DE19928865C1 - Verfahren zur Bestimmung des Abstandes zweier zwischen einer unteren und einer oberen Abstandsgrenze zueinander beweglicher Bezugspunkte - Google Patents

Verfahren zur Bestimmung des Abstandes zweier zwischen einer unteren und einer oberen Abstandsgrenze zueinander beweglicher Bezugspunkte

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung des Abstandes zweier zwischen einer unteren und einer oberen Abstandsgrenze zueinander beweglicher Bezugspunkte, insbesondere ein Verfahren zur Bestimmung des Abstandes eines Fahrzeugaufbaus eines Kraftfahrzeuges gegenüber einem festen Bezugspunkt. Der Sensor, mit dessen Hilfe die Abstände bestimmt werden, wird möglichst nahe an einer definierten Position befestigt. Danach wird aus dem von dem Sensor angezeigten Signal und aus dem Signal, das ein in der definierten Position befindlicher Sensor anzeigen würde, ein Offset bestimmt. Dieser Offset wird bei der Abstandsmessung zu dem von dem Sensor angezeigten Signal addiert und der Abstand der beiden Bezugspunkte wird aus dem so entstandenen Summensignal bestimmt. Mit dem Verfahren wird erreicht, daß ein nicht exakt eingebauter Sensor auf einen exakt eingebauten Sensor kalibriert werden kann.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung des Abstandes zweier zwischen einer unteren und einer oberen Abstandsgrenze zueinander beweglicher Bezugspunkte, insbesondere ein Verfahren zur Bestimmung des Abstandes eines Fahrzeugaufbaus eines Kraftfahrzeuges gegenüber einem festen Bezugspunkt, mittels eines Sensors, dessen Meßbereich in mehrere aufeinander folgende Meßwertintervalle unterteilt ist, wobei jedem Meßwertintervall das gleiche Signalintervall zugeordnet ist, und wobei dem Verfahren zugrunde gelegt ist, daß
  • - der Sensor in einer definierten Position zu den beiden Bezugspunkten derart positioniert ist, daß alle möglichen Abstände der Bezugspunkte den Meßwerten genau eines Meßwertintervalls zugeordnet sind, und daß
  • - der Sensor in der unteren Abstandsgrenze ein unteres Grenzsignal und in der oberen Abstandsgrenze ein oberes Grenzsignal anzeigt, und daß
  • - der Sensor ein Signal zwischen dem unteren und dem oberen Grenzsignal anzeigt, wenn der Abstand der Bezugspunkte zwischen der unteren und der oberen Abstandsgrenze liegt
  • - aus dem von dem Sensor angezeigten Signal eindeutig auf den Abstand der Bezugspunkte geschlossen werden kann.
Moderne Kraftfahrzeuge verfügen häufig zumindest an der Hinterachse über ein Niveauregelsystem mit Luftfedern, mit dessen Hilfe das Niveau des Fahrzeugaufbaus gegenüber einem festen Bezugspunkt einstellbar ist. Derartige Niveauregelsysteme weisen insbesondere den Vorteil auf, daß die Höhe des Fahrzeugaufbaus gegenüber einem festen Bezugspunkt unabhängig vom Beladungszustand des Kraftfahrzeuges genau eingestellt werden kann. Darüber hinaus ist es möglich, durch Beschicken der Luftfedern mit Druckluft den Fahrzeugaufbau anzuheben, beispielsweise um dem Kraftfahrzeug auf unebener Fahrstrecke eine größere Bodenfreiheit zu verleihen. Ferner kann der Fahrzeugaufbau des Kraftfahrzeuges durch Ablassen von Luft aus den Luftfedern abgesenkt werden, beispielsweise um ein Beladen des Kraftfahrzeuges zu erleichtern. Der Fahrzeugaufbau ist also zwischen einer Maximalhöhe, in der der Fahrzeugaufbau den größten Abstand zu einem festen Bezugspunkt einnimmt, und einer Minimalhöhe, in der der Fahrzeugaufbau den geringsten Abstand zu einem festen Bezugspunkt einnimmt, bewegbar.
