DE10025631B4

DE10025631B4 - Verfahren und Vorrichtung zur hochgenauen Niveau-Messung in einer Kraftfahrzeug-Luftfeder

Info

Publication number: DE10025631B4
Application number: DE2000125631
Authority: DE
Inventors: Holger Behrends
Original assignee: Continental AG
Current assignee: Continental AG
Priority date: 2000-05-24
Filing date: 2000-05-24
Publication date: 2004-02-19
Anticipated expiration: 2020-05-25
Also published as: DE10025631A1

Abstract

Verfahren zur hochgenauen Niveau-Messung an einem Kraftfahrzeug, indem die
Relativposition zwischen Radträger und Fahrzeugaufbau bestimmt wird, wobei eine einen Hohlraum aufweisende Baueinheit zur Abstützung des Fahrzeugaufbaus als Hohlraumresonator für hochfrequente Schwingungen dient, in dem zumindest eine Hochfrequenz-Sende-/Empfangsantenne angeordnet ist, und wobei Sende- und Empfangsfrequenzen eines Hochfrequenzsignals mittels einer Speise-/Auswerteeinrichtung im Hinblick auf das Volumen des Hohlraums analysiert werden und damit die Relativposition zwischen Radträger und Fahrzeugaufbau feststellbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass für die Verwendung als Hohlraumresonator eine im wesentlichen aus Luftfederbalg (4), Abdeckplatte (6) und
Abrollkolben (8) bestehende Luftfeder (2) an ihrer Innenoberfläche (16) elektrisch leitend gemacht wird, und
dass die Resonanzfrequenz des über die in die Luftfeder (2) integrierte Hochfrequenz-Sende-/Empfangsantenne (18, 20) in den Luftfederinnenraum (14) abgestrahlten elektromagnetischen Hochfrequenzsignals mit der Schwingfrequenz eines Quarzes (40) als Referenznormal in Relation gesetzt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur hochgenauen Niveau-Messung an einem Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, gemäß dem Oberbegriff der Ansprüche 12 und 13.

Zur Istwert-Rückmessung benötigen elektronische Niveauregulierungssysteme für Kraftfahrzeuge Höhensensoren. Bei den derzeit benutzten Niveauregelsystemen für Kraftfahrzeug-Luftfedern befinden sich die Sensoren außerhalb der Luftfeder und werden über ein Anlenkgestänge betätigt.

Vorbekannt oder technisch naheliegend sind des weiteren Systeme und Verfahren für die Höhenmessung mit einem luftfederintegrierten Sensor:

– Spule-Tauchanker-System: Mit dem Einfederungsgrad ändert sich die Eintauchtiefe des Ankers in der Spule, daraus ergibt sich eine Änderung der Induktivität.
– Spiralfeder als Luftspule: Mit dem Einfederungsgrad ändert sich die Länge der Spule und damit ihre Induktivität. Ultraschallmessung: Der Einfederungsgrad wird mit Hilfe eines Ultraschall-Referenzmessverfahrens bestimmt.

Aus der deutschen Patentschrift DE 19710 311 C2 ist ein Schwingungsdämpfer für Kraftfahrzeuge bekannt. Dieser aus Zylinder und Kolben bestehende Schwingungsdämpfer, der das Chassis des Fahrzeugs gegenüber einem Radträger abstützt, weist Mittel zur Bestimmung der Relativposition zwischen Kolben und Zylinder auf. Zu diesem Zweck dient das Innere der Kolben/Zylinder-Anordnung als Hohlraumresonator, in dessen Inneres eine Hochfrequenz-Sende/Empfangsantenne hineinragt, die mit einer Speise-/Auswerteeinrichtung in Wirkverbindung steht. Aus der Resonanzfrequenz des Hohlraums soll sich die Relativposition Radträger/Chassis feststellen lassen.

