-
Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Bestimmung
zumindest einer kinematischen Größe zwischen einem
Karosserieaufbau und zumindest einem Rad eines Kraftfahrzeugs. Darüber
hinaus bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Fahrzeugniveausensoreinrichtung,
die zur Durchführung eines derartigen Verfahrens geeignet ist.
-
Aktive
Federungs- und Dämpfungssysteme eines Kraftfahrzeugs benötigen
für ihren Betrieb Höhenstandsinformationen, welche
von einer Fahrzeugniveausensoreinrichtung zur Verfügung
gestellt werden können, und darüber hinaus zusätzliche
Informationen über die Relativgeschwindigkeit zwischen
dem Karosserieaufbau und den Rädern des Kraftfahrzeugs.
-
Üblicherweise
wird die Relativgeschwindigkeit zwischen der Karosserie und den
Rädern des Kraftfahrzeugs mit Hilfe von Radbeschleunigungssensoren,
die den einzelnen Rädern zugeordnet sind, erfasst und von
einer elektronischen Auswerte- und Steuereinheit ausgewertet. Zu
diesem Zweck ist pro Rad des Kraftfahrzeugs jeweils zumindest ein Radbeschleunigungssensor
erforderlich.
-
Die
deutsche Patentanmeldung
DE
103 33 997 A1 offenbart beispielhaft eine Sensoranordnung für
ein Landfahrzeug mit einer Karosserie und zumindest einem Rad, wobei
die Sensoranordnung eine Niveausensoreinrichtung zum Messen der
Relativlage des zumindest einen Rades gegenüber der Karosserie
aufweist und wobei die Niveausensoreinrichtung elektronische Bauteile
aufweist, die in einem Gehäuse untergebracht sind. Im Gehäuse
der Niveausensoreinrichtung ist ferner zumindest ein Beschleunigungssensor
angeordnet. Der konstruktive Aufbau der aus der vorstehend genannten
Druckschrift bekannten Sensoranordnung ist damit vergleichsweise aufwändig
und darüber hinaus in der Herstellung auch kostenintensiv.
-
Hier
setzt die vorliegende Erfindung an.
-
Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren
zur Bestimmung zumindest einer kinematischen Größe
zwischen einem Karosserieaufbau und zumindest einem Rad eines Kraftfahrzeugs
sowie eine Fahrzeugniveausensoreinrichtung, welche zur Durchführung
eines derartigen Verfahrens geeignet ist, zur Verfügung
zu stellen, die einfacher und damit kostengünstiger ausgeführt
sind und zusätzliche Beschleunigungssensoren an den Achsen
des Kraftfahrzeugs vermeiden.
-
Diese
Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens durch ein Verfahren der
eingangs genannten Art mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils
des Anspruchs 1 und durch ein Verfahren der eingangs genannten Art
mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 6 gelöst.
Hinsichtlich der Fahrzeugniveausensoreinrichtung wird die der vorliegenden
Erfindung zugrundeliegende Aufgabe durch eine Fahrzeugniveausensoreinrichtung
mit den Merkmalen des Anspruchs 9 und durch eine Fahrzeugniveausensoreinrichtung
mit den Merkmalen des Anspruchs 11 gelöst. Die Unteransprüche
betreffen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
-
Ein
erfindungsgemäßes Verfahren zeichnet sich gemäß Anspruch
1 dadurch aus, dass mittels einer Fahrzeugniveausensoreinrichtung
ein Drehwinkel φ zwischen dem Karosserieaufbau und dem
zumindest einen Rad kontinuierlich gemessen wird und daraus durch
Differentialbildung zumindest eine weitere kinematische Größe
zwischen dem Karosserieaufbau und dem Rad des Kraftfahrzeugs bestimmt wird
und als Ausgangssignal zur Verfügung gestellt wird. Ein
Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht
darin, dass die Beschleunigungssensoren an den Achsen des Kraftfahrzeugs,
die bei den aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen
erforderlich sind, nunmehr entfallen können. Mit Hilfe
des erfindungsgemäßen Verfahrens können
kinematische Größen zwischen dem Karosserieaufbau
und zumindest einem Rad des Kraftfahrzeugs aus Messwerten der Fahrzeugniveausensoreinrichtung
bestimmt wer den. Rotatorische und/oder translatorische kinematische
Größen werden dabei durch zeitliche Differenzierungen
der gemessen Werte des Drehwinkels φ abgeleitet. Durch
diese Differentialbildung aus den gemessenen Werten des Drehwinkels φ können
die kinematischen Größen bestimmt werden und als Ausgangssignale
einer nachgeschalteten elektronischen Steuereinheit des Kraftfahrzeugs
zur Verfügung gestellt werden. Darüber hinaus
kann mittels der Fahrzeugniveausensoreinrichtung die Relativlage
des zumindest einen Rades gegenüber dem Karosserieaufbau
bestimmt werden und der elektronischen Steuereinheit des Kraftfahrzeugs
zur Verfügung gestellt werden. Durch die Erfassung zusätzlicher
kinematischer Größen des Karosserieaufbaus relativ
zum Rad mit Hilfe der Fahrzeugniveausensoreinrichtung kann die nachgeschaltete
Signalverarbeitung in der elektronischen Steuereinheit des Kraftfahrzeugs
wesentlich vereinfacht werden.