Zur Regelung der Höhe des Fahrzeugaufbaus gegenüber einem festen Bezugspunkt benötigt die Niveauregelanlage Höhensensoren, mit dessen Hilfe die Höhe des Fahrzeugaufbaus gegenüber einem festen Bezugspunkt bestimmbar ist. Als Höhensensoren werden üblicherweise an sich bekannte Drehwinkelsensoren verwendet, deren Drehwinkelbereich in mehrere aufeinander folgende Drehwinkelintervalle unterteilt ist, wobei jedem Drehwinkelintervall in einem Kennfeld das gleiche Signalintervall zugeordnet ist (derartige Drehwinkelsensoren werden in Form von Fahrzeugniveausensoren im Handel vertrieben). Jeder Drehwinkelsensor wird derartig in das Kraftfahrzeug eingebaut, daß alle möglichen Höhen des Fahrzeugaufbaus gegenüber einem festen Bezugspunkt den Drehwinkeln genau eines Drehwinkelintervalls zugeordnet sind und sich der Drehwinkelsensor ausschließlich zwischen einem unteren und oberen Drehwinkel bewegt. In diesem Fall bewegt sich das von dem Drehwinkelsensor angezeigte Signal ausschließlich zwischen einem unteren und einem oberen Grenzsignal eines Kennfeldes. Bei entsprechender Programmierung der Steuereinheit ist es daher möglich, aus dem Signal, das ein Drehwinkelsensor anzeigt, eindeutig auf die Höhe des Fahrzeugaufbaus gegenüber einem festen Bezugspunkt zu schließen.
Mit der genannten Anordnung eines Drehwinkelsensors ist die Höhe des Fahrzeugaufbaus eines Kraftfahrzeuges gegenüber einem festen Bezugspunkt an sich einfach und genau meßbar. Es kann jedoch dazu kommen, daß der Sensor ungenau eingebaut wird bzw. Bauteiltoleranzen sich ungünstig addieren, so daß der Sensor während des Durchlaufs des Fahrzeugaufbaus durch den gesamten Höhenbereich Drehwinkel aus zwei Drehwinkelintervallen annimmt (was im folgenden als Kennfeldüberschreitung bezeichnet wird). Eine richtige Zuordnung des vom Sensor angezeigten Signals zu einer Fahrzeughöhe ist dann nicht mehr ohne weiteres möglich und es kommt zu Fehlregelungen (näheres s. Figurenbeschreibung).
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, mit dessen Hilfe der Abstand zweier zwischen einer unteren und einer oberen Abstandsgrenze zueinander beweglicher Bezugspunkte, insbesondere der Abstand eines Fahrzeugaufbaus eines Kraftfahrzeuges gegenüber einem festen Bezugspunkt, mittels eines eingangs genannten Sensors auch dann noch richtig bestimmt werden kann, wenn die Einbaulage des Sensors von einer vorgegebenen Einbaulage abweicht.
Gemäß Anspruch 1 wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß zur Kalibrierung des Sensors folgende Verfahrensschritte durchgeführt werden:
  • - der Sensor wird möglichst nahe an der definierten Position zu den beiden Bezugspunkten angeordnet
  • - in mindestens einem Abstand der beiden Bezugspunkte wird aus der Differenz des Signals, das ein in der definierten Position befindlicher Sensor anzeigen würde, und des von dem Sensor angezeigten Signals ein Offset O bestimmt,
und daß zur Bestimmung des Abstandes der beiden zueinander beweglichen Bezugspunkte folgende Verfahrensschritte durchgeführt werden:
  • - zu dem von dem Sensor S angezeigten Signal wird der Offset O addiert, so daß ein Summensignal SS = S + O entsteht
  • - dem Summensignal SS wird der Abstand der beiden Bezugspunkte zugeordnet, der dem gleich großen Signal zugeordnet würde, das ein in der definierten Position befindlicher Sensor anzeigen würde, wenn das Summensignal SS zwischen dem unteren Smin und dem oberen Grenzsignal Smax liegt
  • - aus dem Summensignal wird der Abstand der beiden Bezugspunkte wie folgt bestimmt, wenn das Summensignal SS außerhalb des Signalintervalls von der unteren Smin bis zur oberen Abstandsgrenze Smax liegt:
  • - wenn das Summensignal SS oberhalb des oberen Grenzsignals Smax liegt, wird dem Summensignal SS ein Abstand der Bezugspunkte zugeordnet, der in der Nähe der unteren Abstandsgrenze hmin liegt oder dieser entspricht
  • - wenn das Summensignal SS unterhalb des unteren Grenzsignals liegt, wird dem Summensignal SS ein Abstand der Bezugspunkte zugeordnet, der in der Nähe der oberen Abstandsgrenze hmax liegt oder dieser entspricht.
Unter einem Abstand, der in der Nähe der unteren Abstandsgrenze liegt, ist ein Abstand zu der unteren Abstandsgrenze zu verstehen, der zwischen 0 und 1/5 der Strecke zwischen den Abstandsgrenzen liegt. Entsprechend ist unter einem Abstand, der in der Nähe der oberen Abstandsgrenze liegt, ein Abstand zu der oberen Abstandsgrenze zu verstehen, der zwischen 0 und 1/5 der Strecke zwischen der Abstandsgrenze liegt (Beispiel: die Strecke zwischen den Abstandsgrenzen beträgt 100 mm; ein Abstand liegt dann in der Nähe der unteren Abstandsgrenze, wenn er zwischen 0 und 20 mm von der unteren Abstandsgrenze entfernt ist).
