DE102008052035A1

DE102008052035A1 - Verfahren und Sensoranordnung zur Erfassung der Federwege an der Vorder- und/oder Hinterachse eines Kraftfahrzeuges

Info

Publication number: DE102008052035A1
Application number: DE200810052035
Authority: DE
Inventors: Dietmar Baum; Peter Karas; Christian Wessel
Original assignee: Hella KGaA Huek and Co
Current assignee: Hella GmbH and Co KGaA
Priority date: 2008-10-16
Filing date: 2008-10-16
Publication date: 2010-04-22

Abstract

Verfahren zur Erfassung der Federwege (dst) an der Vorder- und/0der Hinterachse eines Kraftfahrzeuges durch Beschleunigungsmessung, wobei zwei Beschleunigungssensoren an einer gelenkig am Fahrgestell gelagerten Stange einer Radaufhängung, zum Beispiel einer Radschwinge (5) oder einem Längsgestänge (4), angebracht sind und eine erste Beschleunigung $I1 in Richtung der Stange (4, 5) und eine zweite Beschleunigung $I2 in Richtung der Lotrechten, d. h. zum Erdmittelpunkt erfassen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erfassung der Federwege an der Vorder- und/oder Hinterachse eines Kraftfahrzeuges durch Beschleunigungsmessung und/oder Gierratenmessung. Die Erfindung betrifft ferner eine Sensoranordnung zur Erfassung der Federwege an der Vorder- und/oder Hinterachse eines Kraftfahrzeuges durch Beschleunigungsmessung und/oder Gierratenmessung.
Aus der Druckschrift mit der Veröffentlichungsnummer DE 10 2004 045 268 B4 ist ein Steuergerät bekannt, welches zur Ansteuerung von Scheinwerfern zur automatischen Leuchtweitenregulierung verwendet werden kann. Das Steuergerät ist mit einem ersten Erfassungsmittel zur Erfassung eines Nickelwinkels des Fahrgestelles verbunden. Außerdem ist das Steuergerät mit einem zweiten Erfassungsmittel zur Erfassung eines Fahrzeugwinkels zur Lotrechten verbunden. Beide Winkel werden für die Berechnung der Leuchtweite in dem Steuergerät benötigt. Auch für andere Zwecke sind die beiden Winkel hilfreich.
Es hat daher in der Vergangenheit verschiedene Ansätze gegeben, um insbesondere den Nickelwinkel eines Fahrzeuges zu erfassen. Es sei diesbezüglich beispielsweise auf die Druckschriften mit den Veröffentlichungsnummern DE 36 24 493 A1 , DE 42 18 087 A1 und DE 691 11 404 T2 hingewiesen. In den genannten Druckschrifteninformationen werden zum Teil sehr komplexe Sensoranordnungen beschrieben, mit denen sich Federwege erfassen und sich aus den Federwegen der Radaufhängungen die Nickelwinkel ermitteln lassen. Zum Teil sind dazu Sensoren notwendig, die Teile haben, die am Fahrgestell angebracht sind, und Teile haben, die dazu an beweglichen Teilen der Radaufhängungen angebracht sind. Diese Anordnungen haben den Nachteil, dass sie mechanisch aufwändig sind und viel Bauraum in Anspruch nehmen. Zu dem ist die Montage beim Fahrzeughersteller zeitaufwändig. Da oftmals zueinander bewegliche Teile genutzt werden, kann es zu mechanischem Verschleiß kommen.
Der Erfindung lag daher die Aufgabe zu Grunde, Sensoranordnungen und Verfahren zum Ermitteln der Federwege vorzuschlagen, die kompakt sind und einfach montierbar sind. Außerdem sollte möglichst kein mechanischer Verschleiß entstehen können.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass zwei Beschleunigungssensoren an einer gelenkig am Fahrgestell gelagerten Stange einer Radaufhängung, zum Beispiel einer Radschwinge oder einem Längsgestänge, angebracht sind und eine erste Beschleunigung in Richtung der Stange und eine zweite Beschleunigung in Richtung der Lotrechten, d. h. zum Erdmittelpunkt erfassen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß ferner dadurch gelöst, dass ein Gierratensensor an einer gelenkig am Fahrgestell gelagerten Stange einer Radaufhängung, zum Beispiel einer Radschwinge oder einem Längsgestänge, angebracht ist und eine Gierrate der Stange um ihren Lagerpunkt am Fahrgestell erfasst.
