DE10256895B4

DE10256895B4 - Verfahren und Vorrichtung zur Niveauregelung eines Kraftfahrzeuges

Info

Publication number: DE10256895B4
Application number: DE10256895A
Authority: DE
Inventors: Dipl.-Ing. Cayzeele Patricio van; Dipl.-Ing. Fischer Martin; Dipl.-Ing. Fischer Norbert
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2001-12-13
Filing date: 2002-11-29
Publication date: 2013-07-18
Anticipated expiration: 2022-11-30
Also published as: US7063333B2; DE10256895A1; US20030139861A1

Abstract

Vorrichtung zur Niveauregelung eines Kraftfahrzeuges, umfassend Stellorgane zur Anpassung der Niveaulage des Kraftfahrzeuges, mindestens ein Steuergerät zur Ansteuerung der Stellorgane, mindestens eine Sensorik zur Erfassung der Ist-Niveaulage des Kraftfahrzeuges und eine Einrichtung zur Einstellung einer Soll-Niveaulage des Kraftfahrzeuges, dadurch gekennzeichnet, dass eine eingestellte Soll-Niveaulage fixierbar ist, zu der Soll-Niveaulage eine fahrdynamische Grenzgeschwindigkeit Vgrenz zuordenbar ist und diese Grenzgeschwindigkeit nicht überschreitbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Niveauregelung eines Kraftfahrzeuges gemäß dem Oberbegriff der Patentansprüche 1 und 7.
Moderne Kraftfahrzeuge und insbesondere Geländefahrzeuge sind mit automatischen Niveauregelungen ausgebildet, um beispielsweise durch Straßen- oder Geländeunebenheiten hervorgerufene Niveauunterschiede auszugleichen. Hierzu umfasst die Niveauregelung Stellorgane zur Anpassung der Niveaulage eines Kraftfahrzeuges, die beispielsweise als Luftfedern ausgebildet und von einem Kompressor angesteuert werden. Des weiteren umfasst die Niveauregelung Neigungs- und/oder Abstandssensoren zur Erfassung des Abstandes zum Fahrbahnuntergrund. Die Daten dieser Sensorik werden von einem Steuergerät ausgewertet und der Kompressor derart angesteuert, dass dieser die Luftfedern ansteuert, dass eine als Sollwert eingestellte Niveaulage eingeregelt wird. Bei höheren Niveaulagen stellt sich das Problem, dass der Schwerpunkt des Kraftfahrzeuges nach oben verschoben wird. Dies wiederum führt bei höheren Kraftfahrzeuggeschwindigkeiten zu einem Stabilitätsproblem, so dass die Gefahr des Umkippens des Kraftfahrzeuges besteht. Zur Vermeidung dieses Problems erfasst bei der EP 1 162 092 A2 die automatische Niveauregelung die Kraftfahrzeuggeschwindigkeit und regelt bei Überschreitung einer Grenzgeschwindigkeit automatisch in ein tieferes Niveau, um wieder eine ausreichende Stabilität zu erreichen.
Nachteilig an den bekannten automatischen Niveauregelungen ist, dass die Kompressoren häufig unnötig stark beansprucht werden, was die Lebensdauer der Kompressoren bzw. allgemein der Ansteuerorgane der Stellorgane verringert und eine unnötige Geräuschbelästigung für den Fahrer darstellt.
Aus der gattungsbildenden DE 41 20 824 C1 ist ein pneumatisches Schaltventil für Anlagen zum Heben und Senken des Fahrzeugaufbaus von luftgefederten Fahrzeugen bekannt, mit einer mindestens ein mechanisches Bedienungselement aufweisenden Steuereinrichtung für die Stellungen Heben, Senken, Fahrt und Stopp, bei dem in einem Gehäuse für mindestens einen Luftfederkreis ein Einlassventil, ein Auslassventil und ein Sperrventil für eine von einem Niveauregelventil herangeführte Leitung vorgesehen sind und eine Federanordnung zum Rückführen des Bedienungselementes nach dem Loslassen in eine dem geschlossenen Einlassventil und dem geschlossenen Auslassventil entsprechende Stellung (Stopp) vorgesehen ist, wobei durch Beaufschlagung eines Steuerkolbens mit Druckluft das Schaltventil in die Stellung Fahrt überführbar ist. Dabei wird als Stand der Technik in der Druckschrift weiter beschrieben, dass es bekannt ist, für einen Container-Betrieb das Fahrzeug zu heben oder zu senken, wobei in diesen Einstellungen die Niveauregelung deaktiviert ist. Vergisst dann der Fahrer nach dem Container-Betrieb die Umsteuerung des Steuerventils, so bleibt die Niveauregelung bei einer nachfolgenden Fahrt deaktiviert.
