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Die Erfindung betrifft eine Niveauregelung zum Verstellen eines Fahrwerks eines Kraftfahrzeugs mit einer Einrichtung zum Erfassen eines Neigungswinkels wenigstens einer Achse des Kraftfahrzeugs gegenüber einer vorzugsweise horizontalen Bezugsebene.
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Niveauregelungsanlagen werden mittlerweile in Kraftfahrzeugen für verschiedenste Funktionen verwendet. So wird beispielsweise über eine Niveauregelungsanlage ein Fahrwerk eines Kraftfahrzeugs derart verstellt, dass die Höhe oder damit zusammenhängend die Dämpfung eines Fahrwerks geändert wird. Weitere Anwendungsgebiete stellen der Ausgleich eines ungleichförmigen Beladungszustands, sowie ein Nick- oder Wankausgleich des Fahrwerks gegenüber der Fahrzeugkarosserie bei Beschleunigungsvorgängen oder Kurvenfahrten dar.
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Aus der
WO 2013/158015 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Niveauregelung bekannt, die ein sicheres Laden und Entladen eines Fahrzeugs ermöglicht, indem eine Neigung mittels eines luftgefederten Fahrwerks ausgeglichen wird.
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Die
EP 1 466 763 A2 beschreibt ein Verfahren zum Betreiben einer Niveauregelanlage eines Kraftfahrzeugs, bei der ein Umkippen des Fahrzeugs in einer Schiefstandlage verhindert werden kann.
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Es besteht jedoch das Problem, dass ein in einer Schiefstandlage abgestelltes Kraftfahrzeug lediglich einen eingeschränkten Komfort für den Fahrer und die Passagiere bietet.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Niveauregelung anzugeben, bei der der Komfort der Fahrzeuginsassen bei einem Fahrzeugschiefstand erhöht ist.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einer Niveauregelung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass abhängig von dem erfassten Neigungswinkel wenigstens ein Aktuator ansteuerbar ist, der dazu ausgebildet ist, wenigstens eine Komponente des Fahrwerks des Kraftfahrzeugs im Stand derart zu verstellen, dass der Neigungswinkel reduziert wird.
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Mittels der Einrichtung wird ein Neigungswinkel in Bezug auf eine vorzugsweise horizontale Bezugsebene erfasst. Als horizontale Bezugsebene wird diejenige Ebene verstanden, mit der die Senkrechte einen 90°-Winkel einschließt, also diejenige Bezugsebene, auf der ein Lot und somit die Richtung der Schwerkraft senkrecht steht. Es ist selbstverständlich ebenfalls möglich, den Neigungswinkel z. B. in Bezug auf die Senkrechte anzugeben, oder auf eine beliebige andere definierte Bezugsebene. Ebenso ist es möglich, den Winkel von der Bezugsebene zur entsprechenden Fahrzeugachse zu messen und zu reduzieren, wie es nachfolgend durchgeführt wird, oder den Winkel zwischen der entsprechenden Fahrzeugachse und dem Lot zu messen und auszugleichen bzw. auf 90° zu erhöhen. Unter einer Reduzierung wird ferner ein Ausgleich des Neigungswinkels, also ein Parallelstellen der entsprechenden Achse des Kraftfahrzeugs zur Bezugsebene verstanden.
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Um den Komfort der Fahrzeuginsassen zu erhöhen, wird das Kraftfahrzeug, das unter einem Neigungswinkel abgestellt ist, durch die Ansteuerung eines Aktuators derart verstellt, dass der Neigungswinkel reduziert oder aufgehoben wird. Der angesteuerte Aktuator verstellt hierbei zumindest eine Komponente des Fahrwerks des Kraftfahrzeugs. Hierbei kann es sich um ein pneumatisches Verstellen einer Luftfederung, ein hydraulisches oder um ein elektromechanisches Verstellen des Fahrwerks handeln.
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Vorzugsweise umfasst die Einrichtung zum Erfassen des Neigungswinkels einen Neigungssensor. Dieser Neigungssensor kann mechanisch oder elektromechanisch, elektronisch, induktiv, kapazitiv oder optisch die Neigung gegenüber der durch die Schwerkraft vorgegebenen Lotrichtung messen.
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Eine bevorzugte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Niveauregelung kann darin bestehen, dass die Einrichtung dazu ausgebildet ist, den Neigungswinkel um die Längsachse und/oder um die Querachse des Kraftfahrzeugs zu erfassen. Der Neigungswinkel kann demnach im Rahmen der Erfindung auch als Kombination von Winkeln um die Längs- und die Querachse des Kraftfahrzeugs verstanden werden. Bei einem Fahrzeugschiefstand, wenn beispielsweise ein Rad des Kraftfahrzeugs auf einem Bordstein steht, setzt sich der Neigungswinkel aus einem Winkel um die Längsachse und einem Winkel um die Querachse zusammen.