Mittels des von dem ersten Beschleunigungssensor gelieferten Werts für die erste Beschleunigung und des vom zweiten Beschleunigungssensor gelieferten Werts für die zweite Beschleunigung ist eine Berechnung des Winkels der Stange gegenüber der Waagerechten möglich.
Mittels der von dem Gierratensensor gelieferten Werte für die Gierrate ist durch zeitliche Integration ausgehend von einem Anfangswinkel die Berechnung des Winkels der Stange gegenüber der Waagerechten möglich.
Ist der Winkel der Stange gegenüber der Horizontalen bekannt, kann daraus der Federweg berechnet werden. Sind die Federwege an alle Radaufhängungen des Kraftfahrzeugs bekannt, ist eine Berechnung des Nickelwinkels des Kraftfahrzeugs möglich. Die Berechnung der Winkel, Federwege und des Nickelwinkels erfolgt vorzugsweise in einem Steuergerät.
Anhand der beigefügten Zeichnungen wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert. Dabei zeigt:
1 eine erste schematische Darstellung eines Teils einer Radaufhängung in einer Ansicht von vorne,
2 eine zweite schematische Darstellung eines Teils einer Radaufhängung in einer Ansicht von hinten und
3 ein Vektordiagramm von Beschleunigungsvektoren.
In der schematischen Darstellung der 1 ist mit dem Bezugszeichen 1 ein Rad bezeichnet. Mit 2 ist ein Feder-Dämpfer-System bezeichnet, welches der Aufhängung des Rades 1 an dem Fahrgestell (nicht dargestellt) dient. Der Aufhängung des Rades 1 dient ebenfalls eine Stange 5, die als Radschwinge bezeichnet wird. Die Radschwinge 5 ist in einem Lagerpunkt 6 mit dem Fahrgestell verbunden und gelenkig an dem Fahrgestell angebracht. In einem Lagerpunkt 3 ist die Radschwinge 5 mit dem Feder-Dämpfer-System 2 verbunden.
Die Radschwinge 5 hat eine Länge, die mit l_sa bezeichnet ist. Der Winkel zwischen der Radschwinge und einer Horizontalen durch den Lagerpunkt 3 ist mit φ_sa bezeichnet. Die Länge des Federweges, um welchen das Feder-Dämpfer-System 2 einfedern kann, ist mit d_st bezeichnet.
An der Radschwinge 5 ist ein erster nicht dargestellter Beschleunigungssensor angebracht. Mit diesem ersten Beschleunigungssensor kann die Beschleunigung der Radschwinge in ihrer Längsrichtung gemessen werden. Ferner ist ein zweiter ebenfalls nicht dargestellter Beschleunigungssensor an der Radschwinge 5 angebracht. Mit diesem zweiten Beschleunigungssensor wird die Beschleunigung der Radschwinge 5 in die lotrechte Richtung, d. h. in einer Richtung auf den Erdmittelpunkt erfasst. Die Lage der Beschleunigungssektoren ist in 3 schematisch dargestellt.
Da die Richtung der zweiten Beschleunigung, nämlich die Richtung der Lotrechten bekannt ist, kann aus dem Betrag der ersten Beschleunigung und dem Betrag der zweiten Beschleunigung die Richtung der ersten Beschleunigung ermittelt werden. Ist diese Richtung bekannt, ist auch der Winkel zwischen der Radschwinge 5 und der Horizontalen w bekannt.
Der erste Beschleunigungssensor und der zweite Beschleunigungssensor können auch an einer anderen Stange der Radaufhängung angebracht sein. Jede Stange der Radaufhängung ist zur Anbringung der Sensoren geeignet, sofern sie mit ihrem einen Ende an dem Fahrgestell gelenkig gelagert ist und mit ihrem anderen Ende mit dem gegenüber dem Fahrgestell beweglichen Ende des Feder-Dämpfer-Systems 2 verbunden ist.
Neben der Radschwinge 5 ist daher auch das so genannte Längsgestänge 4 zur Anbringung des ersten Beschleunigungssensors und des zweiten Beschleunigungssensors geeignet. Dies wird aus der schematischen Darstellung der 2 deutlich. In dieser Figur sind die gleichen Bezugszeichen verwendet, wie in 1 um die gleichen Teile, Punkte oder Größen zu bezeichnen.