Wie dies im einzelnen erfolgen kann, ist nicht näher beschrieben. Insbesondere gibt es keinerlei Hinweis dahingehend, ob sich das anhand eines Schwingungsdämpfers beschriebene Niveau-Messverfahren auch auf Luftfedern übertragen lässt. Auch werden keine Einzelheiten bezüglich der Auswerteelektronik genannt.

Hier setzt die vorliegende Erfindung an. Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Übertragung eines solchen Niveau-Messverfahrens auf eine Kraftfahrzeug-Luftfeder und in der Beschreibung der einzelnen Verfahrensschritte. Dabei soll auf die bei anderen Sensorprinzipien notwendige separate Kalibrierung verzichtet werden. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaltung einer zur Durchführung des Verfahrens erforderlichen Apparatur.

Diese Aufgaben werden durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 und durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen von Patentanspruch 12 und 13 gelöst.

Eine Integration des Niveauregelsensors in die Luftfeder hat zum einen fertigungstechnische Vorteile, weil solche Luftfedern samt vorkalibriertem Sensor in einem Arbeitsgang am Fahrzeug montiert werden können. Andererseits sind innenliegende Sensoren besser gegen Steinschlag und andere Umwelteinflüsse im Radkasten geschützt. Die bei anderen Sensorprinzipien nachträglich erforderliche Kalibrierung entfällt.

Die Längenmessung (= Messung des Einfederungsgrades) wird bei dem hier vorgeschlagenen Verfahren letztendlich auf die Schwingfrequenz eines Quarzes zurückgeführt. Die Schwingfrequenz von technischen Quarzen ist, verglichen mit den Toleranzen anderer Bauelemente, hochgenau spezifiziert. Ein „schlechter" Quarz hat beispielsweise immer noch eine Genauigkeit von 100 ppm, ein „guter" Quarz eine initiale Genauigkeit von 10 ppm. Die hohe Genauigkeit von Quarzoszillatoren ermöglicht eine Selbstkalibrierung des Sensors, wobei die Oszillatorfrequenz als Kalibriernormal verwendet wird. Eine gesonderte Kalibrierung des Sensors muss also nicht durchgeführt werden.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen. Insgesamt lassen sich mit dem erfindungsgemäßen Verfahren folgende Vorteile erzielen:

– Selbstkalibrierung erspart eine gesonderte Sensorkalibrierung (Kosteneinsparung, Langzeitstabilität);
– extrem einfacher Aufbau des Sensors in die Luftfeder hineinragender Draht (hohe Zuverlässigkeit, geringe Kosten, hohe Robustheit);
– keine mechanisch bewegten Teile (nicht einmal elektroakustische Wandler) kein Verschleiß, hohe Robustheit;
– große Messbandbreiten sind möglich;
– HF-Teile sind integrierbar, in Frage kommende Frequenzbereiche werden heutzutage technisch gut beherrscht kostengünstig;
– gute HF-EMV, da vollständige Schirmunq;
– Weiter Arbeitsbereich (abhängig von Grenzfrequenzen der HF-Auswertung);
– toleriert Querversatz (Vorteil gegenüber Spule-Tauchanker-System);
– toleriert Winkelversatz;
– kein Anlenkgestänge erforderlich (Vorteil gegenüber derzeitiger Serien-Sensorik);
– weiter Temperaturbereich, da „Sensorelement" Einkopplungsantenne einfacher Draht ist;
– Antenne ist einfach in der Luftfeder zu montieren;
– Hohlraumresonatoren haben eine hohe Güte es sind hohe Auflösungen und Messgenauigkeiten möglich (geht meistens auf Kosten der Messbandbreite).