Aus der US 5,329,288 ist ein Verfahren ersichtlich zur Bestimmung des Abstandes zweier zwischen einer unteren und einer oberen Abstandsgrenze zueinander beweglichen Bezugspunkte mittels eines Sensors, dessen Messbereich einem Messintervall mit einem zugeordneten Signalintervall entspricht, wobei der Sensor in einer definierten Position zu den beiden Bezugspunkten derart positioniert ist, dass alle möglichen Abstände der Bezugspunkte den Messwerten seines Messintervalls zugeordnet sind, und der Sensor in der unteren Abstandsgrenze ein unteres Grenzsignal und in der oberen Abstandsgrenze ein oberes Grenzsignal anzeigt und der Sensor ein Signal zwischen dem unteren und dem oberen Grenzsignal anzeigt, wenn der Abstand der Bezugspunkte zwischen der unteren und der oberen Abstandsgrenze liegt, und aus dem vom Sensor angezeigten Signal eindeutig auf den Abstand der Bezugspunkte geschlossen werden kann.
Die aus der US 5,329,288 bekannte Vorrichtung weist jedoch keinen Sensor auf, dessen Messbereich in mehrere aufeinanderfolgende Messbereiche mit jeweils gleichem Signalintervall unterteilt ist.
Aus der US 4,926,121, in der ein Positionssensor aufgezeigt wird, ist ein Verfahren entnehmbar zur Bestimmung des Abstandes zweier zwischen einer unteren und einer oberen Abstandsgrenze zueinander beweglichen Bezugspunkte, mittels eines Sensors, dessen Messbereich in mehrere aufeinander folgende Messintervalle (Bereiche der Länge λ) unterteilt ist, wobei jedem Messintervall das gleiche Signalintervall zugeordnet ist. In der genannten Druckschrift wird jedoch über die Verwendung bezüglich der Messintervalle weiter nichts ausgesagt.
In der US 5,267,466 ist ein Verfahren beschrieben zur Bestimmung des Abstandes zweier zwischen einer unteren und einer oberen Abstandsgrenze zueinander beweglichen Bezugspunkte, insbesondere zur Bestimmung des Abstandes eines Fahrzeugaufbaus gegenüber einem festen Bezugspunkt, mittels eines Sensors, wobei der Sensor in einer definierten Position zu den beiden Bezugspunkten derart positioniert ist, dass alle möglichen Abstände der Bezugspunkte den Messwerten seines Messintervalls zugeordnet sind und aus dem vom Sensor angezeigten Signal eindeutig auf den Abstand der Bezugspunkte geschlossen werden kann, wobei ferner Schritte zur Kalibrierung des Sensors vorgesehen sind, bei denen aus der Differenz aus einem ersten Signal und dem von dem Sensor angezeigten Signal ein Offset bestimmt wird, wobei schließlich zur Bestimmung des Abstands der beiden zueinander bewegliche Bezugspunkte zu dem von dem Sensor angezeigten Signal der Offset addiert wird.
Den drei genannten Druckschriften sind einzelne Merkmale des Anspruchs 1 zu entnehmen, sie legen jedoch weder für sich alleine betrachtet noch in Kombination miteinander das erfindungsgemäße Verfahren nahe.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile sind insbesondere darin zu sehen, daß die Höhe des Fahrzeugaufbaus eines Kraftfahrzeuges mit Hilfe der genannten Sensoren auch dann noch möglich ist, wenn einer der Sensoren ungenau eingebaut ist, weil eine Kennfeldüberschreibung erkannt wird und damit eine fehlerhafte Interpretation des Sensorsignals vermieden wird. Somit ist eine Positionskorrektur eines Sensors nicht notwendig, auch wenn dieser nicht an der exakten Position eingebaut ist. Eine "fiktive Positionskorrektur" wird vielmehr durch die Berücksichtigung des Offsets vorgenommen, der zu von dem Sensor angezeigten Signal addiert wird. Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß die "fiktive Positionskorrektur" eines nicht exakt eingebauten Sensors durch die Bestimmung eines einzigen Offsets möglich ist, der z. B. bereits bei der Herstellung des Kraftfahrzeuges bei einer Kalibrierung eines jeden Sensors ohne großen Aufwand und damit preiswert bestimmt werden kann. Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, daß das erfindungsgemäße Verfahren weiterhin auf Sensoren zurückgreift, die als preiswerte Standardbauteile erhältlich sind. Somit verteuert sich eine Niveauregelanlage, mit der das erfindungsgemäße Verfahren durchführbar ist, gegenüber herkömmlichen Niveauregelanlagen mit derartigen Sensoren nicht.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 2 liegt der Abstand der beiden Bezugspunkte, in dem das von dem Sensor angezeigte Signal mit dem idealen Signal, das ein in der definierten Position befindlicher Sensor anzeigen würde, verglichen wird, in einem Bereich, in dem die von dem Sensor erzeugte Kennlinie weitestgehend linear verläuft. Der Vorteil dieser Weiterbildung ist darin zu sehen, daß sich der Offset dann besonders einfach und genau bestimmen läßt.