-
In
einer vorteilhaften Ausführungsform wird vorgeschlagen,
dass aus der zeitlichen Änderung des Drehwinkels φ eine
Winkelgeschwindigkeit
φ . (φ . = dφdt ) bestimmt wird. In einer weiteren
vorteilhaften Ausführungsform besteht ferner die Möglichkeit, dass
aus der zeitlichen Änderung der Winkelgeschwindigkeit φ . eine
Winkelbeschleunigung
bestimmt wird.
-
Es
kann in einer bevorzugten Ausführungsform darüber
hinaus auch vorgesehen sein, dass aus der zeitlichen Änderung
des Drehwinkels φ eine Bahngeschwindigkeit eines Schwenkarms
der Fahrzeugniveausensoreinrichtung bestimmt wird. In einer weiteren
bevorzugten Ausführungsform besteht ferner die Möglichkeit,
dass aus der zeitlichen Änderung der Winkelgeschwindigkeit φ . eine
Bahnbeschleunigung eines Schwenkarms der Fahrzeugniveausensoreinrichtung
bestimmt wird.
-
Gemäß Anspruch
6 zeichnet sich ein weiteres erfindungsgemäßes
Verfahren dadurch aus, dass mittels einer Fahrzeugniveausensoreinrichtung
eine Verfahrwegstrecke zwischen dem Karosserieaufbau und dem zumindest
einen Rad kontinuierlich gemessen wird und daraus durch Differentialbildung
zumindest eine weitere kinematische Größe zwischen
dem Karosserieaufbau und dem Rad des Kraftfahrzeugs bestimmt wird
und als Ausgangssignal zur Verfügung gestellt wird. Ein
Vorteil dieses weiteren erfindungsgemäßen Verfahrens
besteht ebenfalls darin, dass auf zusätzliche Beschleunigungssensoren
an den einzelnen Rädern des Kraftfahrzeugs, die bei den aus
dem Stand der Technik bekannten Lösungen erforderlich sind,
verzichtet werden kann. Die zumindest eine kinematische Größe
wird dabei durch zeitliche Differenzierungen der Messwerte der Verfahrwegstrecke
abgeleitet. Darüber hinaus kann mittels der Fahrzeugniveausensoreinrichtung
auch die Relativlage des zumindest einen Rades gegenüber
dem Karosserieaufbau bestimmt werden und der elektronischen Steuereinheit
des Kraftfahrzeugs zur Verfügung gestellt werden.
-
In
einer bevorzugten Ausführungsform kann aus der zeitlichen Änderung
der Verfahrwegstrecke eine Relativgeschwindigkeit zwischen dem Rad
und dem Karosserieaufbau bestimmt werden. Eine weitere vorteilhafte
Ausführungsform sieht vor, dass aus der zeitlichen Änderung
der Relativgeschwindigkeit eine Relativbeschleunigung zwischen dem
Rad und dem Karosserieaufbau bestimmt wird.
-
Eine
Fahrzeugniveausensoreinrichtung, die zur Durchführung eines
Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5 geeignet ist,
zeichnet sich gemäß Anspruch 9 dadurch aus, dass
die Fahrzeugniveausensoreinrichtung als Drehwinkelsensor ausgeführt ist,
der zur kontinuierlichen Erfassung eines Drehwinkels φ zwischen
einem Karosserieaufbau und zumindest einem Rad eines Kraftfahrzeugs
geeignet ist, und zumindest ein Auswertemittel aufweist, das zur Berechnung
zumindest einer weiteren kinematischen Größe aus
dem kontinuierlich gemessenen Drehwinkel geeignet ist. Mittels der
erfindungsgemäßen Fahrzeugniveausensoreinrichtung
können aus dem kontinuierlich gemessenen Drehwinkel durch
Differentialbildung insbesondere die Winkelgeschwindigkeit
φ . (φ . = dφdt ) und/oder
die Winkelbeschleunigung
bestimmt werden und zum Beispiel
einer elektronischen Steuereinheit des Kraftfahrzeugs zur Verfügung
gestellt werden. Ferner kann mittels der erfindungsgemäßen
Fahrzeugniveausensoreinrichtung gemäß Anspruch
9 auch die Relativlage des zumindest einen Rades ge genüber
dem Karosserieaufbau bestimmt werden und zum Beispiel einer elektronischen
Steuereinheit des Kraftfahrzeugs zur Verfügung gestellt
werden.