Im folgenden werden das erfindungsgemäße Niveau-Messverfahren und Aufbau und Wirkungsweise der diesbezüglichen Luftfeder näher beschrieben. Es zeigt
1 eine erfindungsgemäße Luftfeder im Längsschnitt;
2 das Blockschaltbild einer ersten Ausführungsform der zur Niveau-Messung vorgesehenen Elektronik; und
3 das Blockschaltbild einer zweiten Ausführungsform zur Niveau-Messung.
Wie aus 1 ersichtlich, besteht eine Luftfeder 2 im wesentlichen aus einem Luftfeder-Balg 4 (Luftfeder-Balg, ausgefedert 4a; -, eingefedert 4b) der „oben" von einer chassisfesten oberen (Abdeck-)Platte 6 und „unten" von einem achsfesten Abrollkolben 8 gegenüber dem Außenraum 1D luftdicht abgeschlossen ist. Der Abrollkolben 8 kann auch am Chassis befestigt sein, wobei die (Abdeck-)Platte 6 dann achsfest angeordnet ist. An der Unterseite der Abdeckplatte 6 befindet sich ein ringförmiger Puffer 12 aus elektrisch nichtleitendem Material.
Abweichend von bekannten Luftfedern muss die Innenoberfläche der aus Luftfeder-Balg 4, oberer Abdeckplatte 6 und Abrollkolben 8 bestehenden Umgrenzung des Luftfedervolumens 14 zur Realisierung des erfindungsgemäßen Luftfederprinzips gut leitfähig sein. Dies kann auf folgende Arten erreicht werden

– Leitfähige Beschichtung / Lackierung der Innenseite des Luftfederbalgs 16;
– Verwendung leitfähigen Gummis (leitfähige Partikel im Gummi eingebettet);
– leitfähiges Gewebe aufgeklebt;
– leitfähiger Festigkeitsträger, der elektrisch mit Abrollkolben und oberer Platte verbunden wird.