Ein Ausführungsbeispiel und weitere Vorteile der Erfindung werden im Zusammenhang mit den nachstehenden Figuren erläutert, darin zeigt:
Fig. 1 einen Ausschnitt aus einem Kraftfahrzeug mit einem gefederten Fahrzeugrad in schematischer Darstellung,
Fig. 2 einen Drehwinkelsensor,
Fig. 3 ein Diagramm,
Fig. 4 + 5 ein Diagramm.
Fig. 1 zeigt in stark vereinfachter schematischer Darstellung einen Ausschnitt aus einem Kraftfahrzeug 2 mit einem Fahrzeugaufbau 4. Der Fahrzeugaufbau 4 steht über einen Längslenker 6 mit einem Kraftfahrzeugrad 8 in Verbindung und ist gegenüber diesem mittels einer Luffeder 10 federnd gelagert. Der Fahrzeugaufbau 4 nimmt zu einem festen Bezugspunkt des Kraftfahrzeuges, beispielsweise zu dem Mittelpunkt 12 des Rades 8, eine Höhe h ein. Durch Beschicken der Luftfeder 10 mit Druckluft kann der Abstand des Fahrzeugaufbaus 4 vom Mittelpunkt 12 des Rades 8 bis zu einem Maximalabstand hmax vergrößert werden. Das Kraftfahrzeug hat dann eine maximale Bodenfreiheit. Durch Entleeren der Luftfeder 10 kann der Fahrzeugaufbau 4 gegenüber dem Mittelpunkt 12 des Rades 8 bis zu einem Minimalabstand hmin abgesenkt werden, in dem das Kraftfahrzeug 2 auf (nicht gezeigte) Puffer aufsetzt. Das Kraftfahrzeug 2 nimmt dann sein niedrigstes Niveau ein. Zwischen hmin und hmax kann der Fahrzeugaufbau 4 jeden Höhenzustand einnehmen.
Der Abstand h des Fahrzeugaufbaus 4 zu dem Mittelpunkt 12 des Rades 8 wird mit Hilfe einer Zentraleinheit 14 wie folgt geregelt: Der Winkel ϕ zwischen dem Fahrzeugaufbau 4 und dem Längslenker 6 wird mit Hilfe eines Drehwinkelsensors gemessen. Aus dem gemessenen Winkel ϕ erzeugt der Drehwinkelsensor ein Signal S, das an die Zentraleinheit 14 weitergegeben wird. In der Zentraleinheit 14 ist ein Kennfeld gespeichert, in dem die von dem Drehwinkelsensor übermittelten Signale in Abhängigkeit von der Höhe h des Fahrzeugaufbaus 4 zu dem Mittelpunkt 12 des Rades 8 dargestellt sind. Aufgrund eines von dem Drehwinkelsensor übermittelten Signals kann also in der Zentraleinheit 14 mit Hilfe des gespeicherten Kennfeldes auf den Abstand h geschlossen werden. Der aktuell ermittelte Abstand h wird mit einem vorgegebenen Abstand verglichen, den der Fahrzeugaufbau 4 gegenüber dem Mittelpunkt 12 des Rades 8 in der aktuellen Fahrsituation des Kraftfahrzeuges 2 einnehmen soll. Liegt der gemessene Abstand h unterhalb dieses vorgegebenen Abstandes, so veranlaßt die Zentraleinheit 14, daß die Luftfeder 10 mit Druckluft beschickt wird, andernfalls veranlaßt die Zentraleinheit 14, daß Druckluft aus der Luftfeder 10 abgelassen wird. Entsprechend wird an den anderen Luftfedern des Kraffahrzeuges 2 vorgegangen.
Fig. 2 zeigt in schematischer Darstellung einen Drehwinkelsensor 16, mit dem der Winkel ϕ (siehe Fig. 1) meßbar ist. Der Drehwinkelsensor 16 verfügt über einen Betätigungshebel 18, der im Punkt 20 in der Papierebene drehbar gelagert ist. Hierbei kann der Stab 18 den kompletten Winkelbereich von 0° bis 360° überstreichen. Der gesamte Meßbereich des Drehwinkelsensors 16 ist in drei aufeinander folgende Meßwertintervalle I, II und III unterteilt, wobei das Meßwertintervall I von 0° bis 120°, das Meßwertintervall II von 120° bis 240° und das Meßwertintervall III von 240° bis 360° reicht.
