DE102021004647A1 - Verfahren zur horizontalen Ausrichtung eines stehenden Fahrzeugs - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur horizontalen Ausrichtung eines stehenden Fahrzeugs (1), wobei eine Abweichung von der horizontalen Ausrichtung mittels einer Sensorik des Fahrzeugs (1) ermittelt wird und eine Nivellierung bis zum Erreichen der horizontalen Ausrichtung durchgeführt wird.Erfindungsgemäß werden mittels eines Beschleunigungssensors des Fahrzeugs (1) Beschleunigungswerte in Fahrzeuglängsrichtung und Fahrzeugquerrichtung ermittelt. Mittels der ermittelten Beschleunigungswerte und Kalibrierwerten eines Nickwinkels und Rollwinkels einer auf einem Fahrwerkstand durchgeführten Initialkalibrierung eines Steuergeräts eines elektronischen Stabilitätsprogramms des Fahrzeugs (1) werden Korrekturwinkel in Fahrzeuglängsrichtung und Fahrzeugquerrichtung zu einem ebenen Untergrund ermittelt, die zur horizontalen Ausrichtung des Fahrzeugs (1) ausgeglichen werden müssen. Zur horizontalen Ausrichtung des Fahrzeugs (1) wird anhand der ermittelten Korrekturwinkel ein aktives Fahrwerk des Fahrzeugs (1) zur automatischen Nivellierung gesteuert und/oder geregelt. Alternativ oder zusätzlich werden zur horizontalen Ausrichtung des Fahrzeugs (1) anhand der ermittelten Korrekturwinkel Anweisungen zur Durchführung einer manuellen Nivellierung mittels Nivellierhilfsmitteln gegeben.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur horizontalen Ausrichtung eines stehenden Fahrzeugs nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
• Aus dem Stand der Technik ist, wie in der DE 41 36 572 C2 beschrieben, ein Fahrzeug mit einer motorisch antreibbaren Nivelliereinrichtung zur horizontalen Ausrichtung des stehenden Fahrzeugs in unebenem Gelände bekannt. Den Rädern sind neben mechanischen Federn Hydraulikaggregate zugeordnet, welche über Hydraulikleitungen sowie den Hydraulikaggregaten separat zugeordnete Steuerventile wahlweise mit der Druckseite einer Hydraulikpumpe oder einem Entlastungsventil verbindbar sind, um ihnen aus einem Hydraulikreservoir Hydraulikmedium zuzuführen bzw. Hydraulikmedium aus ihnen in das Hydraulikreservoir abzuleiten. Bei gelöster Feststellbremse des Fahrzeugs sind die Ventile normal offen und die Hydraulikpumpe ist abgeschaltet, so dass die Hydraulikaggregate bei gelöster Feststellbremse normal drucklos und frei beweglich sind. Die nur bei betätigter Feststellbremse einschaltbare Nivelliereinrichtung betätigt unter Schließung des Entlastungsventiles und Einschaltung der Hydraulikpumpe die Steuerventile derart, dass das Fahrzeug eine Horizontallage erreicht, in der die Steuerventile in den Schließzustand umschalten. Hierzu werden die Steuerventile mittels Elektromagneten betätigt, die jeweils elektrisch mit einem Nivellierschalter verbunden sind. Der Nivellierschalter ist als fünfpoliger Quecksilberschalter ausgebildet, wobei vier Pole den Anschlüssen der Elektromagnete der Steuerventile und ein Pol einem Eingangsanschluss des Nivellierschalters zugeordnet sind. Bei Schräglage des Fahrzeugaufbaus wird der Eingangsanschluss des Nivellierschalters entsprechend der jeweiligen Schräglage mit unterschiedlich vielen zu den Elektromagneten der Steuerventile führenden Anschlüssen des Nivellierschalters elektrisch verbunden. Damit werden die Steuerventile in Abhängigkeit von der Schräglage des Fahrzeugs betätigt.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Verfahren zur horizontalen Ausrichtung eines stehenden Fahrzeugs anzugeben.
• Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur horizontalen Ausrichtung eines stehenden Fahrzeugs mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
• In einem Verfahren zur horizontalen Ausrichtung eines stehenden Fahrzeugs wird eine Abweichung von der horizontalen Ausrichtung mittels einer Sensorik des Fahrzeugs ermittelt und eine Nivellierung bis zum Erreichen der horizontalen Ausrichtung durchgeführt.
• Erfindungsgemäß werden mittels eines Beschleunigungssensors des Fahrzeugs, beispielsweise mittels eines Beschleunigungssensors eines Airbagsteuergeräts des Fahrzeugs, Beschleunigungswerte in Fahrzeuglängsrichtung und Fahrzeugquerrichtung ermittelt. Mittels der ermittelten Beschleunigungswerte und Kalibrierwerten eines Nickwinkels und Rollwinkels einer auf einem Fahrwerkstand durchgeführten Initialkalibrierung eines Steuergeräts eines elektronischen Stabilitätsprogramms des Fahrzeugs werden Korrekturwinkel in Fahrzeuglängsrichtung und Fahrzeugquerrichtung zu einem ebenen Untergrund ermittelt, die zur horizontalen Ausrichtung des Fahrzeugs ausgeglichen werden müssen. Zur horizontalen Ausrichtung des Fahrzeugs wird anhand der ermittelten Korrekturwinkel, insbesondere um diese auszugleichen, ein aktives Fahrwerk des Fahrzeugs zur automatischen Nivellierung gesteuert und/oder geregelt. Alternativ oder zusätzlich, beispielsweise wenn das Fahrzeug kein aktives Fahrwerk aufweist oder die horizontale Ausrichtung allein durch die automatische Nivellierung nicht erreicht wird, werden zur horizontalen Ausrichtung des Fahrzeugs anhand der ermittelten Korrekturwinkel Anweisungen zur Durchführung einer manuellen Nivellierung mittels Nivellierhilfsmitteln gegeben.
• Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht eine einfache Nivellierung mittels des Beschleunigungssensors, beispielsweise im Airbagsteuergerät, bei Fahrzeugen, welche ein aktives Fahrzeug mit zwei aktiven Achsen aufweisen, als auch bei Fahrzeugen, welche ein aktives Fahrwerk mit nur einer aktiven Achse oder kein aktives Fahrwerk aufweisen. Zusätzlich ermöglicht die erfindungsgemäße Lösung aufgrund der Ermittlung der Ausrichtung des Fahrzeugs mittels des Beschleunigungssensors, beispielsweise mittels des Beschleunigungssensors im Airbagsteuergerät, eine verbesserte Kalibrierung dieses Beschleunigungssensors und/oder des Steuergeräts des elektronischen Stabilitätsprogramms des Fahrzeugs bereits in der Produktion des Fahrzeugs durch mehr Messpunkte im Niveaubereich und durch die Nutzung der fahrzeugeigenen Sensorik und ebenfalls eine Überprüfung einer Niveaukalibrierung und eine vereinfachte Niveaukalibrierung im Aftersales-Bereich, d. h. nachdem das Fahrzeug bereits in Kundenhand ist. Dies wird durch das Zusammenspiel zwischen Beschleunigungssensorik und Aktivfahrwerk ermöglicht.
• Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht insbesondere eine genaue, sichere, schnelle und einfache Bestimmung des Fahrzeugniveaus sowie die genaue, sichere, schnelle und einfache Nivellierung in Verbindung mit einem minimalen Einsatz von Hilfsmitteln oder ohne zusätzliche Hilfsmittel durch die Nutzung der fahrzeugeigenen Sensorik und, wenn vorhanden, auch der Aktorik des aktiven Fahrwerks.
• Bei einer manuellen Nivellierung ermöglicht die erfindungsgemäße Lösung zudem einen Schutz vor unbeabsichtigtem Überfahren oder Vergessen der zur Nivellierung verwendeten Nivellierhilfsmittel.
• Mit einem Aktivfahrwerk ist in Verbindung mit dem Verfahren, wie beschrieben, auch die automatisierte Nivellierung des Fahrzeugs ohne die Verwendung zusätzlicher Nivellierhilfsmittel durch die fahrzeugeigene Aktorik des aktiven Fahrwerks möglich. Wenn das aktive Fahrwerk nur eine aktiven Achse aufweist oder bei zu großen Niveaudifferenzen ist mit dem Verfahren auch eine teilautomatisierte und damit vereinfachte Nivellierung möglich. Dabei wird die Nivellierung sowohl mit dem aktiven Fahrwerk als auch mittels zusätzlicher Nivellierhilfsmittel durchgeführt.
• Zusätzlich kann die erfindungsgemäße Lösung auch für die Suche nach einem möglichst ebenen Stellplatz für das Fahrzeug genutzt werden und anzeigen, ob ein jeweiliger aktueller Standort des Fahrzeugs für eine automatische oder manuelle Nivellierung geeignet ist.
• Zudem kann anhand des Fahrzeugwinkels, welcher durch die erfindungsgemäße Lösung ermittelbar ist, vor einer ungleichmäßigen Beladung gewarnt werden, um Fahreigenschaften des Fahrzeugs zu verbessern.
• Des Weiteren kann die erfindungsgemäße Lösung genutzt werden, um ein dekalibriertes Fahrwerk oder beispielsweise ein dekalibriertes Airbagsteuergerät, insbesondere einen dekalibrierten Beschleunigungssensor des Airbagsteuergeräts, zu erkennen. Eine solche Dekalibrierung kann Fahreigenschaften des Fahrzeugs negativ beeinflussen.
• Zudem kann die erfindungsgemäße Lösung dafür genutzt werden, eine Niveaukennlinie zu ermitteln und dadurch, beispielsweise im Aftersales, eine Kalibrierung von Niveausensoren oder des Airbagsteuergerätes ohne die Verwendung zusätzlicher Hilfsmittel bzw. bei keiner gültigen Kalibrierung eines Niveausensors zum Airbagsteuergerät die restliche Kalibrierung mit nur einem Niveaumessvorgang zu ermöglichen und damit den Arbeitsaufwand im Servicebereich zu reduzieren.
• Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert.
• Dabei zeigt:
• 1 schematisch eine perspektivische Darstellung eines Fahrzeugs.
• 1 zeigt beispielhaft eine perspektivische Darstellung eines beispielsweise als ein Wohnmobil ausgebildeten Fahrzeugs 1. Ein im Folgenden näher beschriebenes Verfahren ermöglicht in einer möglichen Ausführungsform eine horizontale Ausrichtung des stehenden Fahrzeugs 1.
• Zunächst kurz zusammengefasst wird in diesem Verfahren eine Abweichung von der horizontalen Ausrichtung mittels einer Sensorik des Fahrzeugs 1 ermittelt. Hierzu werden mittels eines Beschleunigungsensors des Fahrzeugs 1, im hier beschriebenen Ausführungsbeispiel mittels eines Beschleunigungssensors eines Airbagsteuergeräts des Fahrzeugs 1, Beschleunigungswerte in Fahrzeuglängsrichtung und Fahrzeugquerrichtung ermittelt. Daraus kann die Abweichung von der horizontalen Ausrichtung ermittelt werden. Vorteilhafterweise werden mittels der ermittelten Beschleunigungswerte und Kalibrierwerten eines Nickwinkels und Rollwinkels einer auf einem Fahrwerkstand durchgeführten Initialkalibrierung eines Steuergeräts eines elektronischen Stabilitätsprogramms des Fahrzeugs 1 Korrekturwinkel in Fahrzeuglängsrichtung und Fahrzeugquerrichtung zu einem ebenen Untergrund ermittelt, die zur horizontalen Ausrichtung des Fahrzeugs 1 durch eine Nivellierung ausgeglichen werden müssten, wenn eine solche Nivellierung durchgeführt werden soll.