Leitfähige Gummis und Verfahren zur leitfähigen Beschichtung von Kunststoffen sind aus der EMV-Technik bekannt. Für die Funktion des vorgeschlagenen Sensorprinzips ist es wichtig, dass auch das obere und das untere Ende der Luftfeder 2 (Abrollkolben 8 und obere Platte 6) gut leitfähig sind. Außerdem muss aus EMV-Gründen der auf irgendeine Art leitfähig gemachte Luftfederbalg 4 leitend mit Abrollkolben 8 und Platte 6 verbunden sein.
Durch zwei Bohrungen in der oberen Platte werden zwei als HF-Antennen dienende kurze Drähte 18, 20 isoliert durchgeführt, so dass sie einige Zentimeter in das Innere 14 der Luftfeder 2 hineinragen (1). Die Drahtdurchführungen müssen druckdicht sein. Der Mindestabstand der Drähte 18, 20 von einander ist vorzugsweise in der Größenordnung ihrer Länge.
Im Innern der erfindungsgemäßen Luftfeder 2 entsteht durch die Leitfähigkeit des Luftfederbalges 4 ein elektrisch geschlossener Hohlraum 14. Werden in elektrisch geschlossenen Hohlräumen elektromagnetische Felder angeregt, so zeigt der Hohlraum 14 charakteristische Resonanzen, die mit seinen linearen Abmessungen in Zusammenhang stehen. Dies wird beispielsweise beim sogen. Hohlraumresonator ausgenutzt, der in der Mikrowellentechnik als Filterbauelement hoher Güte Verwendung findet.
Die auf die erfindungsgemäße Weise modifizierte Luftfeder 2 stellt also im Prinzip einen Hohlraumresonator dar, dessen (unterste) Resonanzfrequenz abhängig vom Einfederungsgrad (= Linearabmessung Länge) ist. Die durch die obere Platte 6 gesteckten Drähte 18, 20 wirken als Antennen, über die Hochfrequenz ein- bzw. ausgekoppelt werden kann. Über die eine Antenne 18 wird die HF eingekoppelt und über die andere 20 ausgekoppelt.
Die Anordnung kann u.U. mehrere Resonanzfrequenzen (sog. Moden) haben. Unerwünschte Resonanzen können mit Dämmstoffen unterdrückt werden. Der für die Längenmessung relevante Mode hat ein E-Feld 22 zwischen „oberer" Platte 6 Abrollkolben 8 und ein H-Feld 24, das konzentrisch um die Mittelachse der Luftfeder 2 liegt. Dieser Mode ist auch anhand seiner Frequenz identifizierbar, weil er die tiefste der auftretenden Resonanzfrequenzen hervorruft. Beispielsweise liegt diese Resonanzfrequenz für eine Luftfeder 2 mit einem Einfederungsbereich von 0,1 m ... 0,3 m bei 1.500 MHz ... 500 MHz.
Da die Wellenausbreitungsgeschwindigkeit nahezu unabhängig von Luftdruck und Temperatur ist, ist auch die von der Einfederung abhängige (unterste) Resonanzfrequenz der elektrisch geschlossenen Luftfeder 2 von Druck und Temperatur im Innern 14 der Luftfeder 2 unabhängig. Die Längenmessung ist somit auf eine Frequenzmessung zurückgeführt. Frequenzmessungen können einfach und hochgenau durchgeführt werden, indem Quarze als Referenz verwendet werden. Eine Kalibrierung ist nicht nötig.
Gemäß der im Folgenden beispielhaft dargestellten Blockschaltbilder kann die „quarzgenaue" Längenmessung realisiert werden. Bei beiden Schaltungs-Anordnungen wird der gesamte Messablauf von einem Mikrocontroller 26 gesteuert.
