DE19526077C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Kalibrieren der Fahrzeughöhe eines Fahrzeuges - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Kalibrieren einer Niveau­ regeleinrichtung innerhalb vorgewählter Toleranzgrenzen ei­ ner vorgegebenen Fahrzeughöhe.

Die Fahrzeughöhe eines Fahrzeugs, das mit einer elektronisch gesteuerten Aufhängung ausgerüstet ist, wird von einem Fahr­ zeughöhensensor überwacht, der zwischen einem Aufhängungs­ teil und dem Fahrzeugaufbau vorgesehen ist. Bei Fahrzeugen mit Lastaustarierungssystemen, Luft-, hydropneumatischen oder hydraulischen Aufhängungssystemen ist es notwendig, die Fahrzeughöhe des Fahrzeugs zu kennen, um zu bestimmen, ob eine Korrektur der Fahrzeughöhe notwendig ist. Beispielswei­ se kann in dem Fall, in welchem die Fahrzeughöhe unterhalb einer von einem Höhensensor vorgeschriebenen Grenze liegt, einer regelbaren Aufhängungseinheit der Befehl gegeben wer­ den, die Fahrzeughöhe zu erhöhen. Umgekehrt kann in dem Fall, daß die Fahrzeughöhe vorgeschriebene Grenzen über­ steigt, der regelbaren Aufhängungseinheit der Befehl gegeben werden, die Fahrzeughöhe zu senken.

Die gegenwärtige Herstellungstechnik sieht vor, daß die Be­ festigung des Höhensensors an dem Fahrzeug trendorientiert erfolgt (Trend Set), oder daß der Höhensensor an dem Fahr­ zeug während des Zusammenbaus angeordnet und justiert wird, und zwar unter Verwendung von Daten, die von einer kleinen Auswahl vorher gefertigter Fahrzeuge stammen. Alternativ kann eine Einrichtung zum Messen der Distanz zwischen den Sensorbefestigungsstellen bei einer bekannten Aufhängungspo­ sition und dem Fahrzeugaufbau verwendet werden, um zu versu­ chen, den Sensor genau zu positionieren. In beiden obigen Verfahren wird versucht, die natürlichen, herstellungsbe­ dingten Variationen des Fahrzeugs zu überwinden.

Jedoch sind diese beiden Verfahren ungenau und arbeitsauf­ wendig und führen zu Fahrzeugen, die in einer Richtung ge­ neigt sind, ein inkorrektes Verhalten zeigen, und Abgleich­ fehler wie beispielsweise Drift und Zug, aufweisen.

Aus der DE 39 19 040 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrich­ tung der eingangs genannten Art bekannt, bei dem bzw. bei der der Höhenstand anhand einer manuell vorgenommenen Mes­ sung (z. B. mittels eines Normmaßes oder eines Maßstabes) über einer Höhenstands-Regelanlage zugeordnete Einstellein­ richtungen justiert wird, bis der gewünschte Höhenstand er­ reicht ist. Der so eingestellte Höhenstand wird mittels der Höhenstands-Regelanlage zugeordneter Höhensensoren zur Mes­ sung einer Distanz zwischen Fahrzeugaufbau und Rad erfaßt und anschließend in einem elektronischen Steuergerät dauer­ haft gespeichert. Der so gespeicherte Höhenstand dient als Referenz für die Höhenstandsregelung. Der bei dem bekannten Verfahren bzw. der bekannten Vorrichtung erforderliche manu­ elle Meßvorgang verursacht einen erheblichen Aufwand bei der Produktion des Fahrzeugs. Weiterhin ist die Güte einer sol­ chen manuellen Messung im Rahmen der Fertigung eines Mas­ senprodukts unvorhersehbaren Schwankungen unterworfen.

Aus der EP 0 324 417 A2 ist ein Verfahren zum Einstellen ei­ ner Niveauregelvorrichtung für Kraftfahrzeuge sowie eine Ni­ veauregelvorrichtung bekannt, bei dem bzw. bei der das Kraftfahrzeug durch Anheben des gefederten Teils mit einer kraftfahrzeugunabhängigen Einrichtung auf eine Sollhöhe ge­ bracht wird. Eine der Niveauregelvorrichtung zugeordnete Hö­ henmeßeinrichtung erfaßt einen dieser Sollhöhe entsprechen­ den Sollhöhenmeßwert, der über einen Speicherschalter abge­ speichert wird. Bei diesem Verfahren bzw. dieser Vorrichtung wird jedoch die Fahrzeughöhe bezüglich des Bodens gemessen, was u. a. den Nachteil hat, daß eine korrekte Einstellung nur bei gleichem Druck aller Reifen des Kraftfahrzeuges erreich­ bar ist.

Eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Kalibrieren einer Ni­ veauregeleinrichtung ist in der US 52 674 66, die auf die Rechtsvorgängerin der Anmelderin der vorliegenden Erfindung übertragen wurde, beschrieben. Die Vorrichtung enthält eine Einrichtung, wie etwa einen Laser, zum Messen einer gegen­ wärtigen Fahrzeughöhe eines Fahrzeugs, eine zweite Einrich­ tung, wie etwa einen linearen Höhensensor, zum Messen der Distanz zwischen Fahrzeugaufbau und Rad und einen Prozessor zum Vergleichen der ersten und zweiten Signale und zum Be­ rechnen einer Abweichung zwischen diesen Signalen, welche in der Niveauregeleinrichtung gespeichert wird. Der Prozessor regelt ebenfalls das zweite Signal mit Hilfe der Abweichung, um eine Korrelation zwischen Fahrzeugaufbau und Rad und der gegenwärtigen Fahrzeughöhe des Fahrzeugs herzustellen. Mit dieser Kalibrierungsvorrichtung und bei diesem Kali­ brierungsverfahren wird jedoch die Fahrzeughöhe bezüglich des Bodens gemessen, und es werden mehrere Fehlerquellen nicht berücksichtigt, insbesondere Reifendruckänderungen, Starrkörper-Kreuzkupplung (rigid body cross-talk), und das Überfahren/Unterfahren der Soll-Fahrzeughöhe. Derartige Feh­ ler können zu einer inkorrekten Bestimmung der Fahrzeughöhe führen. Zusätzlich ist in der Vorrichtung gemäß dem Stand der Technik keine Einrichtung zum Zentrieren des Fahrzeugs bezüglich der ersten Meßeinrichtung, dem Laser, vorgesehen, was zu einer ungenauen Messung führt.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung für eine genauere Kalibrie­ rung einer Niveauregeleinrichtung zu schaffen, bei dem bzw. bei der die Fahrzeughöhe bezüglich eines Fahrzeugkoordi­ natensystems gemessen wird. Der Kalibriervorgang soll schnell, zuverlässig und kostengünstig durchführbar sein.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung gemäß Patentanspruch 1 bzw. 5 gelöst.