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Bevorzugt kann die erfindungsgemäße Niveauregelung dahingehend weitergebildet werden, dass die Einrichtung dazu ausgebildet ist, einen Abstand zwischen einem Untergrund und der Karosserie oder einem festgelegten Bezugspunkt des Kraftfahrzeugs, vorzugsweise mittels Radar oder Ultraschall, zu erfassen. Dies bietet die Möglichkeit, eine durch ein Verstellen des Fahrwerks und damit ein potentielles Absenken der Karosserie des Kraftfahrzeugs einhergehende Abstandsreduzierung, zwischen der Karosserie des Kraftfahrzeugs und einem Untergrund zu verhindern, somit wird vermieden, dass die Karosserie mit einem Objekt der Umgebung kollidiert. Insbesondere sind häufig bei modernen Kraftfahrzeugen Sensoren zur 360°-Erfassung des Fahrzeugumfelds vorgesehen, die ebenfalls dazu verwendet werden können, das Fahrwerk des Kraftfahrzeugs nur innerhalb festgelegter Grenzen zu verstellen, dass eine Kollision der Karosserie des Kraftfahrzeugs mit einem Objekt der Umgebung ausgeschlossen wird.
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Der Aktuator, der das Fahrwerk des Kraftfahrzeugs verstellt, kann pneumatisch oder hydraulisch oder elektromechanisch ausgebildet sein. Besonders bevorzugt wird eine Ausgestaltung, bei der vier Aktuatoren vorgesehen sind, von denen jeweils einer an einer Radaufhängung des Kraftfahrzeugs angeordnet ist. Durch diese Anordnung wird eine weitgehende Kompensation von auftretenden Neigungswinkeln erreicht.
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Daneben betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Niveauregelung.
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Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer Niveauregelegung für ein Kraftfahrzeug mit einer Einrichtung zum Erfassen eines Neigungswinkels wenigstens einer Achse des Kraftfahrzeugs gegenüber einer vorzugsweise horizontalen Bezugsebene, wobei abhängig von dem erfassten Neigungswinkel wenigstens ein Aktuator angesteuert wird, der wenigstens eine Komponente des Fahrwerks des Kraftfahrzeugs im Stand derart verstellt, dass der Neigungswinkel reduziert wird.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich somit dadurch aus, dass ein Neigungswinkel des Kraftfahrzeugs erfasst wird und dieser im Stand durch die Ansteuerung eines Aktuators und einer damit einhergehenden Verstellung des Fahrwerks kompensiert wird. Dies erhöht den Komfort für die Insassen, da diese aufgrund der durch den Fahrzeugschiefstand bewirkten Hangabtriebskraft zum einen nicht schwerkraftbedingt in den Sitz gedrückt, oder aus dem Sitz gezogen werden. Zum anderen wird durch die Reduzierung des Neigungswinkels erreicht, dass die Türen des Kraftfahrzeugs sich leichter öffnen lassen bzw. offen bleiben oder bei umgekehrter Neigung die Türen nicht gehalten werden müssen, um ein schwerkraftbedingtes selbstständiges Öffnen der Türen zu vermeiden. Dies bietet beim Parken nahe einer Straße oder beim Parken an starkem Gefälle eine zusätzliche Sicherheit.
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Bevorzugt wird beim erfindungsgemäßen Verfahren der Neigungswinkel sowohl um die Querachse als auch um die Längsachse des Kraftfahrzeugs erfasst, wobei sich der Neigungswinkel aus beliebigen Kombinationen bzw. Anteilen aus einem Winkel um die Querachse und einem Winkel um die Längsachse des Kraftfahrzeugs zusammensetzen kann.