Im Zusammenhang mit der Fig. 3 wird im folgenden erläutert, welche Signale der Drehwinkelsensor 16 beim Überstreichen der einzelnen Meßwertintervalle I, II und III erzeugt. Beim Überstreichen des Meßwertintervalls I von 0° bis 120° erzeugt der Drehwinkelsensor in der Null-Grad-Stellung das Signal 0 und in der 120°-Stellung das Signal 240. In den dazwischenliegenden Winkelstellungen erzeugt der Drehwinkelsensor 16 die entsprechenden Signale, wobei zwischen der Winkelstellung des Drehwinkelsensors 16 und dem von ihm erzeugten Signal ein linearer Zusammenhang besteht, so wie es auch in der Fig. 3 gezeigt ist. Es entsteht also in dem Meßwertintervall I ein Kennfeld, in dem jeder Meßwert des Meßwertintervalls genau einem Signal des Signalintervalls von 0 bis 240 zugeordnet ist und umgekehrt. Den Meßwertintervallen II und III wird ebenfalls das Signalintervall von 0 bis 240 zugeordnet. Der Drehwinkelsensor 16 zeigt also in Winkelstellungen, die um 120° zueinander versetzt sind, jeweils das gleiche Signal an (beispielsweise zeigt der Drehwinkelsensor 16 in den Winkelstellungen 60°, 180° und 300° jeweils das Signal 120 an).
Der in der Fig. 2 gezeigte Drehwinkelsensor 16 wird zwischen dem Fahrzeugaufbau 4 und dem Längslenker 6 (siehe Fig. 1) bei der Herstellung des Kraftfahrzeuges möglichst derart positioniert, daß alle möglichen Winkel ϕ, die zwischen Fahrzeugaufbau und Längslenker 6 eingenommen werden können, wenn der Abstand h zwischen hmax und hmin variiert, innerhalb genau eines Meßwertintervalls des Drehwinkelsensors 16 liegen. Beispielsweise wird der Drehwinkelsensor 16 möglichst derart positioniert, daß alle möglichen Drehwinkel ϕ zwischen 120° und 240°, also im Meßwertintervall II, liegen. In diesem Fall zeigt der Drehwinkelsensor 16 in der unteren Abstandsgrenze hmin (in der ein Drehwinkel ϕmin eingenommen wird) ein unteres Grenzsignal Smin und in der oberen Abstandgrenze hmax (in der ein Drehwinkel ϕmax eingenommen wird) ein oberes Grenzsignal Smax an (siehe Fig. 3). Jeder Abstand des Fahrzeugaufbaus 4 zu dem Mittelpunkt 12 des Rades 8 zwischen hmin und hmax entspricht dann einem Winkel ϕ zwischen ϕmin und ϕmax und läßt sich eindeutig einem Signal S zwischen Smin und Smax zuordnen. Umgekehrt läßt sich aus dem von dem Drehwinkelsensor 16 angezeigten Signal S eindeutig auf den Abstand des Fahrzeugaufbaus 4 zu dem Mittelpunkt 12 des Rades 8 schließen, wenn der Drehwinkelsensor entsprechend genau eingebaut ist. Bei der Fabrikation des Kraftfahrzeuges wird jeder Drehwinkelsensor möglichst derart eingebaut, daß er sich in einer definierten Position befindet, in der die genannten Bedingungen erfüllt sind. Die Zentraleinheit kann dann bei entsprechender Programmierung aus dem Signal eines Drehwinkelsensors eindeutig eine Höhe des Fahrzeugaufbaus bestimmen.
Bei der Fabrikation des Kraftfahrzeuges kann es jedoch dazu kommen, daß der Drehwinkelsensor 16 derart eingebaut wird, daß von dem Drehwinkelsensor 16 sowohl Drehwinkel aus einem ersten Meßwertintervall als auch Drehwinkel aus einem zweiten Meßwertintervall überstrichen werden, wenn der Abstand h des Fahrzeugaufbaus 4 (siehe Fig. 1) zwischen hmin und hmax variiert. Eine richtige Bestimmung des Abstandes h aus dem von dem Drehwinkelsensor erzeugten Signal S ist dann nicht mehr ohne weiteres möglich, was im folgenden erläutert wird.
