 1B an einer zweiten, hier der rechten Seite angeordnet ist. Die Auswerte- und Steuereinheit 22 wertet eine erste Brückenspannung UV aus, um einen Bruch der ersten und/oder zweiten Feder 10A, 10B zu erkennen. Zudem ist in einen ersten Brückenzweig einer zweiten Brückenschaltung 26A2, 26B2 eine dritte Feder IOC eingeschleift, welche im Heckbereich 5 des Fahrzeugs 1A, 1B an der ersten Seite angeordnet, und in einen zweiten Brückenzweig der zweiten Brückenschaltung 26A2, 26B2 ist eine vierte Feder 10D eingeschleift, welche im Heckbereich 5 des Fahrzeugs 1A, 1B an der zweiten Seite angeordnet ist. Die Auswerte- und Steuereinheit 22 wertet eine zweite Brückenspannung U H aus, um einen Bruch der dritten und/oder vieren Feder IOC, 10D zu erkennen. Somit werden benachbarte Federn 10A, 10B, welche links und rechts im Frontbereich 3 des Fahrzeugs 1A, 1B angeordnet sind, und benachbarte Federn IOC, 10D, welche links und rechts im Heckbereich 5 des Fahrzeugs 1A, 1B angeordnet sind, jeweils in einen Brückenzweig einer Brückenschaltung 26A1, 26A2, 26B1, 26B2 eingeschleift und ausgewertet. Sofern die Federn 10A, 10B, IOC, 10D jeweils paarweise denselben ohmschen Widerstand R haben, sind die beiden Brückenschaltung 26A1, 26A2, 26B1, 26B2 abgeglichen und die beiden Brückenspannungen UV und U H weisen einen Wert von„Null" bzw. einen sehr kleinen Wert auf. VDD ist eine Gleichspannung, welche beispielsweise direkt aus dem Bordnetz des Fahrzeugs 1A, 1B stammen kann. Zusätzliche Schutzwiderstände RS sind bevorzugt so gewählt, dass lediglich ein kleiner Stromfluss durch die Brückenzweige auftritt. Ein Federbruch führt dazu, dass die korrespondierende Brückenschaltung 26A1, 26A2, 26B1, 26B2 nicht mehr abgeglichen ist, so dass eine Diagonalspannung bzw. Brückenspannung UV bzw. UH auftritt, die gemessen werden kann. In Abhängigkeit des gemessenen Spannungswerts und einem Vergleich mit vorgegebenen Referenzwerten kann darauf geschlossen werden, welcher der Federn 10A, 10B, IOC, 10D einen partiellen und/oder durchgängigen Bruch aufweist. Prinzipiell kann die Messung permanent oder zyklisch bzw. während des Anlassens des Motors durchgeführt werden, idealerweise in Kombination mit anderen Selbst-Check Funktionen, wie Reifendruck, Tacho usw. Wie aus Fig. 5 weiter ersichtlich ist, weist das dargestellte Ausführungsbeispiel der Überwachungsvorrichtung 9B im Unterschied zu dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel der Überwachungsvorrichtung 9A parallel zu jeder Feder 10A, 10B, IOC, 10D eine Messschaltung 28 zur Messung der Induktivität L auf, aus welcher der Einfederweg der korrespondierenden Feder 10A, 10B, IOC, 10D bestimmt werden kann.

Prinzipiell sind auch andere Ausführungsformen denkbar, bei denen für jede Feder 10A, 10B, IOC, 10D des Fahrzeugs 1A, 1B die Induktivität L und der ohm- sehe Widerstand R bestimmt werden und daraus auf den Einfederweg und den mechanischen Zustand der Feder 10A, 10B, IOC, 10D zurückgeschlossen werden kann.