In der in 2 dargestellten Auswerteschaltung wird die Frequenz eines spannungsgesteuerten Oszillators VCO (Voltage Controlled Oscillator) 28 von dem Mikrocontroller μC 26 eingestellt. Das Ausgangssignal des VCO 28 wird nach Verstärkung (Verstärker 30) und erforderlichenfalls Filterung auf die Einkopplungsantenne 18 in der Luftfeder 2 gegeben. Das sich infolge der Feldanregung in der Luftfeder 2 einstellende Signal wird über die zweite Antenne 20 ausgekoppelt und nach Verstärkung LNA 32 und Bandpassfilter 34 demoduliert (ggf. logarithmischen Demodulator 36 und/oder Mitlauffilter einsetzen). Die Amplitude / der Pegel des demodulierten Signals ist ein Maß für die Amplitude des Hochfrequenzsignals in der Luftfeder 2. Bei der den Einfederungsgrad wiedergebenden Resonanz nimmt sie ein Maximum ein. (Bei anderen Formen der HF-Einkopplung kann sie eventuell auch ein Minimum einnehmen.)
Im Messbetrieb wird nun die Frequenz des UCO 28 durch den Mikracontroller 26 ständig von f_min bis f_max durchgestimmt („gewobbelt"). f_min ist dabei die minimal zu erwartende Frequenz der Längsresonanz und entspricht der maximalen Ausfederung, f_max ist die entsprechende maximale Frequenz und entspricht der maximalen Einfederung. Während des Durchstimmens „beobachtet" der μC 26 nun mit Hilfe eines Messzweiges 38 die HF-Amplitude in der Luftfeder 2 und stellt so die Frequenz maximaler HF-Amplitude in der Luftfeder 2 fest. Diese Frequenz kann unmittelbar in die Luftfederlänge umgerechnet werden.
Die bislang beschriebenen Teile der Anordnung sind also bereits hinreichend für eine Messung des Einfederungsgrades. Das Messergebnis ist allerdings noch mit der Frequenzungenauigkeit des VCO 28 behaftet, der die vom μC 26 ausgegebene Steuerspannung U_VCO in eine Freguenz umsetzen muss.
Um die Genauigkeit zu verbessern und „quarzgenau" zu werden, muss der VCO 28 kalibriert werden. Hierzu werden mit Hilfe einer quarzgestützten (Quarz 40) PLL 42 zwei (oder mehr) hochgenaue Referenzsignale generiert. In einzelnen Schritten werden diese Signale auf einen Phasendetektor PD 44 gegeben, dem auch das VCO-Ausgangssignal zugeführt wird. Für jeden Schritt stimmt der μC 26 den VCO 28 solange durch, bis der Phasendetektor 44 eine Übereinstimmung von VCO-Signal und aktuell eingestelltem Referenzsignal festgestellt hat. Die dann vom μC 26 ausgegebene Spannung U_{VCO,digital,i} entspricht genau der Referenzfrequenz i. Durch Interpolation (linear oder höherer Ordnung) zwischen den Stützwerten kann der μC 26 anschließend jedem U_VCO,digital eine Anregungsfrequenz und damit auch eine Luftfederlänge zuordnen. Da quarzgenaue Referenzsignale verwendet werden, liegt auch die Messgenauigkeit der selbstkalibrierenden Anordnung in der Größenordnung der Genauigkeit von Quarzen, d. h. 10 ppm ... 100 ppm. Hinzu kommen noch die Fehler in den A/D-, D/A-Wandlungen (A/D-Wandler 46, 48, 50). Diese sind aber gegenüber den VCO-Fehlern nahezu zu vernachlässigen. Als Alternative zum Demodulator 36 kann auch ein DC-Mischer 52 eingesetzt werden. Die Kalibrierung kann während des laufenden Sensorbetriebs in sinnvollen Abständen (z. B. l/s) erfolgen. Alle für die Anordnung nach 2 benötigten Funktionsblöcke sind technisch verfügbar und heute im benötigten Frequenzbereich sogar kostengünstig. Der in 2 dargestellte Mikrokontroller 26 gibt die ermittelten Messwerte über eine Datenschnittstelle, beispielsweise eine CAN- oder TTP-Schnittstelle, an eine zentrale Regelelektronik weiter.