• In der Ausführungsform des Verfahrens zur horizontalen Ausrichtung des stehenden Fahrzeugs 1 wird diese ermittelte Abweichung von der horizontalen Ausrichtung zur Durchführung der Nivellierung bis zum Erreichen der horizontalen Ausrichtung verwendet. Dabei wird zur horizontalen Ausrichtung des Fahrzeugs 1 anhand der ermittelten Korrekturwinkel, insbesondere um diese auszugleichen, ein aktives Fahrwerk des Fahrzeugs 1 zur automatischen Nivellierung gesteuert und/oder geregelt. Alternativ oder zusätzlich, beispielsweise wenn das Fahrzeug 1 kein aktives Fahrwerk aufweist oder die horizontale Ausrichtung allein durch die automatische Nivellierung nicht erreicht wird, werden zur horizontalen Ausrichtung des Fahrzeugs 1 anhand der ermittelten Korrekturwinkel Anweisungen zur Durchführung einer manuellen Nivellierung mittels Nivellierhilfsmitteln gegeben.
• Diese Ausführungsform des Verfahrens ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn das Fahrzeug 1 auf einem unebenen Untergrund steht und dies für einige Nutzungszwecke des Fahrzeugs 1, beispielsweise beim Camping mittels des im dargestellten Beispiel als Wohnmobil ausgebildeten Fahrzeugs 1, störend ist. In einem solchen Fall muss die Unebenheit für diese Tätigkeiten ausgeglichen werden.
• Zum Nivellieren eines Fahrzeugs 1 muss zunächst die unebene Fahrzeuglage vermessen werden. Die Bestimmung der Unebenheit kann bei bisher bekannten Lösungen beispielsweise manuell erfolgen, zum Beispiel mittels einer Wasserwaage oder sonstigen Hilfsmitteln, oder bei automatisierten Systemen mit einer Inertialsensorik erfolgen. Die so bestimmte Unebenheit wird anschließend mit Hilfsmitteln zur Nivellierung ausgeglichen. Hier kann im Stand der Technik eine Unterteilung in manuelle Hilfsmittel, wie Keile oder sonstige Gegenstände, wie aufblasbare Luftkissen, und in automatisierte Hilfsmittel, wie pneumatische oder hydraulische Zylinder, vorgenommen werden.
• Durch manuelles Nivellieren mit Nivellierhilfsmitteln wie Keilen, auf die aufgefahren werden kann, oder Luftkissen zum Anheben des Fahrzeugs 1, ist es möglich, die Unebenheit zu korrigieren. Dieser Vorgang ist jedoch mit bisher bekannten Verfahren einerseits ungenau und andererseits mit wiederkehrenden Aufwänden verbunden, bis das Niveau abschließend korrigiert wurde, sowohl bezüglich des Vermessens als auch des Nivellierens. Außerdem besteht bei diesem manuellen Verfahren die Gefahr, die verwendeten Nivellierhilfsmittel zu überfahren. Das kann zu Schäden an den Nivellierhilfsmitteln und/oder am Fahrzeug 1 sowie zu Personenschäden führen. Zudem besteht die Möglichkeit die Nivellierhilfsmittel vor Ort zu vergessen oder während der Fahrt zu verlieren.
• Aus dem Stand der Technik sind des Weiteren zusätzlich verbaute automatisierte Systeme bekannt, welche ein vereinfachtes Nivellieren ermöglichen, jedoch mit Nachteilen, beispielsweise einem zusätzlichen Gewicht, erforderlichen Zusatzaggregaten wie Hydraulik- oder Pneumatiksystemen, hohen Kosten und einem zusätzlich erforderlichen Bauraum, verbunden sind.
• Nachteilig an den bisher bekannten Lösungen ist somit einerseits, dass die Prozesse an sich je nach verwendetem Verfahren mit häufig wiederkehrendem Aufwand in ihrer Anwendung verbunden sind, in der Regel zwei Personen benötigen und ungenau sind, und andererseits zusätzliche Hilfsmittel zur Winkelmessung und zum Niveauausgleich selbst benötigen, die für zusätzliche Last, Anschaffungs- und Betriebskosten sorgen sowie zusätzlichen Raum im oder am Fahrzeug 1 einnehmen. Diese Nachteile werden durch die hier im Folgenden näher beschriebene Lösung vermieden.
• Ein weiterer Aspekt des im Folgenden beschriebenen Verfahrens betrifft eine Niveaukalibrierung von aktiven Fahrwerken, die während einer Montage neuer Fahrzeuge 1 vorgenommen wird. Zur Bestimmung einer nichtlinearen und unbekannten Niveaukennlinie wird bisher ein Niveau innerhalb von Toleranzen jedes Rades um ein Zielniveau angefahren, wobei radindividuelle Niveaus jeder Niveaulage für die Kalibrierung bekannt sein müssen. Die Niveaukalibrierung und die Bestimmung der Niveaukennlinie von aktiven Fahrwerken wird somit an unterschiedlichen Niveauhöhen vorgenommen und entweder durch die Kenntnis eines definierten Niveaus wie beispielsweise eines hängenden Endanschlags oder durch Messungen wie beispielsweise auf dem Fahrwerkstand bestimmt. Die Bestimmung der Niveaukennlinie ist umso besser, je mehr Messpunkte bekannt sind. Durch die Verfügbarkeit von Orten für die Niveaumessung in der Produktion ist die Anzahl an Messpunkten eingeschränkt. Eine einfache spätere Überprüfung der Niveaukennlinie im Kundenbetrieb ist bisher nicht möglich und auch im Aftersales bzw. Servicefall ist eine Niveaukalibrierung und/oder Kalibrierung des Airbagsteuergeräts, insbesondere von dessen Beschleunigungssensor, bisher nicht oder nur mit externen Messsystemen möglich. Auch dieses Problem wird mittels des im Folgenden beschriebenen Verfahrens gelöst.