Der Erfindung liegt daher das technische Problem zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur automatischen Niveauregelung eines Kraftfahrzeuges zu schaffen, mittels derer die Ansteuerorgane der Steilorgane weniger stark beansprucht werden.
Die Lösung des technischen Problems ergibt sich durch die Gegenstände mit den Merkmalen der Patentansprüche 1 und 7. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Hierzu ist eine eingestellte Soll-Niveaulage fixierbar, wobei der fixierten Soll-Niveaulage eine fahrdynamische Grenzgeschwindigkeit V_grenz zugeordnet wird, die nicht überschreitbar ist. Somit wird in den Grenzbereichen der Fahrdynamik nicht die Niveaulage, sondern die Geschwindigkeit abgeregelt, wobei der Fahrer jedoch stets die volle vorgewählte Bodenfreiheit zur Verfügung hat. Dieses fixieren bzw. „locken” führt dabei zu einer erheblichen geringeren Beanspruchung der Ansteuerorgane und einem höheren Gesamtkomfort. Dies soll explarisch anhand einer Vergleichssituationen mit dem Stand der Technik erläutert werden. Überschreitet der Fahrer beim Stand der Technik kurzzeitig die Grenzgeschwindigkeit, so wird die Niveaulage automatisch heruntergeregelt. Benötigt dieser aber nachfolgend wieder die vorab eingestellte Bodenfreiheit, so muss dieser warten, bis die Niveauregelung wieder die vorab eingestellte Niveaulage erreicht hat, was automatisch oder manuell erfolgen kann. Dieses Warten ist störend und das Ansteuerorgan wird belastet. Da erfindungsgemäß die Grenzgeschwindigkeit nicht überschritten werden kann, gibt es keine kritische Fahrzeugdynamik und es muss nicht nachgeregelt werden.
Zusätzlich kann die Vorrichtung einen Modus aufweisen, wo eine eingestellte Soll-Niveaulage eingeregelt und fixiert wird und nach der Fixierung die Niveauregelung deaktiviert wird. Eine Situation, wo sich diese Alternative positiv bemerkbar macht, ist beispielsweise das Durchfahren eines wechselseitigen Welle-Tal-Abschnittes. Bei Fahrten im Gelände oder einer unebenen Fahrbahn versucht eine automatische Niveauregelung ständig die Standhöhenunterschiede an den einzelnen Rädern auszugleichen. Bei wechselnder Einfederung der Räder beim Durchfahren eines wechselseitigen Welle-Tal-Abschnittes kommt es durch das Ausregeln dazu, dass von einem Moment auf den nächsten die Standhöhenunterschiede genau entgegengesetzt zu den Anforderungen sind, d. h. eine gerade ausgeregelte Bodenfreiheit an einem Rad wird im nächsten Moment an diesem zu niedrig sein. Die Niveauregelung ist also unsinnig und führt ausschließlich zu einer starken Belastung der Ansteuerorgane. Erfindungsgemäß bleibt das Fahrzeug nach einem initialem Einregelvorgang in einem bestimmten Niveau, so dass sich der Fahrer auf eine entsprechende Bodenfreiheit einstellen kann, die sich nicht mehr durch zwischenzeitliche Regelvorgänge ändert. Das Fahrzeug verhält sich somit auf Knopfdruck wie ein Fahrzeug mit ungeregeltem Fahrwerk. Zum Teil ununterbrochene Regelvorgänge des Systems, die im Gelände keinen Vorteil bringen, werden somit vermieden, die ansonsten zu einer Überhitzung der Ansteuerorgane mit automatischer Abschaltung führen. Unter Einregelung der Soll-Niveaulage wird dabei auch ein Vorgang verstanden, wo eine Ist-Niveaulage als Soll-Niveaulage übernommen wird. Dabei kann auch bei dieser Alternative der eingestellten und fixierten Soll-Niveaulage eine Grenzgeschwindigkeit zugeordnet werden. Selbstverständlich kann die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Niveauregelung auch die aus dem Stand der Technik bekannte fahrdynamische Anpassung der Ist-Niueaulage an die Ist-Geschwindigkeit aufweisen, so dass zwischen den drei Betriebsarten