3 zeigt eine Alternative zu der in 2 gezeigten Messanordnung. Sie ist einerseits weniger aufwendig, andererseits weist sie eine geringere Messbandbreite auf. Hier erzeugt der μC 26 an seinem Ausgang OUT_PWN 54 ein Taktsignal, das einem breitbandigen PLL-Schaltkreis 56 als Eingangsfrequenz dient. Da das Signal OUT_PWM, 54 aus dem quarzstabilen Systemtakt des Mikrocontrollers 26 abgeleitet ist, ist es selbst ebenfalls quarzgenau. Der PLL-Schaltkreis 56 benutzt dieses Signal nun als Referenz zur Frequenzstabilisierung seiner (z. B. um den Faktor 256 größeren) Ausgangsfrequenz. Das verstärkte Ausgangssignal der PLL 56 wird über einen Richtkoppler 58 in die Einkoppel-Antenne 18 der Luftfeder 2 eingespeist. Die von der Antenne 18 rücklaufende Welle wird über den Richtkoppler 58 ausgekoppelt und über einen Bandpass 60 auf einen Demodulator 36 gegeben. Der Ausgang des Demodulators 36 ist somit der Amplitude des elektrischen Feldes 22 in der Luftfeder 2 proportional.
Nun kann wiederum die einfederungs-abhängige Resonanzfrequenz des Hohlraums 14 der Luftfeder 2 ermittelt werden, indem die Frequenz am Ausgang OUT_PWM 54 des μC 26 durchgestimmt wird und die sich in der Luftfeder 2 einstellende Feldamplitude durch ständiges Einlesen des Demodulatorausgangs beobachtet wird. Der Resonanzfrequenz ist – wie für 2 erläutert – fest eine Luftfederlänge zugeordnet.
Die Genauigkeit der Messanordnung gemäß 3 wird auch von der Genauigkeit des Ausgangs OUT_PWM 54 bestimmt. Wird dieser beispielsweise aus einem 8-Bit-PWM-Zähler abgeleitet, ist schon mit erheblichen Quantisierungseffekten zu rechnen. Diese können allerdings z. T. durch eine geschickte Auswertung des Demodulatorsignals (Interpolation über mehrere Anregungsfrequenzen) wieder ausgeglichen werden.
Vorteilhaft ist eine Ein- und Auskopplung über ein und dieselbe Antenne und Bestimmung des Impedanzspektrums (3), ggf. hochohmige Einkopplung und hochohmige Rückmessung.
Das Verfahren lässt sich weiter verbessern, wenn nicht immer der gesamte Frequenzbereich der Luftfeder 2 von f_min bis f_max durchgewobbelt wird sondern nur ein bestimmter Toleranzbereich um die zuletzt festgestellte Resonanzfrequenz („Peaktracing"). Dies spart Rechenleistung und erhöht die Messbandbreite.
Eine weitere Erhöhung der Messbandbreite ergibt sich durch eine Regelung des Sensors-Ausgangssignals auf die Resonanzfrequenz.
Anstelle der elektrischen Antennen 18, 20 oben in der Luftfeder 2 können auch magnetische Antennen in der (Höhen-)Mitte der Luftfeder 2 verwendet werden Das beschriebene Verfahren unter Verwendung der Hohlraumresonanz in der Luftfeder 2 kann bei eingeschränkter Genauigkeit auch ohne die Selbst-Kalibrierung angewendet werden. Eine Frequenzkalibrierung des VCO 28 kann auch bei der Herstellung der Elektronik, beispielsweise beim Onboard-Test, erfolgen.