Zweckmäßige Ausgestaltungen des Verfahrens bzw. der Vorrich­ tung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die erste Distanz in dem Fahrzeugkoordinatensystem kann z. B. eine vertikale Distanz zwischen zwei Punkten auf einem Len­ ker sein, der das Chassis mit einem Radträger des Fahrzeugs verbindet. Eine zweite Distanz zwischen Fahrzeugaufbau und Rad wird mit Hilfe zweiter Meßeinrichtungen zum Erzeugen zweiter Signale, die die zweite Distanz darstellen, ge­ messen. Sowohl die erste als auch die zweite Meßeinrichtung sind mit einer Prozessoreinrichtung verbunden, die die er­ sten und zweiten Signale vergleicht und eine Abweichung zwi­ schen diesen berechnet. Die Prozessoreinrichtung erzeugt dritte Signale, die die Abweichung darstellen, und speichert sie in der Niveauregeleinrichtung. Die Prozessoreinrichtung gleicht das zweite Signal mit der Abweichung ab, um eine Korrelation zwischen dem zweiten Signal und der gegenwärti­ gen Fahrzeughöhe herzustellen.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung kann die Mes­ sung der ersten Distanz mit Hilfe eines Paars von Lasermeß­ geräten vorgenommen werden, die betrieben werden, um ein Paar von Lasersignalen zu erzeugen und die Reflexionen der Signale von zwei getrennten Punkten auf dem Lenker aufzuneh­ men, um so die Entfernung zwischen diesen zu berechnen. Durch Verwendung eines Lasers kann eine besonders genaue Messung erreicht werden, da ein computerisiertes, geschlos­ senes Schleifensystem entsteht, das ohne menschliche Einwir­ kung auskommt. Damit kann eine Einstellung der Fahrzeughöhe auf eine nominelle Fahrzeughöhe mit einer Abweichung von ± 2 mm erreicht werden.

In zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung kann in der Pro­ zessoreinrichtung ein vorgegebener Wert zum Abgleichen der Abweichung gespeichert sein, um ein Überfahren und Unter­ fahren der Soll-Fahrzeughöhe zu kompensieren.

Weiterhin kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, daß die Pro­ zessoreinrichtung das zweite Signal korrigiert, um Meßfehler aufgrund der Starrkörper-Kreuzkopplung vor der Berechnung der Abweichung zu kompensieren.

Zum Erreichen einer höheren Genauigkeit der Kalibrierung kann vorteilhafterweise vorgesehen sein, daß das Fahrzeug vor dem Kalibrieren der Niveauregeleinrichtung bezüglich der Fahrzeughöhenmeßinstrumente zentriert wird. Hierzu kann vor­ gesehen sein, daß das Fahrzeug so positioniert wird, daß sich der Lenker in vertikaler Ausrichtung mit dem Laser be­ findet, und zwar mittels eines Paars paralleler Reihen fest­ stehender Rollen, die derart beabstandet sind, daß sie die Reifen des Fahrzeugs zwischen sich aufnehmen. Weiterhin kann vorgesehen sein, daß jede der Reihen von Rollen ein Paar pneumatisch betreibbarer Rollen in der Nachbarschaft der Reifen des Fahrzeugs aufweist, um das Fahrzeug mit Bezug auf den Laser korrekt zu positionieren, indem ein Druck gegen die Reifen ausgeübt wird.

Bei der vorliegenden Erfindung ist vorteilhaft, daß die Fahrzeugfahrhöhe in Bezug auf ein Fahrzeugkoordinatensystem gemessen wird und nicht in Bezug auf eine Oberfläche, auf der sich das Fahrzeug befindet.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung in der Lage ist, die Niveau-Regeleinrichtung un­ abhängig von dem Reifendruck korrekt zu kalibrieren.

Mit Hilfe des Verfahrens und der Vorrichtung der vorlie­ genden Erfindung wird die Fahrzeugfahrhöhe bei Fahrzeugen gemessen, kalibriert und festgeschrieben, die mit einer elektronisch gesteuerten Luftaufhängung oder einer anderen Einrichtung zum elektronischen Steuern einer regelbaren Fahrzeughöhe ausgerüstet sind. Die Vorrichtung kalibriert eine Niveauregeleinrichtung eines Fahrzeugs auf vorgewählte Toleranzen einer vorgegebenen Fahrzeughöhe, wobei das Fahr­ zeug wenigstens eine regelbare Aufhängungseinheit aufweist, die zwischen Fahrzeugaufbau und Rad angeordnet ist.

Das erfindungsgemäße Meßverfahren zur Bestimmung des ersten Signals kann außerdem dazu verwendet werden, die Fahrzeughö­ he bei Fahrzeugen zu prüfen, die mit passiven Aufhängungs- Stützteilen, wie etwa Schraubenfedern oder Blattfedern, aus­ gerüstet sind.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen bei­ spielhaft näher erläutert:

Fig. 1 stellt eine perspektivische Ansicht eines Ausfüh­ rungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung dar und zeigt die Phantom-Außenlinie eines Motorfahrzeugs, das sich auf der Vorrichtung befindet.

Fig. 2 stellt eine perspektivische Ansicht eines Motorfahr­ zeugs dar und zeigt die Verbindungen der Komponenten eines Fahrzeug-Aufhängungssystems mit einer erfindungsgemäßen Vor­ richtung.