1: Rad
2: Feder-Dämpfer-System
3: erster Lagerpunkt der Stange
4: Längsgestänge (Stange, 2)
5: Radschwinge (Stange, 1)
6: zweiter Lagerpunkt der Stange
a ⇀_sa: erste Beschleunigung
a ⇀_l: zweite Beschleunigung
l_sa: Länge der Stange
φ_sa: Winkel der Stange zur Horizontalen
d_st: Federweg
w: Waagerechte

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 102004045268 B4 [0002]
- DE 3624493 A1 [0003]
- DE 4218087 A1 [0003]
- DE 69111404 T2 [0003]

Claims

Verfahren zur Erfassung der Federwege (d_st) an der Vorder- und/oder Hinterachse eines Kraftfahrzeuges durch Beschleunigungsmessung, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Beschleunigungssensoren an einer gelenkig am Fahrgestell gelagerten Stange einer Radaufhängung, zum Beispiel einer Radschwinge (5) oder einem Längsgestänge (4), angebracht sind und eine erste Beschleunigung (a ⇀_sa) in Richtung der Stange (4, 5) und eine zweite Beschleunigung (a ⇀_l) in Richtung der Lotrechten, d. h. zum Erdmittelpunkt erfassen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem Betrag der ersten Beschleunigung (a ⇀_sa) und der zweiten Beschleunigung (a ⇀_l) der Winkel (φ_sa) der Stange (4, 5) gegenüber der Waagerechten (w) berechnet wird.
Verfahren zur Erfassung der Federwege (d_st) an der Vorder- und/oder Hinterachse eines Kraftfahrzeuges durch Gierratenmessung, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gierratensensor an einer gelenkig am Fahrgestell gelagerten Stange (4, 5) einer Radaufhängung, zum Beispiel einer Radschwinge (5) oder einem Längsgestänge (4), angebracht ist und eine Gierrate der Stange (4, 5) um ihren Lagerpunkt (6) am Fahrgestell erfasst.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass durch zeitliche Integration der erfassten Gierrate der Winkel (φ_sa) der Stange (4, 5) gegenüber der Waagerechten (w) berechnet wird.
Verfahren nach Anspruch 2 und/oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem Winkel (φ_sa) der Federweg (d_st) berechnet wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Federweg (d_st) sich nach folgender Formel aus dem Winkel (φ_sa) berechnet: dst = lsa·cosφsa wobei l_sa die Länge der Stange ist.
Sensoranordnung zur Erfassung der Federwege (d_st) an der Vorder- und/oder Hinterachse eines Kraftfahrzeuges durch Beschleunigungsmessung nach einem Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoranordnung zwei Beschleunigungssensoren aufweist, die an einer gelenkig am Fahrgestell gelagerten Stange (4, 5) einer Radaufhängung des Kraftfahrzeuges angebracht sind.
Sensoranordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster der beiden Sensoren zur Messung einer ersten Beschleunigung (a ⇀_sa) in Richtung der Stange (4, 5) geeignet und eingerichtet ist.
Sensoranordnung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter der beiden Sensoren zur Messung einer zweiten Beschleunigung (a ⇀_l) in Richtung der Lotrechten geeignet und eingerichtet ist.
Sensoranordnung zur Erfassung der Federwege (d_st) an der Vorder- und/oder Hinterachse eines Kraftfahrzeuges durch Gierratenmessung nach einem Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoranordnung einen Gierratensensor aufweist, der an einer gelenkig am Fahrgestell gelagerten Stange (4, 5) einer Radaufhängung des Kraftfahrzeuges angebracht ist.
Sensoranordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor zur Messung einer Gierrate der Stange um ihren Lagerpunkt am Fahrgestell geeignet und eingerichtet ist.
Sensoranordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 9 und nach Anspruch 10 oder 11.