-
In
einer vorteilhaften Ausführungsform wird vorgeschlagen,
dass die Fahrzeugniveausensoreinrichtung zumindest einen Schwenkarm
umfasst, der an einem Rad oder an einem schwenkbaren Teil einer
Radaufhängung eines Kraftfahrzeugs anbringbar ist. Wenn
der Abstand zwischen der Drehachse des Schwenkarms und dem Anbindungspunkt
des Schwenkarms am Rad beziehungsweise an der Radaufhängung
des Kraftfahrzeugs die Größe r ist hat können/kann
somit in besonders vorteilhafter Weise zusätzlich die Bahngeschwindigkeit
(Umfangsgeschwindigkeit) v = r·φ . und/oder die Bahnbeschleunigung
(Umfangsbeschleunigung) a = r·φ .. des Schwenkarms der Fahrzeugniveausensoreinrichtung
bestimmt werden.
-
Eine
erfindungsgemäße Fahrzeugniveausensoreinrichtung,
die zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche
6 bis 8 geeignet ist, zeichnet sich gemäß Anspruch
11 dadurch aus, dass die Fahrzeugniveausensoreinrichtung als Linearsensor
oder als Kugelgelenksensor ausgeführt ist, der zur kontinuierlichen
Erfassung einer Verfahrwegstrecke zwischen einem Karosserieaufbau
und zumindest einem Rad des Kraftfahrzeugs geeignet ist, und zumindest
ein Auswertemittel umfasst, das zur Berechnung zumindest einer weiteren
kinematischen Größe aus der kontinuierlich gemessenen
Verfahrwegstrecke geeignet ist. Wenn die Fahrzeugniveausensoreinrichtung
erfindungsgemäß als Linearsensor oder als Kugelgelenksensor
ausgebildet ist, kann sie durch Differentialbildung aus der gemessenen Verfahrwegstrecke
zwischen dem Karosserieaufbau und dem Rad des Kraftfahrzeugs die
Geschwindigkeit und/oder die Beschleunigung berechnen und als Ausgangssignal
einer externen elektronischen Steuereinheit zur Verfügung
stellen. Darüber hinaus kann mittels der erfindungsgemäßen
Fahrzeugniveausensoreinrichtung gemäß Anspruch
11 auch die Relativlage des zumindest einen Rades gegenüber
dem Karosserieaufbau bestimmt werden und zum Beispiel einer elektronischen
Steuereinheit des Kraftfahrzeugs zur Verfügung gestellt
werden.
-
In
einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird vorgeschlagen,
dass die Fahrzeugniveausensoreinrichtung ein Gehäuse aufweist,
das am Karosserieaufbau des Kraftfahrzeugs anbringbar ist. In dem
Gehäuse können vorteilhaft zum Beispiel die Auswertemittel
der Fahrzeugsensoreinrichtung untergebracht sein. Ferner kann im
oder am Gehäuse zumindest ein Anschluss ausgebildet sein,
mittels dessen die Fahrzeugsensoreinrichtung an eine externe elektronische
Steuereinheit angeschlossen werden kann.
-
Anhand
der beigefügten Zeichnung wird die Erfindung nachfolgend
näher erläutert.
-
In 1 ist
eine Fahrzeugniveausensoreinrichtung 1 schematisch dargestellt,
die zusätzlich zur Bestimmung der Relativlage zumindest
einen Rades gegenüber einem Karosserieaufbau eines Kraftfahrzeugs
(Höhenstandsinformationen) darüber hinaus auch
zur Bestimmung weiterer kinematischer Größen zwischen
dem Karosserieaufbau und dem zumindest einen Rad des Kraftfahrzeugs
geeignet ist.
-
Die
Fahrzeugniveausensoreinrichtung 1 ist in diesem Ausführungsbeispiel
als Drehwinkelsensor ausgeführt und weist ein Gehäuse 2 auf,
an dem ein Schwenkarm 4 über eine Drehachse 3 schwenkbar gelagert
ist. Das Gehäuse 2, in dem vorzugsweise Auswertemittel
zur Auswertung der während des Betriebs der Fahrzeugniveausensoreinrichtung 1 gemessenen
Daten untergebracht sind, wird bei der Montage der Fahrzeugniveausensoreinrichtung 1 mit Hilfe
geeigneter Befestigungsmittel ortsfest am Karosserieaufbau eines
Kraftfahrzeugs angebracht.