Fig. 3 stellt eine schematische Ansicht von oben einer er­ findungsgemäßen Vorrichtung sowie von Rollen zum Zentrieren eines Fahrzeugs zwischen diesen dar.

Fig. 4A stellt eine schematische Ansicht von vorn eines Fahrzeugs oberhalb einer erfindungsgemäßen Vorrichtung dar und zeigt das Fahrzeug bei einer nominellen Fahrhöhe.

Fig. 4B stellt eine schematische Ansicht von vorne ähnlich derjenigen aus Fig. 4A dar, zeigt jedoch das gekippte Fahr­ zeug.

Fig. 5 und 6 sind teilweise perspektivische Ansichten von Fahrzeugen, die entsprechend den Prinzipien der vorliegenden Erfindung aufgebaut sind.

Fig. 7 stellt ein allgemeines Systemblockdiagramm entspre­ chend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.

Fig. 8 stellt ein Logikblockdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens dar.

Fig. 9 zeigt eine graphische Darstellung einer Übertragungs­ funktion, die in der vorliegenden Erfindung verwendet wird.

In Fig. 1 ist ein Fahrzeug 10 auf einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 12 angeordnet. Die Vorrichtung 12 ruht oberhalb eines Garagengrabenbereichs, der allgemein durch das Bezugs­ zeichen 14 angegeben ist, auf dem Boden einer Garage oder Herstellungsanlage, und ist in dieser von Pfählen 16 getra­ gen. Eine Bedienungsperson kann von dem Graben 14 aus ver­ schiedene Abgleichungen nach der Herstellung oder zum Warten des Fahrzeugs 10 vornehmen. Die Vorrichtung 12 weist ein Paar paralleler Reihen feststehender Rollen 18 auf, die oberhalb einer äußeren Kante einer Platte 19 angeordnet sind, um die Reifen 20 des Fahrzeugs 10 dazwischen aufzuneh­ men, wie es im Stand der Technik zum Führen von Reifen eines Fahrzeugs entlang eines vorherbestimmten Weges bekannt ist. Jede Reihe feststehender Rollen 18 weist ein Paar bewegli­ cher Rollen 22 auf, die entlang einer Achse rechtwinklig zu den feststehenden Rollen 18 in Richtung der Reifen 20 ein­ stellbar sind, wie dies am besten in Fig. 3 zu sehen ist. Die bewegbaren Rollen 22 positionieren das Fahrzeug 10 auf der Vorrichtung 12 in vertikaler Ausrichtung oberhalb der Fahrzeughöhenmeßvorrichtungen 24, die, wie weiter unten be­ schrieben wird, eine gegenwärtige Fahrhöhendistanz an dem Fahrzeug 10 messen. Vorzugsweise sind die bewegbaren Rollen 22 pneumatisch betrieben, um nach innen gegen die Reifen 20 zu drücken, um so das Fahrzeug 10 bezüglich der Meßvorrich­ tungen 24 vor der Kalibrierung der Fahrzeugfahrhöhe zu zen­ trieren. Ein Satz von Gleitrollen 26, die in der Ebene der Platte 19 innerhalb der feststehenden Rollen 18 angeordnet sind, erlaubt eine seitliche Verschiebung des Fahrzeugs 10, wenn die beweglichen Rollen 22 auf die Reifen 20 drücken (Fig. 1). Der Prozessor 28 ist operativ mit den Meßvorrich­ tungen 24, den beweglichen Rollen 22 und auch mit dem Auf­ hängungs-Steuersystem des Fahrzeugs 10 verbunden.

Wie in Fig. 2 gezeigt, ist das Aufhängungs-Steuersystem des Fahrzeugs 10 nach gewöhnlicher Art mit regelbaren Luftfeder- Aufhängungseinheiten 30 ausgerüstet, die dazu dienen, die vertikale Bewegung der Rad- und Reifengesamtheiten 32 zu steuern. Die Luftfedern werden von einem Kompressor 34 mit Druckluft beliefert, wobei der Kompressor 34 elektrisch über die Fahrzeugbatterie betrieben wird. Jede der regelbaren Aufhängungseinheiten 30 ist operativ mit dem Aufhängungs- Steuermodul 36 verbunden und wird von diesem gesteuert. Das Steuermodul enthält einen Mikroprozessor und kann entspre­ chend einer Vielzahl unterschiedlicher Architekturen ausge­ bildet sein. Der Fachmann erkennt im hieraus, daß jede der­ artige Architektur insgesamt eine Eingangs-Ausgangs- Steuerschaltung (I/O) zum Austauschen von Daten mit externen Vorrichtungen in einem Direktzugriffsspeicher (RAM) und zum zeitweiligen Halten von Daten während der Verarbeitung der Daten enthalten kann. Steuerprogramme, die Befehle für die Einheiten enthalten, werden sequentiell aus einem Festwert­ speicher (ROM) ausgelesen. Die Befehle der Einheiten werden von einer zentralen Verarbeitungseinheit (CPU) durchgeführt.

Der Fachmann erkennt weiterhin, daß das in den Fig. 1 und 2 dargestellte System nur eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt, wobei es sich versteht, daß diese Erfindung zur Verwendung mit anderen regelbaren Aufhängungseinheiten geeignet ist, wie etwa lufthydrauli­ schen oder hydraulischen Lastladeeinheiten oder Kom­ binationen von regelbaren Lastladeeinheiten und regelbaren Dämpfeinheiten, wie sie nach dem Stand der Technik bekannt sind. Ein erfindungsgemäßes System könnte in Verbindung mit der Dämpfungssteuerung oder Federungsrate oder in Verbindung mit beiden Funktionen verwendet werden. Das System könnte ebenfalls in Verbindung mit regelbaren Aufhängungseinheiten verwendet werden, die variable Fahrhöhen oder Federlast- Steuercharakteristiken aufweisen.