2: (Kraftfahrzeug-)Luftfeder
4: Luftfeder-Balg, Rollbalg
4a: Lufttederbalg, ausgefedert
4b: Luftfederbalg, eingefedert
6: "obere" (Abdeck-)Platte
8: Abrollkolben
10: Außenraum
12: Puffer
14: Luftfedervolumen, Hohlraum, Luftfederinnenraum
16': leitfähige Beschichtung, Innenfläche.
18: Draht, HF-Antenne (Einkopplung)
20: Draht, HF-Antenne (Auskopplung)
22: E-Feld
24: H-Feld
26: Microcontroller μC
28: Oszillator VCO
30: Verstärker
32: Verstärkung LNA "
34: Bandpassfilter
36: Demodulator
38: Messzweig
40: Quarz
42: PLL
44: Phasendetektor
46, 48, 50: A/D-Wandler
52: Mischer
54: Ausgang OUT_PWM
56: PLL-Schaltkreis
58: Richtkoppler
60: Bandpass

Claims

Verfahren zur hochgenauen Niveau-Messung an einem Kraftfahrzeug, indem die Relativposition zwischen Radträger und Fahrzeugaufbau bestimmt wird, wobei eine einen Hohlraum aufweisende Baueinheit zur Abstützung des Fahrzeugaufbaus als Hohlraumresonator für hochfrequente Schwingungen dient, in dem zumindest eine Hochfrequenz-Sende-/Empfangsantenne angeordnet ist, und wobei Sende- und Empfangsfrequenzen eines Hochfrequenzsignals mittels einer Speise-/Auswerteeinrichtung im Hinblick auf das Volumen des Hohlraums analysiert werden und damit die Relativposition zwischen Radträger und Fahrzeugaufbau feststellbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass für die Verwendung als Hohlraumresonator eine im wesentlichen aus Luftfederbalg (4), Abdeckplatte (6) und Abrollkolben (8) bestehende Luftfeder (2) an ihrer Innenoberfläche (16) elektrisch leitend gemacht wird, und dass die Resonanzfrequenz des über die in die Luftfeder (2) integrierte Hochfrequenz-Sende-/Empfangsantenne (18, 20) in den Luftfederinnenraum (14) abgestrahlten elektromagnetischen Hochfrequenzsignals mit der Schwingfrequenz eines Quarzes (40) als Referenznormal in Relation gesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, – dass in einer Auswerteschaltung die Frequenz eines spannungsgesteuerten Oszillators VCO (28) von einem Microcontroller μC (26) eingestellt wird, – dass das Ausgangssignal des VCO (28) nach Verstärkung (Verstärker (30)) auf die Sendeantenne (Einkoppelungsantenne (18)) der Luftfeder (2) gegeben wird, – dass das sich infolge der elektromagnetischen Feldanregung in der Luftfeder (2) einstellende Signal über die zweite Antenne (Empfangsantenne (20)) ausgekoppelt und nach Verstärkung (Verstärker LNA (32)) und Bandpassfilterung (Bandpassfilter (34)) demoduliert (Demodulator (36)) wird, wobei die Amplitude/der Pegel des demodulierten Signals ein Maß für die Amplitude des Hochfrequenzsignals in der Luftfeder (2) ist, – dass im Messbetrieb die Frequenz des spannungsgesteuerten Oszillators VCO (28) durch den Microcontroller μC (26) ständig von f_min bis f_max durchgestimmt („gewobbelt") wird, und – dass der Microcontroller μC (26) während des Durchstimmens die HF-Amplitude in der Luftfeder (2) mit Hilfe eines Messzweiges (38) beobachtet und so die Frequenz maximaler HF-Amplitude in der Luftfeder (2) zur Umrechnung in die Luftfederlänge feststellt.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, – dass zur Kalibrierung des spannungsgesteuerten Oszillators VCO (28) mit Hilfe einer quarzgesteuerten PLL (40, 42) zwei oder mehr hochgenaue Referenzsignale generiert werden, – dass diese Signale auf einen Phasendetektor PD (44) gegeben werden, dem auch das VCO-Ausgangssignal zugeführt wird, und – dass der Microcontroller μC (26) den VCO (28) für jedes hochgenaue Referenzsignal solange durchstimmt, bis der Phasendetektor (44) eine Übereinstimmung von VCO-Signal und aktuell eingestelltem Referenzsignal festgestellt hat.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Microcontroller μC (26) durch Interpolation zwischen Stützwerten jedem U_VCO,digital eine Anregungsfrequenz und damit auch eine Luftfederlänge zuordnet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass alternativ zu einem Demodulator (36) ein DC-Mischer (52) eingesetzt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die ermittelten Messwerte über eine CAN- oder TTP Datenschnittstelle an eine zentrale Regelelektronik weitergegeben werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, – dass der Microcontroller μC (26) an seinem Ausgang OUT_PwM (54) ein Taktsignal erzeugt, das aus einem quarzstabilen Systemtakt des Microcontrollers μC (26) abgeleitet ist, und das einem breitbandigen PLL-Schaltkreis (56) als Eingangsfrequenz dient, – dass der PLL-Schaltkreis (56) dieses Signal als Referenz zur Frequenzstabilisierung seiner Ausgangsfrequenz benutzt, – dass das verstärkte Ausgangssignal der PLL (56) über einen Richtkoppler (58) in die Einkoppelantenne (18) der Luftfeder (2) eingespeist wird, und – dass die von der Antenne (18) rücklaufende Welle über den Richtkoppler (58) ausgekoppelt und über einen Bandpass (60) auf den Demodulator (36) gegeben wird, wobei der Ausgang des Demodulators (36) der Amplitude des elektrischen Feldes (22) in der Luftfeder (2) proportional ist.