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Als Aktuator zur Verstellung der Komponente des Fahrwerks können alle gängigen Aktuatoren verwendet werden, insbesondere pneumatische oder hydraulische oder elektromechanische Aktuatoren.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann darin bestehen, dass die Einrichtung vorzugsweise mittels Radar oder Ultraschall die Umgebung des Kraftfahrzeugs, insbesondere den Abstand zwischen der Karosserie und einem Untergrund erfasst und die Komponente des Fahrwerks derart verstellt, dass eine Kollision mit einem Objekt in der Umgebung des Kraftfahrzeugs verhindert wird. Dadurch wird ausgeschlossen, dass durch die Verstellung des Fahrwerks die Karosserie angehoben bzw. abgesenkt wird und dadurch in Berührung mit einem Objekt der Umgebung kommt.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Die Zeichnungen sind schematische Darstellungen und zeigen:
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1 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs;
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2 eine Seitenansicht des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs von 1 nachdem das Fahrwerk durch die Niveauregelung verstellt worden ist;
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3 eine Heckansicht des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs, das mit einem Neigungswinkel um die Fahrzeuglängsachse geparkt ist;
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4 eine Heckansicht des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs von 3 nachdem das Fahrwerk durch die Niveauregelung verstellt worden ist; und
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5 ein Flussdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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1 zeigt eine Seitenansicht eines Kraftfahrzeugs 1 mit einer Niveauregelung 2 zum Verstellen eines Fahrwerks des Kraftfahrzeugs 1. Die Niveauregelung 2 umfasst eine Einrichtung 3 zum Erfassen eines Neigungswinkels 4 wenigstens einer Achse des Kraftfahrzeugs 1 gegenüber einer horizontalen Bezugsebene 5. Die Niveauregelung umfasst ferner Aktuatoren 6 bis 9, von denen in 1 die beiden Aktuatoren 6 und 7 der rechten Fahrzeugseite abgebildet sind. Dabei ist der Aktuator 6 an der hinteren rechten und der Aktuator 7 an der vorderen rechten Radaufhängung des Kraftfahrzeugs 1 angeordnet. Die Aktuatoren 6 bis 9 sind dazu ausgebildet, das Fahrwerk des Kraftfahrzeugs 1 elektromechanisch zu verstellen. Mittels der Einrichtung 3 wird der Neigungswinkel 4 erfasst. Dieser wird durch die Einrichtung 3 gegenüber der horizontalen Bezugsebene 5, die in 1 gestrichelt dargestellt ist, erfasst. Aufgrund dieses Neigungswinkels 4 können die Insassen des Kraftfahrzeugs 1 die Türen nur unter erhöhtem Kraftaufwand öffnen, da diese schwerkraftbedingt entgegen der Öffnungsrichtung beschleunigt werden müssen. Ist der Neigungswinkel 4 groß genug, hält die Fahrzeugtür nicht selbstständig offen, sondern fällt wieder in die geschlossene Position zurück, was den Komfort beim Aussteigen der Fahrzeuginsassen beeinträchtigt.
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Zur Erhöhung des Komforts werden mittels der Niveauregelung 2 die Aktuatoren 6 bis 9 angesteuert. Dabei wird das Fahrwerk durch die Aktuatoren 6 und 8, die an den Radaufhängungen im Bereich der Hinterachse des Kraftfahrzeugs 1 angeordnet sind, angehoben und durch die Aktuatoren 7 und 9, die an den Radaufhängungen der Vorderachse angeordnet sind abgesenkt. Dadurch wird erreicht, dass der Neigungswinkel 4 ausgeglichen wird und das Kraftfahrzeug 1 eine neutrale, horizontale Lage einnimmt.
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Diese neutrale Position, bei der die Niveauregelung 2 die Aktuatoren 6 bis 9 wie beschrieben angesteuert hat, ist in 2 gezeigt. Es ist in 2 dargestellt, dass die beiden hinteren Aktuatoren 6 und 8 gegenüber der neutralen Position, aus 1, ausgefahren und die beiden vorderen Aktuatoren 7 und 9 gegenüber der neutralen Position eingefahren sind. Aufgrund der Seitenansicht ist hierbei nur die rechte Fahrzeugseite dargestellt, und somit sind auch nur die Aktuatoren 6 und 7 sichtbar. Es ist weiterhin in 2 dargestellt, dass die Fahrzeuglängsachse 10 nun parallel zu der horizontalen Bezugsebene 5, die senkrecht auf der Zeichenebene steht, ist. In der vorliegenden Situation ist der Komfort für die Fahrzeuginsassen dadurch erhöht, dass diese aufrecht in den Sitzen des Kraftfahrzeugs 1 sitzen und dass das Öffnen der Türen des Kraftfahrzeugs 1 ohne erhöhten Kraftaufwand, oder die Gefahr, dass die Fahrzeugtür unbeabsichtigt zu- oder auffällt, gegeben.