• Um diese Probleme zu lösen, ist im hier beschriebenen Verfahren, insbesondere im hier beschriebenen Ausführungsbeispiel des Verfahrens, vorgesehen, dass mittels des, inzwischen serienmäßig verbauten, Beschleunigungssensors im Airbagsteuergerät (ORC, Occupant Restraint Controller) die Lage, d. h. die aktuelle Ausrichtung, des Fahrzeugs 1 bezüglich des Nickwinkels und Rollwinkels aus den mittels dieses Beschleunigungssensors ermittelten Beschleunigungswerten Ax, Ay in Fahrzeuglängsrichtung und Fahrzeugquerrichtung und beispielsweise zusätzlich aus Beschleunigungswerten Az in Fahrzeughochrichtung sowie aus vorliegenden Kalibrierwerten des Nickwinkels und Rollwinkels einer auf einem Fahrwerkstand durchgeführten Initialkalibrierung eines Steuergeräts eines elektronischen Stabilitätsprogramms ermittelt wird. Insbesondere werden dadurch Differenzwinkel zu einem ebenen Untergrund ermittelt, welche für die Ausführungsform des Verfahrens zur horizontalen Ausrichtung des stehenden Fahrzeugs 1 Korrekturwinkel in Fahrzeuglängsrichtung und Fahrzeugquerrichtung zum ebenen Untergrund bilden, die zur horizontalen Ausrichtung des Fahrzeugs 1 ausgeglichen werden müssen.
• Anschließend können damit im Anwendungsfall der manuellen Justage, d. h. der manuellen Nivellierung, Anweisungen für die genaue Nivellierung des Fahrzeugs 1 gegeben werden. Alternativ können im Anwendungsfall eines verbauten aktiven Fahrwerks damit radindividuelle Niveaus im Rahmen verfügbarer Federwege automatisch angefahren werden. Bei nicht ausreichendem Federweg und der Verwendung von Nivellierhilfsmitteln können diese exakt eingestellt werden. Zusätzlich kann beim Fortsetzen der Fahrt vor einem ungewollten Überfahren der Nivellierhilfsmittel, beispielsweise Nivellierkeile, durch Kenntnis der zuvor verwendeten Anfahrtsrichtung der Nivellierhilfsmittel und der Höhe der verwendeten Nivellierhilfsmittel, sowie vor einem Lenken auf den Nivellierhilfsmitteln und einem Vergessen der verwendeten Nivellierhilfsmittel gewarnt werden.
• Die Nivellierung kann aus den Beschleunigungswerten wie folgt berechnet werden.
• Berechnung der Korrekturwinkel für die Fahrzeugnivellierung:
• Falls für die Berechnung benötigt, sind die folgenden Werte bekannt, insbesondere jeweils vorgegeben oder mit entsprechenden Sensoren des Fahrzeugs 1 ermittelt:
• - die Beschleunigungswerte A_x, A_y, A_z in X-Richtung, d. h. in Fahrtrichtung und somit in Fahrzeuglängsrichtung, und in Y-Richtung, d. h. in Fahrzeugquerrichtung nach rechts, sowie gegebenenfalls auch in Z-Richtung, d. h. in Fahrzeughochrichtung, senkrecht auf X-Richtung und Y-Richtung nach oben, ermittelt mittels des Beschleunigungssensors des Fahrzeugs 1, im hier beschriebenen Ausführungsbeispiel mittels des Beschleunigungssensors des Airbagsteuergeräts des Fahrzeugs 1,
• - die Kalibrierwerte α_x,kalib, β_y,kalib, γ_z,kalib in X-Richtung, Y-Richtung und Z-Richtung des Steuergeräts des elektronischen Stabilitätsprogramms, insbesondere eines Sensors dieses Steuergeräts, vom Fahrwerkstand,
• - Kalibrierwerte z_vl,kalib, z_vr,kalib, z_hl,_kalib, z_hr,kalib in Z-Richtung des Fahrzeugniveaus vom Fahrwerkstand, zugeordnet zum jeweiligen Fahrzeugrad vorn links vi, vorn rechts vr, hinten links hl und hinten rechts hr,
• - Einzeldruckwerte jedes Reifens des Fahrzeugs 1,
• - Solldruckwerte jedes Reifens des Fahrzeugs 1,
• - ein Radstand x_Radstand und eine Spurbreite y_Spur des Fahrzeugs 1,
• - aktuelle radindividuelle Niveauwerte z_vl, z_vr, z_hl, z_hr in Z-Richtung des jeweiligen Fahrzeugrads vorn links vi, vorn rechts vr, hinten links hl und hinten rechts hr,
• - Niveaugrenzwerte z_min,z_max,
• - ein Grenzwert für eine zusätzliche Beschleunigung A_Grenz,
• - ein Steigungsverlauf m und eine maximale Höhe z_{max,Hilfsmittel} des Nivellierhilfsmittels.
• Die Korrekturwinkel a_x,Korrekture β_y,Korrektur berechnen sich aus der Lage eines Sensorkoordinatensystems des Beschleunigungssensors, im hier beschriebenen Ausführungsbeispiel des Beschleunigungssensors des Airbagsteuergeräts, relativ zur Erdbeschleunigung. Dabei wird die rotatorische Verbautoleranz des Beschleunigungssensors im Fahrzeug 1 durch die Kalibrierwerte α_x,kalib, β_y,kalib des Steuergeräts des elektronischen Stabilitätsprogramms vom Fahrwerkstand korrigiert: $${\alpha }_{x,Korrektur}=\text{arctan}\left(\frac{A_x}{\mathrm{9,81}\frac{m}{s^2}}\right)+{\alpha }_{x,kalib}$$