Fig. 4 zeigt ein Diagramm, in dem der Drehwinkel ϕ des Drehwinkelsensors über dem Signal S aufgetragen ist. Die ideale Kennlinie 22 in dem Diagramm wird von einem Drehwinkelsensor erzeugt, der in dem Kraftfahrzeug in einer definierten Position derart eingebaut wurde, daß die Drehwinkel ϕmin und ϕmax, die in Abständen hmin und hmax eingenommen werden, beide innerhalb eines Meßwertintervalls, beispielsweise im Meßwertintervall II, liegen. Wie oben erläutert, ist es in diesem Fall möglich, aus dem von dem Drehwinkelsensor 16 angezeigten Signal S eindeutig den Abstand h zu bestimmen. Die Zentraleinheit 14, mit der der Abstand des Fahrzeugaufbaus 4 zu dem Mittelpunkt 12 des Rades 8 geregelt wird (siehe Fig. 1), ist so programmiert, daß sie bei der Regelung des Abstandes die ideale Kennlinie 22 zugrunde legt. Demzufolge wird in der Zentraleinheit 14 die Höhe hmin dem Signal Smin und die Höhe hmax dem Signal Smax zugeordnet und die Höhen zwischen hmin und hmax werden Signalen zugeordnet, die zwischen Smin und Smax liegen. Bei der Herstellung des Kraftfahrzeuges kann es jedoch passieren, daß der Drehwinkelsensor 16 derart eingebaut wird, daß zwischen den Abständen hmin und hmax Drehwinkel aus unterschiedlichen Meßwertintervallen überstrichen werden. In der Fig. 4 ist eine reale Kennlinie 24 eingezeichnet, die die Verhältnisse wiedergibt, wenn zwischen den Abständen hmin und hmax sowohl Drehwinkel des Meßwertintervalls I als auch Drehwinkel des Meßwertintervalls II überstrichen werden und somit eine Kennfeldüberschreibung stattfindet. Die reale Kennlinie 24 ist gegenüber der idealen Kennlinie 22 nach rechts seitlich verschoben.
Durch den unpräzisen Einbau des Drehwinkelsensors 16 entstehen folgende Probleme: Aufgrund der seitlichen Verschiebung der idealen Kennlinie 22 in die reale Kennlinie 24 kommt es dazu, daß von dem Drehwinkelsensor 16 Signale S in der Nähe von Smax angezeigt werden, obwohl der Abstand h des Fahrzeugaufbaus 4 zu dem Mittelpunkt 12 des Rades 8 in der Nähe von hmin liegt (der entsprechende Teil der realen Kennlinie 24 ist in der Fig. 4 fett eingezeichnet). Da die Zentraleinheit 14 mit der idealen Kennlinie 22 arbeitet, schließt sie aus diesen hohen Signalwerten auf einen großen Abstand in der Nähe von hmax. Soll das Kraftfahrzeug auf einen mittleren Abstand zwischen hmin und hmax eingeregelt werden, so würde die Zentraleinheit veranlassen, daß Luft aus den Luftfedern 10 abgelassen wird, obwohl sich das Kraftfahrzeug in einem Niveau in der Nähe von hmin befindet und somit ein Auffüllen der Luftfedern notwendig wäre. Aufgrund des unpräzise eingebauten Drehwinkelsensors 16 würde die Zentraleinheit 14 also genau die der an sich notwendigen Regelung entgegengesetzte Regelung vornehmen.
Im Zusammenhang mit der Fig. 4 wird im folgenden erläutert, wie mit dem erfindungsgemäßen Verfahren die oben genannten Probleme gelöst werden können: Bei der Herstellung des Kraftfahrzeuges wird der Drehwinkelsensor 16 möglichst nahe an der definierten Position zu dem Fahrzeugaufbau 4 und zu dem Mittelpunkt 12 des Rades 8 angeordnet, so daß die reale Kennlinie 24 möglichst nahe an der idealen Kennlinie 22 liegt, die in der Zentraleinheit 14 zur Regelung zugrunde gelegt wird. Danach wird in einem Abstand hmittel (das einem definierten Normalniveau des Fahrzeugaufbaus entspricht), der bevorzugt in etwa mittig zwischen hmin und hmax liegt, das von dem Drehwinkelsensor 16 angezeigte Signal S1 mit dem idealen Signal S2 verglichen, das ein exakt in der definierten Positon befindlicher Drehwinkelsensor anzeigen würde. Aus den Signalen S2 und S1 wird ein Offset O = S2 - S1 bestimmt. Der Offset O wird zusätzlich zu der idealen Kennlinie 22 permanent in der Zentraleinheit 14 (siehe Fig. 1) gespeichert.
Der Abstand hmittel des Fahrzeugaufbaus zu einem festen Bezugspunkt muß zur Bestimmung des Offsets O möglichst genau eingestellt werden. Dies kann beispielsweise durch Messung des Abstandes mit einem externen genauen Abstandsmeßsystem erfolgen. Danach wird das ideale Signal S2 bestimmt und der Offset O wie oben erläutert berechnet.