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3 zeigt das Kraftfahrzeug 1 in einer anderen Parksituation. Hierbei ist die rechte Seite des Kraftfahrzeugs 1 auf einem Bordsteig 11 abgestellt. Dadurch ist die Fahrzeugquerachse 12 gegen eine horizontale Bezugsebene 13 um einen Neigungswinkel 14 verkippt. Da 3 eine Heckansicht des Kraftfahrzeugs 1 darstellt, sind nur die Aktuatoren 6 und 8 an der Heckachse des Kraftfahrzeugs 1 sichtbar. Aufgrund des Neigungswinkels 14 ist der Komfort für die Passagiere des Kraftfahrzeugs 1 gemindert, da diese schief in den Fahrzeugsitzen sitzen. Zudem müssen die Insassen des Kraftfahrzeugs 1 auf der rechten Seite die Türen entgegen der Schwerkraft öffnen und die Insassen auf der linken Seite des Kraftfahrzeugs 1 müssen die Türen nach dem Betätigen eines Türgriffs festhalten, so dass diese nicht aufgrund der Schwerkraft von alleine öffnen und beispielsweise andere Verkehrsteilnehmer auf einer angrenzenden Fahrspur beeinträchtigen. Um den Neigungswinkel 14 zu reduzieren, der mit der Einrichtung 3 erfasst wurde, steuert die Niveauregelung 2 die Aktuatoren 8 und 9 auf der linken Seite des Kraftfahrzeugs 1 derart an, dass diese die Karosserie des Kraftfahrzeugs 1 anheben. Gleichzeitig können die Aktuatoren 6 und 7 auf der rechten Seite des Kraftfahrzeugs 1 derart angesteuert werden, dass diese die Karosserie des Kraftfahrzeugs 1 absenken. Die Niveauregelung erfasst dabei mittels einem Radarsensor 15, die Umgebung des Kraftfahrzeugs 1, insbesondere einen Abstand 16, um zu verhindern, dass die Aktuatoren 6 und 7 so stark abgesenkt werden, dass die Karosserie mit dem Bordstein kollidiert.
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In 4 liegt die Situation vor, in der der Niveauausgleich von der Niveauregelung vollzogen ist. Die Fahrzeugquerachse 12 ist parallel zu der Bezugsebene 13, somit ist der Neigungswinkel 14 ausgeglichen. Es ist weiterhin dargestellt, dass der Aktuator 8 und damit auch der Aktuator 9 die jeweiligen Komponenten des Fahrwerks des Kraftfahrzeugs 1 erhöht und die Aktuatoren 6 und 7 die jeweiligen Komponenten des Fahrwerks des Kraftfahrzeugs 1 abgesenkt haben. Da somit der Neigungswinkel 14 ausgeglichen wurde, können alle Türen des Kraftfahrzeugs 1 unbeeinträchtigt geöffnet werden und die Insassen des Kraftfahrzeugs 1 können bequem und aufrecht sitzen.
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Auch wenn die 1 bis 4 jeweils eine isolierte Darstellung von Neigungswinkeln um die Quer- und die Längsachse des Kraftfahrzeugs 1 darstellen, so ist eine Kombination von Winkeln um die Quer- und Längsachse des Kraftfahrzeugs 1 selbstverständlich ebenfalls mittels der Niveauregelung 2 kompensierbar. Dies wäre beispielsweise der Fall, wenn das Kraftfahrzeug 1 mit nur einem Rad auf dem Bordstein 11 steht.
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5 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben einer Niveauregelung. Das Verfahren startet in Block 17, in dem im Stand des Kraftfahrzeugs 1 mittels der Einrichtung 3 ermittelt wird, ob ein Neigungswinkel 4, 14 vorliegt. Liegt dieser vor, wird entsprechend der Komponenten des Neigungswinkels 4, 14 ein Steuersignal an die Aktuatoren 6 bis 9 erzeugt. Somit wird zu Block 18 verzweigt, in denen die Aktuatoren 6 bis 9 angesteuert werden, um das Fahrwerk des Kraftfahrzeugs 1 zu verstellen. Hierbei wird das Verfahren im Block 19 fortgesetzt, in dem mittels des Sensors 15 überprüft wird, ob eine drohende Kollision vorliegt oder ob die Endposition erreicht ist. Ist dies nicht der Fall, wird kontinuierlich von Block 19 auf Block 18 zurückverzweigt. Dies geschieht solange die Endposition oder eine maximal mögliche Position aufgrund einer drohenden Kollision noch nicht erreicht ist. Ist die Endposition bzw. die maximal mögliche Position erreicht, wird von Block 19 zu Block 20 verzweigt, in dem der Neigungswinkel 4, 14 bestmöglich reduziert oder vollständig kompensiert ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2013/158015 A1 [0003]
- EP 1466763 A2 [0004]