  

  $${\beta }_{y,Korrektur}=\text{arctan}\left(\frac{A_y}{\mathrm{9,81}\frac{m}{s^2}}\right)+{\beta }_{y,kalib}$$

  
• Vorteilhafterweise wird zusätzlich geprüft, ob eine zusätzliche Beschleunigung A_zusätzlich, d. h. zusätzlich zur Erdbeschleunigung von $\mathrm{9,81}\frac{m}{s^2},$

  

  vorliegt. Hierzu wird zunächst eine Gesamtbeschleunigung A_gesamt ermittelt und von dieser Gesamtbeschleunigung die Erdbeschleunigung abgezogen: $$A_{gesamt}=\sqrt{\left(A_x^2+A_y^2+A_z^2\right)}$$

  

  $$A_{gesamt}-\mathrm{9,81}\frac{m}{s^2}=A_{zus\ddot{a}tzlich}$$

  
• Die zusätzliche Beschleunigung A_zusätzlich wird durch innere oder äußere Einflüsse, wie beispielsweise einen Motorlauf eines Antriebsmotors des Fahrzeugs 1 oder eine Bewegung im und/oder am Fahrzeug 1, beeinflusst. Nur wenn die zusätzliche Beschleunigung A_zusätzlich zum Zeitpunkt der Messung im Rahmen der Messgenauigkeit kleiner als eine vorgegebene Grenzbeschleunigung A_Grenz ist oder maximal so groß ist wie diese vorgegebene Grenzbeschleunigung A_Grenz, sind die berechneten Korrekturwinkel α_x,Korrektur, β_y,Korrektur korrekt sowie die Ergebnisse valide: $$A_{zus\ddot{a}tzlich}\le A_{Grenz}$$

  
• Mit den auf die oben beschriebene Weise ermittelten Korrekturwinkeln α_x,Korrektur, β_y,Korrektur werden Korrekturhöhen Δz_α, Δz_β für die Nivellierung des Fahrzeugs 1 bestimmt. $$\mathrm{\Delta }{z}_{\alpha }=\frac{y_{Spur}\ast \text{tan}\left({\alpha }_{x,Korrektur}\right)}{2}$$

  

  $$\mathrm{\Delta }{z}_{\beta }=\frac{x_{Radstand}\ast \text{tan}\left({\beta }_{y,Korrektur}\right)}{2}$$

  
• Für die Berechnung der radindividuellen Korrekturhöhen müssen Fahrzeuge 1 mit aktivem Fahrwerk mit zwei aktiv niveauregelbaren Achsen, mit nur einer aktiv niveauregelbaren Achse und ohne aktives Fahrwerk, d. h. ohne aktiv niveauregelbare Achsen, für die Niveauänderung unterschieden werden. Die Berechnung der Korrekturhöhen aus den Korrekturwinkeln ist dabei immer gleich. Es unterscheidet sich nur, wie diese Korrekturhöhen erreicht werden, also ob mit einer oder zwei aktiven Achsen oder ohne aktive Achsen.
• Für die Berechnung der Korrekturhöhen wird von bestehenden Niveauwerten, d. h. von aktuell vorliegenden Niveauhöhen, ausgegangen.
• Für die Nivellierung mit zwei aktiven Achsen gilt für die Korrekturhöhen z_vl,Korrektur, Z_{vr,Korrektur,} z_hl,Korrektur, z_hr,Korrektur des jeweiligen Fahrzeugrads vorn links vi, vorn rechts vr, hinten links hl und hinten rechts hr unter Verwendung der aktuellen radindividuellen Niveauwerte z_vl, z_vr, z_hl, z_hr in Z-Richtung des jeweiligen Fahrzeugrads vorn links vi, vorn rechts vr, hinten links hl und hinten rechts hr: $$z_{vl,Korrektur}=z_{vl}+\mathrm{\Delta }{z}_{\alpha }+\mathrm{\Delta }{z}_{\beta }$$

  

  $$z_{vr,Korrektur}=z_{vr}\mathrm{-\Delta }{z}_{\alpha }+\mathrm{\Delta }{z}_{\beta }$$