Die Meßvorrichtungen 24 enthalten Einrichtungen zum Messen der gegenwärtigen Fahrzeugfahrhöhe, die im folgenden die De­ signdefinition der Fahrhöhe sein wird. Die Designdefinition der Fahrhöhe wird mit Bezug auf das Koordinatensystem des Fahrzeugs gemessen, d. h. beispielsweise bezogen auf eine vertikale Höhendifferenz X zwischen zwei separaten Stellen auf einem Aufhängungs-Steuerarm 38 (Fig. 4A). Eine derartige Information ist notwendig, um die Ausgangssignale des Fahr­ zeughöhensensors 40 zu kalibrieren. Die Meßvorrichtungen 24 können ebenfalls beispielsweise ein Paar von Laserübertra­ gern 24 (Fig. 1) enthalten, die ein Paar von Signalen erzeu­ gen, die von dem Steuerungsarm 28 zurück zu dem Übertrager reflektiert werden, um mathematisch die Distanz X zu bestim­ men. Die Meßvorrichtungen 24 können ebenfalls ein Paar von Schallübertragern enthalten, wie sie in Fig. 6 gezeigt sind, oder ein Paar von linearen variablen Differentialübertragern (nicht gezeigt), die elektrisch mit den Meßvorrichtungen 24 verbunden sind, und die physikalisch einen Steuerarm 38 oder ein anderes Teil des Fahrzeugs kontaktieren, das mathema­ tisch mit der gegenwärtigen Fahrzeugfahrhöhe verknüpft wer­ den kann.

Die Messung der gegenwärtigen Fahrhöhe des Fahrzeugs 10 mit­ tels eines Lasers oder einer anderen Vorrichtung, die außer­ halb des Koordinatensystems des Fahrzeugs angeordnet ist, ist in sich selbst ungenau, wenn nicht die Starrkörper- Kreuzkopplung berücksichtigt wird. Die Starrkörper-Kreuz­ kopplung führt zu Fahrhöhenvariationen auf einer Seite des Fahrzeugs 10, die sich auf die Messung der Fahrhöhe der an­ deren Seite des Fahrzeugs auswirken, obwohl die Aufhängungen unabhängig voneinander sind. Eine Darstellung dieses Effek­ tes ist in den Fig. 4A und 4B gezeigt. In Fig. 4A befinden sich sowohl die linke als auch die rechte Fahrhöhe auf einem nominellen Niveau, d. h. die X-Werte sind gleich. In einer derartigen Situation ist eine Achse 42, die bezüglich der Lasermeßvorrichtungen 24 vertikal ist, parallel mit einer Achse 44, die vertikal in dem Fahrzeugkoordinatensystem ist, wodurch eine korrekte Messung und Kalibrierung der Fahrhöhe erzielt werden kann.

In Fig. 4B ist das Fahrzeug 10 jedoch gekippt, beispielswei­ se weil die linke Seite höher als das Nominellniveau ist, wohingegen sich die rechte Seite auf dem Nominellniveau be­ findet. Weil die beiden unabhängigen Seiten über das starre Fahrzeug 10 miteinander verbunden sind, wird die rechte Sei­ te von den Meßvorrichtungen 24 als höher als nominell bewer­ tet, obwohl sie in dem Koordinatensystem des Fahrzeugs nomi­ nell ist. Dies hat seinen Grund darin, daß die linke Seite des Fahrzeugs 10 gegen die rechte Seite drückt. Um dieses Problem zu lösen, wird bei jeder Fahrzeug-Aufhängungseinheit eine Abgleichung der gemessenen Fahrhöhe vorgenommen. Mit Bezug auf Fig. 4A enthält die Abgleichung das Multiplizieren des Verhältnisses von a/(a + b + c) mit der auf der linken Seite gemessenen Nominellabweichung X, die anschließend auf die rechts gemessene Nominellabweichung X addiert wird, um einen Wert zu erhalten, der bezüglich der Starrkörper- Kreuzkopplung korrigiert ist. Eine entsprechend umgekehrte Rechnung muß für den links gemessenen Wert durchgeführt wer­ den, um die rechtsseitige Nominellabweichung X zu korrigie­ ren. Während die Fahrhöhe in Richtung auf den Nominellwert geregelt wird, konvergieren diese Korrekturfaktoren gegen Null. Bezugnehmend auf die Fig. 5 und 6 werden zwei Arten von Aufhängungssystemen, die für eine Verwendung im Zusam­ menhang mit der vorliegenden Erfindung geeignet sind, darge­ stellt. Wie in jeder dieser Figuren gezeigt, ist die Rad/Reifengesamtheit 20 drehbar auf dem Reifenträger 46 ge­ lagert, und darüber hinaus ist jeweils ein unterer Steuerarm 38 schwenkbar mit einem Radträger 46 an seinem Außenbordende und mit dem Körper oder Chassis 48 des Fahrzeugs 10 an sei­ nem Innenbordende verbunden. Gem. Fig. 5 wird eine regelbare Aufhängungseinheit 30 verwendet, um eine Dämpfung innerhalb des Aufhängungssystems zu erzeugen, und die Einheit ist auch in der Lage, die Fahrhöhe zu steuern. Die Ausführungsform der Fig. 5 enthält einen Höhensensor 40, der einen linear variablen Differentialübertrager (im weiteren "LVDT") und eine Halleffektvorrichtung oder eine andere einer Auswahl von Vorrichtungen enthält, die zur Verwendung in der vorlie­ genden Erfindung geeignet sind. Beispielsweise kann der Sen­ sor 40 ein Dreh-Höhensensor sein, der zur Verwendung von Halleffektschaltern ausgelegt ist. Dieser Sensor benutzt ei­ nen Verbindungs- oder Schwenkarm, um die Auf- und Abbewe­ gung des Aufhängungs-Steuerarms 38 in eine Drehbewegung zu wandeln, die als Eingangsgröße in den Sensor eingegeben wer­ den kann. Andere Arten von Positionssensoren, die entweder variable Widerstände, variable magnetische Widerstände und variable Kapazitäten oder Halleffektsensoren oder andere Ar­ ten von Sensoren, die dem Fachmann bekannt sind, und durch diese Offenbarung nahegelegt sind, aufweisen, können eben­ falls verwendet werden. Unabhängig von der Art des gewählten Aufhängungspositionssensors erzeugt der Sensor ein Signal, das die vertikale Position der Rad/Reifengesamtheit 12 dar­ stellt, wenn sich die Gesamtheit 12 in Vor- und Rückprall­ richtung bewegt. Der Höhensensor 40 kann auch analog ausge­ legt sein und erzeugt ein genaues Signal, das jeder Position der Rad/Reifengesamtheit 12 bezüglich des Körpers oder Chas­ sis des Fahrzeugs 10 entspricht, im Gegensatz zu bekannten digitalen Sensoren, die eine logische "1" oder "0" erzeugen, wenn die Rad/Reifengesamtheit 12 bestimmte Bereiche durch­ läuft, die als Vor- oder Rückprallbereiche vorgegeben sind.