a) fahrdynamische Anpassung der Ist-Niveaulage an die Ist-Geschwindigkeit,
b) fahrdynamische Grenzgeschwindigkeit mit aktiver Niveauregelung auf eine fixierte Soll-Niveaulage oder
c) fixieren einer eingestellten und eingeregelten Soll-Niveaulage mit deaktivierter Niveauregelung

In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Stellorgane als Luftfedern und die Ansteuerorgane als Kompressor ausgebildet.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform erfolgt die Begrenzung der Geschwindigkeit durch ein Motorsteuergerät und/oder ein elektrisches Stabilitätsprogramm, da dort die Geschwindigkeit sehr leicht begrenzt werden kann bzw. die Grenzgeschwindigkeiten für die Niveaulagen bereits verbunden sind.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird dem Fahrer die Grenzgeschwindigkeit angezeigt, die dieser nicht überschreiten kann, so dass sich dieser darauf einstellen und sein Fahrverhalten entsprechend anpassen kann.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Die Fig. zeigen:
1 ein schematisches Blockschaltbild einer Vorrichtung zur automatischen Niveauregelung und
2 eine beispielhafte Anzeige einer eingestellten Niveaulage.
Die Vorrichtung zur automatischen Niveauregelung umfasst eine Ein- und Ausgabeeinheit 1, ein Steuergerät 2, einen Kompressor 3, ein Motorsteuergerät 4, den Fahrzeugrädern 5, 6 zugeordnete Luftfedern 7, 8 und den Fahrzeugrädern 5, 6 zugeordnete Lagesensoren 9, 10.
Über die Ein- und Ausgabeeinheit 1 kann der Fahrer eine gewünschte Soll-Niveaulage einstellen und gegebenenfalls fixieren, was später noch näher erläutert wird. Des weiteren kann sich der Fahrer die eingestellte Niveaulage anzeigen lassen. Über die Ein- und Ausgabeeinheit 1 wird die eingestellte Soll-Niveaulage an das Steuergerät 2 übermittelt. Das Steuergerät 2 ermittelt aus den Daten der Lagesensoren 9, 10 die Ist-Niveaulage und steuert entsprechend den Kompressor 3 an, der die Luftfedern 7, 8 entsprechend aufbläst bzw. veranlasst abzublasen, so dass die gewünschte Soll-Niveaulage erreicht wird. Um nun dem Fahrer die Möglichkeit zu geben, den Kompressor 3 weniger stark zu belasten bzw. sich situativ auf eine bestimmten Bodenabstand zu verlassen, kann dieser eine gewählte Soll-Niveaulage fixieren bzw. locken.
In der 2 ist eine beispielhafte Darstellung zur Anzeige der eingestellten Soll-Niveaulage dargestellt, wobei die Anzeigeeinheit als Touch-Screen ausgebildet sein kann und so gleichzeitig als Eingabeeinheit dienen kann.
Die Anzeige umfasst zwei Piktogramme eines Kraftfahrzeuges, wobei dem oberen Piktogramm 11 ein Pfeil nach oben und dem unteren Piktogramm 12 ein Pfeil nach unten zugeordnet ist. Zwischen den beiden Piktogrammen 11, 12 sind Felder 13–17 zugeordnet, die unterschiedliche Niveaulagen symbolisieren. Dabei symbolisiert das Feld 13 die Niveaulage „Offroad”, Feld 14 die Niveaulage „Hoch”, Feld 15 die Niveaulage „Normal”, Feld 16 die Niveaulage „Tief” und Feld 17 die Niveaulage „Beladen”, wobei die jeweils eingestellte Niveaulage optisch hervorgehoben ist. Durch die Anordnung zwischen den beiden Piktogrammen 11, 12 hat somit der Fahrer auch visuell einen guten Überblick über die eingestellte Niveaulage. Neben den Feldern 13 und 14 sind weitere Felder 18, 19 angeordnet. Diese Felder 18, 19 symbolisieren, ob die jeweilige Niveaulage „Offroad” bzw. „Hoch” gelockt ist.
Wird die Soll-Niveaulage „Hoch” eingestellt, so kann eine fahrdynamische Anpassung der Ist-Niveaulage an die Ist-Geschwindigkeit erfolgen. Sollte also die eingestellte Niveaulage bei der Ist-Geschwindigkeit zu Instabilitäten führen, so wird die Ist-Niveaulage heruntergeregelt.
Wird nun beispielsweise die Soll-Niveaulage „Hoch” gelockt, so wird entsprechend Feld 19 optisch hervorgehoben. Des weiteren wird dieser Steuerbefehl an das Steuergerät 2 und von dort an das Motorsteuergerät 4 oder direkt an das Motorsteuergerät 4 übertragen. Aufgrund dieses Steuerbefehls regelt das Motorsteuergerät 4 die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges auf eine fahrdynamische Grenzgeschwindigkeit V_grenz ab, bei der das Kraftfahrzeug bei der gewählten Niveaulage noch stabil ist. Da somit die fahrdynamische Grenzgeschwindigkeit nicht überschritten werden kann, muss die Niveaulage auch nicht aus fahrdynamischen Gründen angepasst werden, was den Kompressor 3 belasten würde.
Bei der Niveaulage „Offroad” kann eine bestimmte Niveaulage, die der Fahrer eingestellt hat, gelockt werden. Das Kraftfahrzeug bleibt nach einem initialen Einregelvorgang in der bestimmten Niveaulage, so dass sich der Fahrer auf die entsprechende Bodenfreiheit einstellen kann, die sich nicht mehr durch zwischenzeitliche Regelvorgänge ändert. Das Kraftfahrzeug verhält sich also wie ein Fahrzeug mit ungeregeltem Fahrwerk. Dabei kann der gelockten Niveaulage ebenfalls eine Grenzgeschwindigkeit zugeordnet werden, wobei dies im Regelfall jedoch nicht notwendig ist. Des weiteren muss dann die Grenzgeschwindigkeit zu der gewählten Niveaulage „Offroad” nicht gleich der Grenzgeschwindigkeit bei der gelockten Niveaulage ”Hoch” sein.