Im Betrieb des Kraftfahrzeuges 2 wird der Abstand des Fahrzeugaufbaus 4 zu dem Mittelpunkt 12 des Rades 8 wie folgt bestimmt: Zu dem von dem Drehwinkelsensor 16 angezeigten Signal S wird der Offset O addiert, so daß ein Summensignal SS = S + O entsteht. Dem Summensignal SS wird der Abstand des Fahrzeugaufbaus 4 zu dem Mittelpunkt des Rades 2 zugeordnet, der zu dem gleich großen Signal S der idealen Kennlinie 22 gehört, wenn das Summensignal SS innerhalb des Signalintervalls von Smin bis Smax liegt (einschließlich der Intervallgrenzen).
Beispiel: Von dem Drehwinkelsensor 16 wird das Signal S3 angezeigt. Zu diesem Signal S3 wird der Offset O addiert, so daß das Summensignal SS = S3 + O entsteht. Das Summensignal SS = S3 + O liegt oberhalb von Smin und unterhalb von Smax, also innerhalb des Signalintervalls von Smin bis Smax (siehe Fig. 4). Dem Summensignal SS = S3 + O wird von der Zentraleinheit 14 also die Höhe h1 zugeordnet, die zu dem gleich großen Signal S = S3 + O der idealen Kennlinie 22 gehört.
Es kann jedoch auch vorkommen, daß von dem Drehwinkelsensor 16 ein Signal S angezeigt wird, dessen dazugehöriges Summensignal SS = S + O oberhalb des oberen Grenzsignals Smax und somit außerhalb des Signalintervalls von Smin bis Smax liegt (bei dem in der Fig. 4 gezeigten Fall ist das für alle Signale des Signalintervalls von S4 bis S6 der Fall). Die Zentraleinheit 14 ordnet in diesem Fall das von dem Drehwinkelsensor angezeigte Signal einer Höhe des Fahrzeugaufbaus 4 zu dem Mittelpunkt 12 des Rades 8 zu, der in der Nähe der unteren Abstandsgrenze hmin (und vorzugsweise zwischen hmin und hmax) liegt oder dieser entspricht. Eine "falsche Regelung" durch die Zentraleinheit ist also nicht möglich, da die Zentraleinheit dem Signal des Drehwinkelsensors zumindest qualitativ den richtigen Abstand zuordnet.
Beispiel: Von dem Drehwinkelsensor 16 wird das Signal S5 angezeigt, so daß das Summensignal SS = S5 + O oberhalb des oberen Grenzsignals Smax liegt. Die Zentraleinheit 14 ordnet dem Signal S5 dann die Höhe hmin bzw. eine Höhe, die in der Nähe von hmin liegt zu. Dies entspricht den tatsächlichen Gegebenheiten, so daß es in der Zentraleinheit 14 nicht zu einer falschen Regelung kommt, wenn sie diese Zuordnung bei der folgenden Regelung des Abstandes des Fahrzeugbaus 4 zu dem Mittelpunkt 12 des Rades 8 zugrunde legt.
Wird von dem Drehwinkelsensor 16 ein Signal S angezeigt, das zwischen 0 und Smin liegt, und wird zu diesem Signal der Offset O hinzuaddiert, so liegt das Summensignal SS in dem Signalintervall von Smin bis Smax. Dem Summensignal SS wird dann der Abstand des Fahrzeugaufbaus 4 zu dem Mittelpunkt 12 des Rades 8 zugeordnet, der zu dem gleich großen Signal S der idealen Kennlinie 22 gehört.
Beispiel: Der Drehwinkelsensor zeigt das Signal S7 an, aus dem die Zentraleinheit 14 das Summensignal SS = S7 + O bildet. Das Summensignal SS liegt innerhalb des Signalintervalls von Smin bis Smax, so daß dem Signal S7 bzw. dem Summensignal SS die Höhe h2 zugeordnet wird.
Fig. 5 zeigt ein Diagramm, das weitestgehend dem in der Fig. 4 gezeigten Diagramm entspricht. Der einzige Unterschied ist darin zu sehen, daß die reale Kennlinie 24 gegenüber der idealen Kennlinie 22 "nach links" versetzt ist. Dies hat zur Folge, daß der Drehwinkelsensor 16 zwischen dem kleinsten Abstand hmin und dem größten Abstand hmax sowohl Meßwerte des Meßwertintervalls II als auch Meßwerte des Meßwertintervalls III überstreicht. Bei der Kalibrierung des Drehwinkelsensors 16 wird wiederum in dem Abstand hmittel das von dem Drehwinkelsensor 16 angezeigte Signal S1 mit dem Signal S2 verglichen, das ein exakt eingebauter Drehwinkelsensor bei hmittel anzeigen würde. Aus den Signalen S2 und S1 wird wiederum ein Offset O = S2 - S1 berechnet (man beachte, daß im Falle einer nach links verschobenen realen Kennlinie 24 der Offset O negativ ist, weil S1 größer als S2 ist). Der Offset O = S2 - S1 wird wiederum zusammen mit der idealen Kennlinie 22, die jedem Signal im Signalintervall von Smin bis Smax eine eindeutige Höhe zuordnet, permanent in der Zentraleinheit 14 gespeichert.