-
Der
drehbar gelagerte Schwenkarm 4 der Fahrzeugniveausensoreinrichtung 1 weist
eine im Wesentlichen kreisrund ausgebildete Montageöse 5 auf,
deren Mittelpunkt vom Mittelpunkt der Drehachse 3 einen
Abstand r aufweist. Durch die Montageöse 5 wird
bei der Montage der Fahrzeugniveausensoreinrichtung 1 ein
Befestigungsmittel hindurchgeführt, so dass der Schwenkarm 4 an
einem Rad oder an einem schwenkbaren Teil einer Radaufhängung
des Kraftfahrzeugs angebracht werden kann. Darüber hinaus
weist die Fahrzeugniveausensoreinrichtung 1 einen Anschluss 6 auf,
so dass die Fahrzeugniveausensoreinrichtung 1 an eine hier
nicht explizit dargestellte externe elektronische Steuereinheit
des Kraftfahrzeugs angeschlossen werden kann.
-
Mit
Hilfe der in 1 gezeigten Fahrzeugniveausensoreinrichtung 1 können
neben der Bestimmung von Fahrzeugniveaudaten durch eine kontinuierliche
Erfassung des Drehwinkels φ des Schwenkarms 4 sowie
durch eine geeignete Auswertung der Messwerte mittels Differentialbildung
weitere translatorische und/oder rotatorische kinematische Größen zwischen
dem Karosserieaufbau und dem zumindest einen Rad bestimmt werden.
Die Fahrzeugniveausensoreinrichtung 1 kann auf diese Weise
der elektronischen Steuereinheit, die über den Anschluss 6 an
die Fahrzeugniveausensoreinrichtung 1 angeschlossen ist,
durch die kontinuierliche Erfassung des Drehwinkels φ und
durch die Verarbeitung der Messdaten insbesondere die nachfolgend
aufgeführten kinematischen Größen zur
Verfügung stellen:
- 1. Winkelgeschwindigkeit: φ . (φ . = dφdt )
- 2. Winkelbeschleunigung:
- 3. Umfangsgeschwindigkeit (Bahngeschwindigkeit): v = r·φ .
- 4. Umfangsbeschleunigung (Bahnbeschleunigung): a = r·φ ..
-
Die
als Drehwinkelsensor ausgebildete Fahrzeugniveausensoreinrichtung 1 kann
also durch Differentialbildung aus dem gemessenen Drehwinkel φ die
Winkelgeschwindigkeit φ . und/oder die Winkelbeschleunigung φ .. und/oder
unter Berücksichtigung einer normierten Hebellänge
r auch die Umfangsgeschwindigkeit und/oder die Umfangsbeschleunigung des
Schwenkarms 4 berechnen und als Ausgangssignal der nachgeschalteten
elektronischen Steuereinheit des Kraftfahrzeugs zur Verfügung
stellen. Durch die hier vorgeschlagene Lösung kann in besonders vorteilhafter
Weise insbesondere auf separate Beschleunigungssensoren, die den
Rädern des Kraftfahrzeugs bei den aus dem Stand der Technik
bekannten Lösungen zugeordnet sind, verzichtet werden.
Aufgrund der unmittelbaren Bereitstellung der zusätzlichen
kinematischen Größen zwischen dem Karosserieaufbau
und dem zumindest einen Rad mittels der hier beschriebenen Fahrzeugniveausensoreinrichtung 1 kann
die nachgeschaltete Signalverarbeitung in der elektronischen Steuereinheit
wesentlich vereinfacht werden.
-
Es
besteht in weiteren alternativen Ausführungsbeispielen,
die hier allerdings nicht explizit dargestellt sind, die Möglichkeit,
dass die Fahrzeugniveausensoreinrichtung 1 nicht als Drehwinkelsensor, sondern
als Linearsensor oder als Kugelgelenksensor ausgebildet ist. Bei
diesen Ausführungsbeispielen kann die Fahrzeugniveausensoreinrichtung 1 durch
Differentialbildung aus einer gemessenen Verfahrwegstrecke zwischen
dem Karosserieaufbau und dem zumindest einen Rad die Geschwindigkeit und/oder
die Beschleunigung errechnen und als Ausgangssignal der elektronischen
Steuereinheit zur Verfügung stellen.
-
- 1
- Fahrzeugniveausensoreinrichtung
- 2
- Gehäuse
- 3
- Drehachse
- 4
- Schwenkarm
- 5
- Montageöse
- 6
- Anschluss
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