  

  $$z_{hl,Korrektur}=z_{hl}+\mathrm{\Delta }{z}_{\alpha }-\mathrm{\Delta }{z}_{\beta }$$

  

  $$z_{hr,Korrektur}=z_{hr}-\mathrm{\Delta }{z}_{\alpha }-\mathrm{\Delta }{z}_{\beta }$$

  
• Diese Korrekturhöhen müssen innerhalb radindividueller Verfahrwege sein, d. h. innerhalb der Niveaugrenzwerte z_min,z_max um eine Nivellierung ohne zusätzliche Nivellierhilfsmittel zu ermöglichen. Dafür müssen die Korrekturhöhen radindividuell geprüft werden: $$z_{min}\le z_{vl,Korrektur}\le z_{max}$$

  

  $$z_{min}\le z_{vr,Korrektur}\le z_{max}$$

  

  $$z_{min}\le z_{hl,Korrektur}\le z_{max}$$

  

  $$z_{min}\le z_{hr,Korrektur}\le z_{max}$$

  
• Ist dies der Fall, wird die Nivellierung anschließend automatisiert mittels des aktiven Fahrwerks vorgenommen, d. h. durch dessen entsprechende Steuerung und/oder Regelung. Liegen Korrekturwerte außerhalb der möglichen Verfahrwege, heißt dies jedoch noch nicht, dass es nicht möglich ist die Korrektur ohne Hilfsmittel vorzunehmen. In diesem Fall muss die Differenz Δz des größten und kleinsten Korrekturwerts Δz_max, Δz_min ermittelt werden: $$\begin{array}{c}\mathrm{\Delta }{z}_{max}=\text{max}(\left(z_{vl,Korrektur}-z_{max}\right),\left(z_{vr,Korrektur}-z_{max}\right),(z_{hl,Korrektur}\\ -z_{max}),\left(z_{hr,Korrektur}-z_{max}\right))\end{array}$$

  

  $$\begin{array}{c}\mathrm{\Delta }{z}_{min}=min(\left(z_{vl,Korrektur}-z_{min}\right),\left(z_{vr,Korrektur}-z_{min}\right),(z_{hl,Korrektur}\\ -z_{min}),\left(z_{hr,Korrektur}-z_{min}\right))\end{array}$$

  

  $$\mathrm{\Delta }z=\text{abs}\left(\mathrm{\Delta }{z}_{max}-\mathrm{\Delta }{z}_{min}\right)\le z_{max}-z_{min}$$

  
• Ist die Differenz zwischen größtem und kleinstem Korrekturwert größer als der maximale Verfahrweg oder sind nicht beide Achsen aktiv einstellbar, ist kein vollständig automatisierter Ausgleich möglich. Es kann in diesem Fall entweder der maximal mögliche automatisierte Ausgleich gewählt werden oder durch zusätzliche Nivellierhilfsmittel eine vollständige Nivellierung durchgeführt werden.
• Im letzteren Fall werden alle Korrekturhöhen um die Differenz zwischen Niveaumittenlage und dem geringsten Korrekturwert erhöht, weil es in der Regel einfacher ist, ein Niveau zu erhöhen als zu verringern. Um anschließend eine automatisierte Feinausrichtung sicherzustellen, wird dafür die mittlere Höhe z_Mitte verwendet. $$z_{Mitte}=\frac{z_{max}+z_{min}}{2}$$

  

  $$z_{Korrektur\_neu}=z_{Korrektur}+\left(z_{Mitte}-z_{min}\right)$$

  

  $$z_{Korrektur\_neu}>z_{max}$$

  
• Abschließend wird eine Nivellierung mit Nivellierhilfsmitteln an allen Rädern vorgeschlagen, an denen die Korrekturhöhe größer ist als der obere Niveaugrenzwert. Hierbei kann die manuelle Nivellierung durch Kenntnis der maximalen Höhe sowie des Steigungsverlaufs des Nivellierhilfsmittels vereinfacht werden: $$z_{Korrektur,Hilfsmittel}=z_{Korrektur\_neu}-z_{Mitte}$$

  
• Dabei wird auch hier eine Nivellierung auf das mittlere Niveau angestrebt. Um möglichst einfach das Zielniveau zu treffen, wird dazu der radindividuell benötigte Abstand des Nivellierhilfsmittels in Form eines Keils vor den Rädern wie folgt berechnet. $$x_{Rad-Hilfsmittel}=\frac{z_{Korrektur,Hilfsmittel}}{m}$$

  
• Wurde das Niveau mit den Nivellierhilfsmitteln korrekt nivelliert, wird die Feinausrichtung automatisiert wie zunächst beschrieben angefahren.
• Weist das Fahrzeug 1 kein aktives Fahrwerk auf, d. h. muss die Nivellierung mit passiven Achsen durchgeführt werden, wird analog zur Nivellierung mit zwei aktiven Achsen verfahren, mit dem Unterschied, dass keine automatisierte Nivellierung erfolgt, sondern diese ausschließlich manuell mit den Nivellierhilfsmitteln durchgeführt wird.
• Weist das Fahrzeug 1 ein aktives Fahrwerk mit nur einer aktiven Achse auf, dann muss ein eigenes Berechnungsverfahren für die Nivellierung angewandt werden. Hierbei wird die nicht aktiv einstellbare Achse als quasistatisch angenommen und die aktive Achse soweit möglich zum Ausgleich herangezogen. Dabei kann nur der Nickwinkel vollständig nivelliert werden, der Rollwinkel muss analog zum Verfahren ohne aktive Achsen erfolgen. Aus diesem Grund wird im Folgenden nur der Nickwinkel einbezogen.
• Für die Bestimmung der Korrekturhöhen muss die Korrekturhöhe z_Korrektur für jedes Rad vorliegen. Dabei wird die Ist-Lage der passiven Achse als Soll-Lage der passiven Achse definiert. Dann wird die Winkeldifferenz, sofern möglich, als Drehung der aktiven Achse um die passive Achse ausgeglichen. Bei den folgenden Formeln wird davon ausgegangen, dass die Hinterachse die aktive Achse ist. Die Korrekturhöhen für die Räder hinten links hl und hinten rechts hr sind dann: $$z_{aktiv,h,l,Korrektur}=z_{hl}-2\ast \mathrm{\Delta }{z}_{\beta }$$