Fig. 6 zeigt eine alternative Aufhängung, die von einer er­ findungsgemäßen Vorrichtung gesteuert werden kann. Wie oben beschrieben, ist die Rad/Reifengesamtheit 20 rotierbar auf einem Radträger 46 gelagert, und ein unterer Steuerarm bzw. Lenker 38 ist an seinem Außenbordende schwenkbar mit dem Radträger 46 verbunden und an seinem Außenbordende mit dem Körper oder Chassis 48 des Fahrzeugs 10 verbunden. Ein obe­ rer Steuerarm 50 und eine Schraubenfeder 52 vervollständigen die Aufhängungsgeometrie. Der obere Steuerarm 50 ist an sei­ nem Außenbordende schwenkbar mit dem Radträger 46 verbunden und an seinem Innenbordende mit dem Chassis 48 verbunden. Die in Fig. 6 dargestellte Aufhängungseinheit enthält wei­ terhin eine regelbare Aufhängungseinheit 54, die regelbare Dämpfungs- und/oder regelbare Lasttragefähigkeiten aufweist.

Wie vorstehend unter Bezug auf Fig. 1 und 2 erwähnt, weist die erfindungsgemäße Vorrichtung einen Prozessor 28 zum Auf­ nehmen von Information aus den Fahrzeughöhenmeßvorrichtungen 24 und den Fahrzeughöhensensoren 40 über das Aufhängungs- Steuermodul 36 auf. Wie weiterhin im einzelnen beschrieben wird, vergleicht das Steuermodul 36 die Ausgangssignale des Höhensensors 40 und das gegenwärtige Fahrhöhensignal, das von den Meßvorrichtungen 24 erzeugt wird, und berechnet eine Abweichung zwischen den Signalwerten. Das Steuermodul 36 gleicht anschließend das Ausgangssignal des Höhensensors um diese Abweichung ab, so daß das geregelte Ausgangssignal des Höhensensors mit der gegenwärtigen Fahrhöhe des Fahrzeugs übereinstimmt. Nach einer iterativen Überprüfung, um zu er­ mitteln, ob das Ausgangssignal des Höhensensors 40 mit der gegenwärtigen Fahrhöhe übereinstimmt, speichert das Steuer­ modul 36 diese Abweichung in dem Speicher des Aufhängungs- Steuermoduls 36, um das Ausgangssignal des Höhensensors mit der tatsächlichen gegenwärtigen Fahrhöhe des Fahrzeugs zu korrelieren. In dieser Hinsicht kann ein gutes Funktionieren der unterschiedlichen Höhensteuerungs- oder Fahr­ steuerungsstrategien für das Fahrzeug bewirkt werden, weil die richtige Korrelation zwischen dem Höhensensorsignal und der tatsächlichen gegenwärtigen Fahrhöhe des Fahrzeugs gege­ ben ist.

Das Steuermodul 36 wird kalibriert, während der Positions­ sensor sich auf dem Fahrzeug befindet, anstelle einer Kali­ brierung bei der Herstellung, weil Fahrzeuganbaugeräte die größte Quelle für eine Variabilität des Ausgangssignals des Sensors sind. Werden beispielsweise zwei Sensoren sukzessiv in das gleiche Fahrzeug eingebaut und die Aufhängung solange geregelt, bis der Sensorausgang 2,5 Volt beträgt, so kann die Aufhängungsposition um 2,54 mm (0,1 inches) variieren. Wenn jedoch die gleichen Sensoren auf zwei unterschiedlichen Fahrzeugen angebracht werden und die Aufhängung geregelt wird, bis der Sensorausgang 2,5 Volt beträgt, werden die Aufhängungspositionen um einen viel größeren Betrag schwan­ ken, vielleicht um 12,7 mm (0,5 inches). Der Fachmann er­ kennt, daß diese Offenbarung nicht auf das Kalibrieren des Moduls begrenzt werden kann, wenn sich der Sensor nur auf dem Fahrzeug befindet. Es wird vielmehr davon ausgegangen, daß das erfindungsgemäße Steuermodul 36 auch dann kalibriert werden kann, wenn der Sensor unabhängig von dem Fahrzeug ist.

Fig. 7 zeigt ein allgemeines Blockdiagramm des erfindungsge­ mäßen Systems. Beginnend bei Block 60 wird das Fahrzeug 10 auf die Vorrichtung 12 gefahren, wie dies in Block 62 ange­ zeigt ist. In Block 64 wird das Fahrzeug 10 mittels der feststehenden Zentrierrollen 18 grob zentriert, wie sie in Fahrzeugmontageanlagen allgemein verwendet werden, und wird anschließend mit Hilfe der pneumatischen Zentrierrollen 22 genauer zentriert, die, wie oben beschrieben, gegen die Rä­ der 12 drücken. Dieser Schritt ist sehr wichtig, da ein ge­ naues Zentrieren notwendig ist, um sicherzustellen, daß die feststehenden Positionsmeßvorrichtungen 24 diejenigen Punkte auf dem Steuerarm 38 beleuchten, die den Punkten entspre­ chen, wie sie von dem Steuerungsalgorithmus der Meßvorrich­ tung angenommen werden. Ein ungenaues Zentrieren des Fahr­ zeugs 10 kann ungenaue Fahrhöhen zur Folge haben, und die damit verbundenen, oben beschriebenen Probleme.