Claims

Vorrichtung zur Niveauregelung eines Kraftfahrzeuges, umfassend Stellorgane zur Anpassung der Niveaulage des Kraftfahrzeuges, mindestens ein Steuergerät zur Ansteuerung der Stellorgane, mindestens eine Sensorik zur Erfassung der Ist-Niveaulage des Kraftfahrzeuges und eine Einrichtung zur Einstellung einer Soll-Niveaulage des Kraftfahrzeuges, dadurch gekennzeichnet, dass eine eingestellte Soll-Niveaulage fixierbar ist, zu der Soll-Niveaulage eine fahrdynamische Grenzgeschwindigkeit V_grenz zuordenbar ist und diese Grenzgeschwindigkeit nicht überschreitbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in einem weiteren Modus eine eingestellte Soll-Niveaulage einregelbar und fixierbar ist, wobei nach der Fixierung die Niveauregelung deaktiviert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellorgane als Luftfedern (7; 8) ausgebildet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass den Luftfedern (7; 8) ein Kompressor (3) zugeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Begrenzung auf die Grenzgeschwindigkeit durch ein Motorsteuergerät (4) und/oder ein elektrisches Stabilitätsprogramm erfolgt.
Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Grenzgeschwindigkeit für die eingestellte Soll-Niveaulage auf einer Anzeigeeinheit darstellbar ist.
Verfahren zur Niveauregelung eines Kraftfahrzeuges, mit Stellorganen zur Anpassung der Niveaulage des Kraftfahrzeuges, mindestens einem Steuergerät zur Ansteuerung der Stellorgane, mindestens einer Sensorik zur Erfassung der Ist-Niveaulage des Kraftfahrzeuges und einer Einrichtung zur Einstellung einer Soll-Niveaulage des Kraftfahrzeuges, dadurch gekennzeichnet, dass eine gewünschte Soll-Niveaulage mittels der Einrichtung zur Einstellung eingegeben und fixiert wird, zu der fixierten Soll-Niveaulage eine Grenzgeschwindigkeit V_grenz ermittelt wird und der Motor des Kraftfahrzeuges unter die Grenzgeschwindigkeit V_grenz heruntergeregelt wird.