  

  $$z_{aktiv,h,r,Korrektur}=z_{hr}-2\ast \mathrm{\Delta }{z}_{\beta }$$

  
• Bei einer Korrekturhöhe außerhalb der Niveaugrenzwerte und für die Nivellierung des Rollwinkels kann anschließend wie im vorigen Abschnitt beschrieben mit manuellen Nivellierhilfsmitteln fortgefahren werden.
• Des Weiteren ist eine Überprüfung des Kalibrierstatus der Fahrzeugnivellierung möglich. Hierfür ist es zunächst wichtig, dass der Reifendruck jedes Reifens dem Solldruck entspricht.
• Durch den Vergleich der Kalibrierwerte des Sensors des Steuergeräts des elektronischen Stabilitätsprograms vom Fahrwerkstand (α_x,kalib,β_y,kalib,γ_z,kalib) mit den Kalibrierwerten des Fahrzeugniveaus vom Fahrwerkstand (z_vl,kalib,z_vr,kalib,z_vr,kalib,z_hl,kalib) können zugehörige Differenzwinkel als Initialkalibrierung wie folgt berechnet werden: $${\alpha }_{x,Niveau,kalib}=tan\left(\frac{\left(z_{vl,kalib}-z_{vr,kalib}\right)+\left(z_{hl,kalib}-z_{hr,kalib}\right)}{2}\right)$$

  

  $${\alpha }_{y,Niveau,kalib}=tan\left(\frac{\left(z_{vl,kalib}-z_{hl,kalib}\right)+\left(z_{vr,kalib}-z_{hr,kalib}\right)}{2}\right)$$

  

  $${\alpha }_{x,Initial}={\alpha }_{x,Niveau,kalib}-{\alpha }_{x,kalib}$$

  

  $${\alpha }_{y,Initial}={\alpha }_{y,Niveau,kalib}-{\alpha }_{y,kalib}$$

  
• Durch die Differenzwinkel der Initialkalibrierung kann sowohl die Genauigkeit der bestehenden Kalibrierung geprüft als auch die Niveaukennlinie ermittelt und gegebenenfalls eine Kalibrierung des Beschleunigungssensors, im hier beschriebenen Ausführungsbeispiel des Beschleunigungssensors des Airbagsteuergeräts, bzw. der Niveausensoren ohne zusätzliche Hardware durchgeführt werden. Dies ist dadurch möglich, dass in unterschiedlichen Niveaulagen die Differenzwerte des Beschleunigungssensors, in diesem Ausführungsbeispiel des Beschleunigungssensors des Airbagsteuergeräts, und der Niveausensoren mit den Differenzwinkeln der letzten gültigen Kalibrierung verglichen werden. Durch gezieltes Verfahren der Niveaus kann die Kennlinie der Niveausensoren durch die Verrechnung mehrerer Messpunkte verbessert werden. Weiter kann dieser Zusammenhang für eine erneute Kalibrierung im Aftersales genutzt werden. Dies läuft im Idealfall so ab, dass jeweils eine Seite oder Achse des Fahrzeugs 1 ihr Niveau hält, während die jeweils gegenüberliegende Seite oder Achse ihren Niveauregelbereich durchfährt. Dabei wird der Nick- oder Rollwinkel gezielt verändert. Durch die Kenntnis einer Niveauhöhe und den Differenzwinkeln des Beschleunigungssensors, im diesem Ausführungsbeispiel des Beschleunigungssensors des Airbagsteuergeräts, ist es wie folgt am Beispiel einer Niveaukalibrierung mit bekannter Höhe vorne links v_l möglich, die restlichen Niveauhöhen zu berechnen: $$\mathrm{\Delta }{z}_{\alpha }=y_{Spur}\ast \text{tan}\left({\alpha }_{x,Kalibrierung}\right)$$

  

  $$\mathrm{\Delta }{z}_{\beta }=x_{Radstand}\ast \text{tan}\left({\beta }_{y,Kalibrierung}\right)$$

  

  $$z_{vr,Kalibrierung\_neu}=z_{vl}-\mathrm{\Delta }{z}_{\alpha }+\mathrm{\Delta }{z}_{\beta }$$

  

  $$z_{hl,Kalibrierung\_neu}=z_{vl}+\mathrm{\Delta }{z}_{\alpha }-\mathrm{\Delta }{z}_{\beta }$$

  

  $$z_{hr,Kalibrierung\_neu}=z_{vl}-\mathrm{\Delta }{z}_{\alpha }-\mathrm{\Delta }{z}_{\beta }$$