Gemäß Block 66 ist ein Kommunikationskabel von der Vorrich­ tung 12 in das Onbord-Computermodul 36 auf dem Fahrzeug 10 eingesteckt. Dadurch wird erreicht, daß die Vorrichtung 12 zu einem Kommunikationsknoten auf der Fahrzeugkommunikati­ onsverbindung wird. Ein in dem Fahrzeug 10 befindlicher Fah­ rer verläßt dieses dann, bis das Verfahren beendet ist. In Block 68 drückt eine Bedienungsperson anschließend einen "Start"-Knopf an der Vorrichtung 12, um mit dem Fahrhöhe- Kalibrierungsverfahren zu beginnen. In diesem Schritt wird eine Kommunikationsverbindung zwischen dem Fahrzeug und der Laser-Fahrhöhenmaschine unter Verwendung beispielsweise des Standard Corporate Protokoll (SCP) oder eines anderen, dem Fachmann bekannten Protokolls errichtet. Es ist auch mög­ lich, daß die Vorrichtung 12 die Bereitschaft zur Kalibrie­ rung des Fahrzeugs 10 überprüft, einschließlich des Umstan­ des, ob die Luftaufhängung aktiviert ist, die Türen ge­ schlossen sind, die Maschine läuft und die Kommunikation mit dem Onboard-Computermodul eingerichtet ist. Das Fahrhöhenka­ librierungsverfahren, das unter Bezug auf Fig. 8 weiter un­ ten des weiteren näher erläutert wird, wird dann in Block 70 durchgeführt. Nachdem das Verfahren beendet ist, wird das Kommunikationskabel von dem Steuerungsmodul 36 (Block 72) entfernt, und das Fahrzeug 10 wird von der Vorrichtung 12 (Block 74) heruntergefahren.

Ein Flußdiagramm des Fahrhöhenkalibrierungsprozesses, auf den in Block 70 der Fig. 7 Bezug genommen wird, ist in Fig. 8 im einzelnen gezeigt. Bei dem Start in Block 78 be­ fiehlt die Vorrichtung 12 dem Fahrzeug, auf eine vorkali­ brierte nominelle Fahrhöhe zu gehen, wie sie mittels der Hö­ hensensoren 40 gemessen wird, wie dies in Block 80 darge­ stellt ist. Dieser vorkalibrierte Wert ist allein abhängig von der Vorgabekalibrierung (default) eines Onboard- Steuermoduls 36 und berücksichtigt keine Varianzen bei der Herstellung des Fahrzeugs. Das Steuermodul 36 gibt ein ent­ sprechendes Signal an die Vorrichtung 12, wenn die vorkali­ brierte nominelle Fahrhöhe erreicht ist, so daß das Ka­ librierungsverfahren fortgeführt werden kann.

In Block 82 nimmt die Vorrichtung 12 anschließend mit Hilfe der Meßeinrichtung 24 eine Fahrhöhenmessung vor, indem die Aufhängungssteuerarme 38 beleuchtet werden, um die Armposi­ tion zu ermitteln. Die Differenz zwischen den Rohsignalen, die zwei Punkten auf jedem Arm entsprechen, wird in Block 84 weiter abgeglichen, so wie es weiter oben für die Starrkör­ per-Kreuzkopplung beschrieben ist, die auch Seiten-zu- Seiten-Neigung des Fahrzeugs 10 genannt wird, um die gegen­ wärtige Fahrhöhe zu bestimmen. Dies ist ein sehr wichtiger Schritt, weil eine Starrkörper-Kreuzkopplung eine ungenaue Fahrhöhe zur Folge haben wird, wenn keine Abgleichung vorge­ nommen wird, um sie zu korrigieren. Die abgeglichene Fahrhö­ henmessung wird im Block 86 auf das Steuermodul 36 herunter­ geladen. Das Steuermodul 36 weist einen Wert auf, der dem Ausmaß des Überfahrens oder Unterfahrens der Aufhängung ent­ spricht, wie es die Folge von Trägheitswirkungen und inhä­ renten Ungenauigkeiten des Aufhängungssystems ist, und wel­ ches beispielsweise ungefähr ±2 mm beträgt. In Block 88 gleicht das Steuermodul 36 die Fahrhöhenmessung weiter auf ein Überfahren oder ein Unterfahren ab.

In dem Entscheidungsdiamantsymbol 90 werden die Messungen durch das Steuermodul 36 auf Gültigkeit überprüft, bevor Ab­ wandlungen durchgeführt werden. Wenn die Messungen außerhalb akzeptabler Werte liegen, wird das Verfahren gestoppt und eine den Ausfall anzeigende Nachricht wird in Block 82 ange­ zeigt. Wenn die Fahrhöhenmessungen gültig sind, läuft das Verfahren in Block 94 weiter mit der Messung der Distanzen des Höhensensors 40 zwischen der gefederten, angehobenen und der ungefederten, nicht angehobenen Fahrzeugmasse, und die entsprechenden Signale werden an das Steuermodul 36 gesen­ det. Das Steuermodul 36 wandelt anschließend die Position der gegenwärtigen Fahrzeugfahrhöhe in einen Wert, der äqui­ valent mit demjenigem Wert ist, der von dem Höhensensor er­ halten wurde, wie etwa eine Spannung. Wenn die Signale, die abgeglichenen gegenwärtigen Fahrhöhenmessungen und die Hö­ hensensordistanzen in äquivalenten Einheiten sind, was von dem Steuermodul 36 mit Hilfe einer linearen Übertragungs­ funktion durchgeführt wird, wie dem Fachmann bekannt, be­ rechnet das Steuermodul 36 eine Abweichung oder eine Diffe­ renz zwischen den beiden Werten in Block 96.