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die einfederungsabhängige Resonanzfrequenz des Hohlraumes (14) der Luftfeder (2) ermittelt wird, indem die Frequenz am Ausgang OUT_PwM (54) des Microcontrollers μC (26) durchgestimmt und die sich in der Luftfeder (2) einstellende Feldamplitude durch ständiges Einlesen des Demodulatorausganges beobachtet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass nur ein bestimmter Toleranzbereich um die zuletzt festgestellte Resonanzfrequenz „durchgewobbelt" wird („Peaktracing").
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der in Richtung der Luftfederachse orientierte E-Feld-Vektor (22) der relevanten Referenz-Resonanzfrequenz für die Längenmessung verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenz der Hohlraumresonanz mit axialem E-Feld Vektor (22) bestimmt und in die Einfederlänge umgerechnet wird (Ausbreitungsgeschwindigkeit = Wellenlänge * Frequenz = coast.).
Vorrichtung zur Durchführung des hochgenauen Niveau-Messverfahrens an einem Kraftfahrzeug, indem die Relativposition zwischen Radträger und Fahrzeugaufbau bestimmt wird, wobei eine einen Hohlraum aufweisende Baueinheit zur Abstützung des Fahrzeugaufbaus als Hohlraumresonator für hochfrequente Schwingungen dient, in dem zumindest eine Hochfrequenz-Sende-/Empfangsantenne angeordnet ist, und wobei Sende- und Empfangsfrequenzen eines Hochfrequenzsignals mittels einer Speise-/Auswerteeinrichtung im Hinblick auf das Volumen des Hohlraums analysiert werden und damit die Relativposition zwischen Radträger und Fahrzeugaufbau feststellbar ist nach einem der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeichnet durch – eine Luftfeder (2) als Holraumresonator, die im wesentlichen aus einem Luftfederbalg (4) besteht, der an seinem einen Ende von einer chassisfesten oder achsfesten (Abdeck-)Platte (6) und der an seinem anderen Ende von einem achsfesten oder chassisfesten Abrollkolben (8) gegenüber dem Außenraum (10) luftdicht abgeschlossen ist; – eine elektrisch leitende Oberfläche der aus Luftfederbalg (4), Abdeckplatte (6) und Abrollkolben (8) bestehenden Umgrenzung des Luftfedervolumens (14); – mindestens einen durch die Abdeckplatte (6) oder durch den Abrollkolben (8) isoliert in den Luftfederinnenraum (14) hineinragenden, als HF-Antenne dienenden Draht (18); – einen abstimmbaren HF-Oszillator (28); und – eine Auswerteelektronik mit einem Quarz (40) zum Abgleich, einem Messzweig (38) und einem Microcontroller μC (26) zur spannungsgesteuerten Einstellung der Frequenz.
Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 12, gekennzeichnet durch – eine Luftfeder (2) als Hohlraumresonator, die im wesentlichen aus einem Luftfederbalg (4) besteht, der an seinem einen Ende von einer chassisfesten oder achsfesten (Abdeck-)Platte (6) und der an seinem anderen Ende von einem achsfesten oder chassisfesten Abrollkolben (8) gegenüber dem Außenraum (10) luftdicht abgeschlossen ist; – eine elektrisch leitende Innenoberfläche der aus Luftfederbalg (4), Abdeckplatte (6) und Abrollkolben (8) bestehenden Umgrenzung des Luftfedervolumens (14); – mindestens einen durch die Abdeckplatte (6) oder durch den Abrollkolben (8) isoliert in den Luftfederinnenraum (14) hineinragenden; als HF-Antenne dienenden Draht (18); – einen Microcontroller μC (26) zur Erzeugung eines Taktsignals an seinem Ausgang OUT_PWM (54); – einen breitbandigen PLL-Schaltkreis (56) mit Frequenzstabilisierung; – einen Richtkoppler (58) zur Einspeisung des verstärkten PLL-Ausgangssignals in eine HF-Antenne (18) der Luftfeder (2) und zur Auskopplung des von der HF-Antenne (18) empfangenen Signals an einen Bandpass (60) und einen Demodulator (36), wobei der Ausgang des Demodulators (36) der Amplitude des elektrischen Feldes (22) in der Luftfeder (2) proportional ist.
Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, gekennzeichnet durch in den Luftfederinnenraum (14) eingebrachtes Dämmmaterial zur Unterdrückung unerwünschter Resonanzen.