  
• Um lokale Unebenheiten und dadurch entstehende Ungenauigkeiten durch Veränderung des Reifenradius bei der Überprüfung ausgleichen zu können, wird das Verfahren zweimal am gleichen Ort mit um 180° in Z-Richtung gedrehtem Fahrzeug 1 durchgeführt und die Einzelergebnisse zu einem Gesamtergebnis gemittelt.
• Das beschriebene Verfahren ermöglicht eine genaue, sichere, schnelle und einfache Bestimmung des Fahrzeugniveaus sowie einer Nivellierung in Verbindung mit einem minimalen Einsatz von Nivellierhilfsmitteln durch die Nutzung fahrzeugeigener Sensorik und gegebenenfalls auch Aktorik. Es ermöglicht einen Schutz vor unbeabsichtigtem Überfahren oder Vergessen von zusätzlichen Nivellierhilfsmitteln zur Nivellierung. Mit einem Aktivfahrwerk ist in Verbindung mit dem Verfahren auch eine automatisierte Nivellierung des Fahrzeugs 1 ohne die Verwendung zusätzlicher Nivellierhilfsmittel durch die fahrzeugeigene Aktorik möglich. Im Fall nur einer aktiven Achse oder bei zu großen Niveaudifferenzen ist mit dem Verfahren auch eine teilautomatisierte und damit vereinfachte Nivellierung möglich.
• Zusätzlich kann das Verfahren für die Suche nach einem möglichst ebenen Platz genutzt werden und anzeigen, ob der aktuelle Standort für eine automatische oder manuelle Nivellierung geeignet ist. Zudem kann anhand des Fahrzeugwinkels vor ungleichmäßiger Beladung gewarnt werden, um die Fahreigenschaften zu verbessern.
• Außerdem kann das Verfahren genutzt werden, um ein dekalibriertes Fahrwerk oder ein dekalibriertes Airbagsteuergerät zu erkennen, welches die Fahreigenschaften des Fahrzeugs 1 negativ beeinflussen kann.
• Des Weiteren kann das Verfahren dazu genutzt werden, die Niveaukennlinie zu ermitteln und beispielsweise im Aftersales, um eine Kalibrierung von Niveausensoren oder des Airbagsteuergeräts ohne die Verwendung zusätzlicher Hilfsmittel bzw. bei keiner gültigen Kalibrierung eines Niveausensors zum Airbagsteuergerät die restliche Kalibrierung mit nur einem Niveaumessvorgang zu ermöglichen und damit den Arbeitsaufwand im Servicebereich reduzieren.
• Wie bereits erwähnt, kann das Verfahren beispielsweise zur horizontalen Ausrichtung des als Wohnmobil ausgebildeten Fahrzeugs 1 verwendet werden. Soll beispielsweise das Fahrzeug 1 auf einem Campingplatz abgestellt werden, bei dem eine zugewiesene Parzelle einen unebenen Untergrund aufweist, dann zeigt das Fahrzeug 1 nach der Aktivierung eines das Verfahren durchführenden Systems beispielsweise zunächst den ebensten Parkplatz auf dieser Parzelle an. Die übrige Unebenheit wird im Anschluss automatisiert durch das aktive Fahrwerk, beispielsweise Luftfahrwerk, des Fahrzeugs 1 ausgeglichen, wodurch auf die Nutzung von Nivellierhilfsmitteln vollständig verzichtet werden kann. Vor der Weiterfahrt fährt das aktive Fahrwerk des Fahrzeugs 1 wieder in den fahrfertigen Zustand. Durch die automatisierte Nivellierung spart der Fahrer Zeit und Aufwand der Nivellierung.
• In einem anderen Beispiel befindet sich das Fahrzeug 1 beispielsweise im Service, weil ein Niveausensor getauscht werden muss. Nach dem Sensortausch kann mit Hilfe des entwickelten Verfahrens das Niveau automatisiert kalibriert und die Sensorkennlinie über den gesamten Niveaubereich ermittelt werden. Durch das Verfahren benötigt der Servicemitarbeiter kein Hilfsmittel zur Kalibrierung und weniger Zeit für die durchzuführende Arbeit. Der Kunde hat damit weniger Nutzungsausfall aufgrund der Servicezeit.
• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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• Zitierte Patentliteratur
• DE 4136572 C2 [0002]

Claims (1)

1. Verfahren zur horizontalen Ausrichtung eines stehenden Fahrzeugs (1), wobei eine Abweichung von der horizontalen Ausrichtung mittels einer Sensorik des Fahrzeugs (1) ermittelt wird und eine Nivellierung bis zum Erreichen der horizontalen Ausrichtung durchgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass - mittels eines Beschleunigungssensors des Fahrzeugs (1) Beschleunigungswerte in Fahrzeuglängsrichtung und Fahrzeugquerrichtung ermittelt werden, - mittels der ermittelten Beschleunigungswerte und Kalibrierwerten eines Nickwinkels und Rollwinkels einer auf einem Fahrwerkstand durchgeführten Initialkalibrierung eines Steuergeräts eines elektronischen Stabilitätsprogramms des Fahrzeugs (1) Korrekturwinkel in Fahrzeuglängsrichtung und Fahrzeugquerrichtung zu einem ebenen Untergrund ermittelt werden, die zur horizontalen Ausrichtung des Fahrzeugs (1) ausgeglichen werden müssen, und - zur horizontalen Ausrichtung des Fahrzeugs (1) anhand der ermittelten Korrekturwinkel ein aktives Fahrwerk des Fahrzeugs (1) zur automatischen Nivellierung gesteuert und/oder geregelt wird und/oder Anweisungen zur Durchführung einer manuellen Nivellierung mittels Nivellierhilfsmitteln gegeben werden.

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