Fig. 9 zeigt eine graphische Darstellung der Übertragungs­ funktion, wie sie von dem erfindungsgemäßen Steuermodul 36 verwendet wird. Ein Beispiel, bei dem diese Übertragungs­ funktion verwendet wird, wird nach der Beschreibung des er­ findungsgemäßen Verfahrens beschrieben. Nach dem Berechnen der Abweichung oder der Differenz zwischen den abgeglichenen Fahrhöhensignalen und den Ausgangssignalen des Höhensensors korrigiert das Steuermodul 36 in Block 98 die Ausgangssigna­ le des Höhensensors um einen Betrag, der gleich der Abwei­ chung ist, so daß es eine Korrespondenz oder Korrelation zwischen dem Ausgangssignal des Höhensensors und der gegen­ wärtigen Fahrhöhe des Fahrzeugs gibt. Es kann angenommen werden, daß bei dem gesamten erfindungsgemäßen Verfahren die in einem Fahrzeug, auf das die vorliegende Erfindung ange­ wendet wird, verwendeten Höhensensoren, insbesondere solche der analogen Art, an ihrem Herstellungsort ungenau kali­ briert sein können, oder daß der Betrag der Diskrepanz zwi­ schen den Anbringungspunkten auf dem Höhensensor an ver­ schiedenen Orten innerhalb des Fahrzeugs aufgrund des Bie­ gens oder sich Schiefausrichtens des Fahrzeugkörpers dazu tendiert, gegen Null zu gehen. Als solche brauchen die Aus­ gangssignale des Höhensensors nicht notwendigerweise der ge­ genwärtigen Fahrhöhe des Fahrzeugs zu entsprechen.

Nachdem die Ausgangssignale bei dem Höhensensor 40 abgegli­ chen wurden, betätigt das Steuermodul 36 die Aufhängungsein­ heiten 30, um das Fahrzeug 10 auf seine abgeglichene Fahrhö­ he oder Trimmhöhe in Block 100 zu bringen. Es sollte dem Fachmann als naheliegend erscheinen, daß die vorliegende Er­ findung nicht dahingehend ausgelegt werden sollte, auf eine bestimmte Trimmhöhe oder vorherbestimmte Toleranzen begrenzt zu sein, so daß jedes Fahrzeug entsprechend eine unter­ schiedliche Trimmfahrhöhe aufweisen kann. Nachdem die Auf­ hängungseinheiten 30 eingeschaltet sind, nimmt das Steuermo­ dul 36 in Block 102 eine reiterative Überprüfung vor, um zu ermitteln, ob das Ausgangssignal des Höhensensors mit der gegenwärtigen Fahrhöhe des Fahrzeugs korreliert ist. Wenn dies der Fall ist, wird die Abweichung permanent in einen nichtflüchtigen Speicher des Steuermoduls 36 eingebrannt gem. Block 104. Es sollte dem Fachmann ebenfalls als nahe­ liegend erscheinen, daß andere Arten von Speichern innerhalb des Steuermoduls 36 anstelle des nichtflüchtigen Speichers verwendet können. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf das Steuermodul 36 mit einem nichtflüchtigen Speicher be­ grenzt.

Alle Abgleichungsberechnungen, wie etwa die Abweichungsbe­ rechnungen und das Überfahren/Unterfahren der Aufhängung werden in dem Steuermodul 36 durchgeführt, mit Ausnahme der Abgleichung der Starrkörper-Kreuzkopplung, die in dem Pro­ zessor 28 durchgeführt wird. Es ist wichtig, daß dieser funktional in dem Fahrzeug 10 verbleibt und nicht bei der Vorrichtung 12, so daß Wartungsreparaturen an dem Fahrzeug- Steuermodul 36 und dem Höhensensor 40 durchgeführt werden können, wobei eine elektronische Kalibrierung der Fahrhöhen mit der Wartungsausrüstung ermöglicht wird, wodurch die Not­ wendigkeit der mechanischen Abgleichung des Höhensensors 40 und das Risiko eines Schadens ausgeschlossen werden.

In Fig. 9 ist die Darstellung einer Übertragungsfunktion, wie sie in dem erfindungsgemäßen Kalibrierungs- und Aufhän­ gungs-Steuermodul verwendet wird, mit G bezeichnet. Der Aus­ gangswert, etwa eine Spannung, ist entlang der Y-Achse oder Ordinate ausgedrückt, wohingegen die gegenwärtige Fahrhöhe entlang der X-Achse oder Abszisse in Millimetern ausgedrückt ist. Angenommen ist, daß sich der Punkt A auf der X-Achse auf eine vorherbestimmte Fahrhöhe wie etwa die Trimmhöhe be­ zieht. Diese Position der Trimm-Fahrhöhe hat einen äquiva­ lenten Ausgangswert oder eine entsprechende Spannung auf der Y-Achse, der von der Übertragungsfunktion vorgegeben ist, wie sie durch die Linie G beschrieben ist: G = (mX + b), wo­ bei m die Steigung der Linie G ist und b eine Verschiebung anzeigt. Es ist notwendig, das Signal von der Meßvorrich­ tung 24 der gegenwärtigen Fahrhöhe in die gleichen Einheiten wie die Ausgangssignale des Höhensensors zu wandeln, so daß der Prozessor gleiche Signale vergleichen kann, um zu ermit­ teln, ob eine Abgleichung für das Steuermodul benötigt wird. Die obige Übertragungsfunktion erlaubt es, daß das Signal von der Fahrhöhenmeßvorrichtung in ein Signal gewandelt wer­ den kann, das die gleichen Meßeinheiten wie die Ausgänge der Höhensensoren aufweist, wie etwa eine Spannung. Andere Arten von Signalen können erfindungsgemäß auch verwendet werden, wie etwa pulsbreitenmodulierte Signale, frequenzmodulierte Signale, digitale, nichtlineare oder stromgekoppelte Schlei­ fensignale.

Claims (12)

1. Verfahren zum Kalibrieren einer Niveauregeleinrichtung eines Fahrzeugs innerhalb vorgewählter Toleranzgrenzen einer vorgegebenen Fahrzeughöhe, wobei das Fahrzeug meh­ rere regelbare Aufhängungseinheiten enthält, die zwischen dem Fahrzeugaufbau und den Rädern angeordnet sind, und das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:

• a) Messen einer ersten Distanz, die einer gegenwärtigen Fahrzeughöhe des Fahrzeugs innerhalb eines Koordi­ natensystems, das sich auf das Fahrzeug bezieht, entspricht durch Messen der vertikalen Distanz zwi­ schen zwei Punkten auf einem den Fahrzeugaufbau mit einem Radträger des Fahrzeugs verbindenden Lenker (38), und Erzeugen eines ersten Signals, das dieser Distanz entspricht;
• b) Messen einer zweiten Distanz zwischen Fahrzeugaufbau und Rad durch einen Höhensensor (40) und Erzeugen ei­ nes zweiten Signals, das dieser Entfernung entspricht;
• c) Berechnen eines dritten Signals als Abweichung zwi­ schen dem ersten Signal und dem zweiten Signal;
• d) Speichern des dritten Signals in einem Speicher der Niveauregeleinrichtung, wodurch eine Korrelation zwi­ schen dem zweiten Signal und der gegenwärtigen Fahr­ zeughöhe ermöglicht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor Berechnung des dritten Signals in Schritt c) folgen­ der zusätzlicher Schritt ausgeführt wird:

• a) Korrektur des bei einer Aufhängungseinrichtung gemes­ senen ersten Signals um den Meßfehler, wie er aufgrund der Starrkörper-Kreuzkopplung auftritt, durch Berech­ nung eines Korrekturwertes unter Verwendung eines bei einer gegenüberliegenden Aufhängungseinheit gemessenen ersten Signals.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch den zusätzlichen Schritt der Korrektur der ermittelten Abweichung mittels vorgegebener Werte, um ein Überfahren und Unterfahren der Soll-Fahrzeughöhe des Fahrzeugs auszugleichen.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, mit den Schritten

• a) des Einstellens der regelbaren Aufhängungseinheiten auf eine vorkalibrierte nominelle Fahrzeughöhe,
• b) Bestimmen der Abweichungen zwischen den an den Aufhängungseinheiten gemessenen ersten und zweiten Signalen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3,
• c) Abgleichen der zweiten Signale mittels der jeweiligen ermittelten Abweichungen,
• d) Einstellen der regelbaren Aufhängungseinheiten entsprechend den abgeglichenen zweiten Signalen,
• e) Überprüfung der so gewonnenen kalibrierten nominellen Fahrzeughöheneinstellung durch wenigstens eine einmalige Iteration der Schritte ii) bis iv), und
• f) Speicherung der Abweichungen in einem Speicher der Niveauregeleinrichtung.

5. Vorrichtung zum Kalibrieren einer Niveauregeleinrichtung eines Fahrzeugs innerhalb vorgewählter Toleranzen einer vorgegebenen Fahrzeughöhe gemäß dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Fahrzeug mehrere regel­ bare Aufhängungseinheiten enthält, die zwischen dem Fahr­ zeugaufbau und den Rädern angeordnet sind und wobei min­ destens eine Aufhängungseinheit die folgenden Einrichtun­ gen aufweist:
eine erste, der Aufhängungseinheit zugeordnete Einrich­ tung zum Messen einer ersten Distanz, die einer gegen­ wärtigen Fahrzeughöhe des Fahrzeugs entspricht, durch Messen der vertikalen, sich auf ein Koordinatensystem innerhalb des Fahrzeugs beziehenden Distanz zwischen zwei Punkten auf einem den Fahrzeugaufbau mit einem Radträger des Fahrzeugs verbindenden Lenker (38) und zum Erzeugen eines ersten Signals, das dieser Distanz entspricht;
ein zweiter, der Aufhängungseinheit zugeordneter Höhen­ sensor (40) zum Messen einer zweiten Distanz zwischen Fahrzeugaufbau und Rad und zum Erzeugen eines zweiten Signals, das dieser Entfernung entspricht; und
eine Steuereinrichtung (36), die mit den ersten und zweiten Meßeinrichtungen verbunden ist, zum Vergleichen der ersten und zweiten Signale und zum Berechnen einer Abweichung zwischen den Signalen, wodurch eine Korrela­ tion zwischen dem zweiten Signal und der gegenwärtigen Fahrzeughöhe ermöglicht wird, wobei die Steuerein­ richtung (36) zum Erzeugen eines dritten Signals be­ treibbar ist, das der Abweichung entspricht, und zum Speichern der Abweichung in der Niveauregeleinrichtung.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Einrichtung ein Paar von Lasermeßgeräten (24) aufweist, die betrieben werden können, um ein Paar von Lasersignalen zu erzeugen und um Reflexionen des Signals von zwei Stellen auf dem Lenker (38) zu empfangen, um so eine vertikale Distanz zwischen diesen Stellen zu berech­ nen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Einrichtung ein Paar von Schallwandlern ent­ hält, die betrieben werden können, um ein Paar von Signa­ len zu erzeugen und um Reflexionen dieses Signals von zwei getrennten Stellen auf dem Lenker (38) zu empfangen, um daraus die vertikale Distanz zu ermitteln.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Höhensensor (40) linear arbeitet.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Höhensensor (40) einen linearen Spannungswandler aufweist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch ge­ kennzeichnet, daß eine Positionierungseinrichtung zum Po­ sitionieren des Fahrzeugs bezüglich der ersten Einrich­ tung vorgesehen ist, so daß der Lenker (38) gegenüber der ersten Einrichtung zentrierbar ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Positionierungseinrichtung ein Paar von parallelen Reihen (22) feststehender Rollen enthält, die so im Ab­ stand voneinander angeordnet sind, daß sie die Reifen (20) des Fahrzeugs zwischen sich aufnehmen.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß diese Reihen (22) ein Paar von pneumatisch betreibbaren Rollen in der Nachbarschaft der Reifen (20) des Fahrzeugs aufweisen, wenn dieses sich auf der Vorrichtung zum korrekten Positionieren des Fahrzeugs gegenüber der er­ sten Einrichtung befindet, indem diese Rollen gegen die Reifen drücken.