Im späteren Betrieb des Kraftfahrzeuges 4 wird in der Zentraleinheit aus dem Signal des Drehwinkelsensors 16 die Höhe des Fahrzeugaufbaus 4 über dem Mittelpunkt 12 des Rades 8 wie folgt bestimmt: Zu dem von dem Drehwinkelsensor 16 angezeigten Signal S wird der Offset O addiert (bzw. der Betrag des Offsets wird von dem Signal S abgezogen, was gleichbedeutend ist, wenn man bedenkt, daß der Offset negativ ist), so daß ein Summensignal SS = S + O entsteht. Liegt das Summensignal innerhalb des Signalintervalls von Smin bis Smax, so wird dem Summensignal SS eine Höhe genauso zugeordnet, wie es bereits im Zusammenhang mit der Fig. 4 erläutert worden ist.
Wird von dem Drehwinkelsensor 16 ein Signal angezeigt, dessen dazugehöriges Summensignal SS = S + O unterhalb des unteren Grenzsignals Smin liegt, wird dem Summensignal SS eine Höhe des Fahrzeugaufbaus 4 über den Mittelpunkt 12 des Rades 8 zugeordnet, der in der Nähe der oberen Abstandsgrenze hmax (und vorzugsweise zwischen hmin und hmax) liegt oder dieser entspricht. Somit wird auch für solche Signale des Drehwinkelsensors 16, erkannt, daß sich der Fahrzeugaufbau 4 in der Nähe von hmax befindet, so daß die Zentraleinheit 14 eine entsprechende Regelung vornehmen kann, um den Fahrzeugaufbau 4 abzusenken.
Bezugszeichenliste
2
Kraftfahrzeug
4
Fahrzeugaufbau
6
Längslenker
8
Kraftfahrzeugrad
10
Luftfeder
12
Mittelpunkt
14
Zentraleinheit
16
Drehwinkelsensor
18
Betätigungshebel
20
Punkt
22
ideale Kennlinie
24
reale Kennlinie

Claims (2)

1. Verfahren zur Bestimmung des Abstandes zweier zwischen einer unteren und einer oberen Abstandsgrenze zueinander beweglicher Bezugspunkte, insbesondere Verfahren zur Bestimmung des Abstandes eines Fahrzeugaufbaus eines Kraftfahrzeuges gegenüber einem festen Bezugspunkt, mittels eines Sensors, dessen Meßbereich in mehrere aufeinander folgende Meßwertintervalle unterteilt ist, wobei jedem Meßwertintervall das gleiche Signalintervall zugeordnet ist, und wobei dem Verfahren zugrunde gelegt ist, daß
  • - der Sensor in einer definierten Position zu den beiden Bezugspunkten derart positioniert ist, daß alle möglichen Abstände der Bezugspunkte den Meßwerten genau eines Meßwertintervalls zugeordnet sind, und daß
  • - der Sensor in der unteren Abstandsgrenze ein unteres Grenzsignal und in der oberen Abstandsgrenze ein oberes Grenzsignal anzeigt, und daß
  • - der Sensor ein Signal zwischen dem unteren und dem oberen Grenzsignal anzeigt, wenn der Abstand der Bezugspunkte zwischen der unteren und der oberen Abstandsgrenze liegt, und daß
  • - aus dem von dem Sensor angezeigten Signal eindeutig auf den Abstand der Bezugspunkte geschlossen werden kann,
in dem zur Kalibrierung des Sensors folgende Verfahrensschritte durchgeführt werden:
  • - der Sensor wird möglichst nahe an der definierten Position zu den beiden Bezugspunkten angeordnet
  • - in mindestens einem Abstand der beiden Bezugspunkte wird aus der Differenz des Signals, das ein in der definierten Position befindlicher Sensor anzeigen würde, und des von dem Sensor angezeigten Signals ein Offset O bestimmt,
und in dem zur Bestimmung des Abstandes der beiden zueinander beweglichen Bezugspunkte folgende Verfahrensschritte durchgeführt werden:
  • - zu dem von dem Sensor S angezeigten Signal wird der Offset addiert, so daß ein Summensignal SS = S + O entsteht
  • - dem Summensignal SS wird der Abstand der beiden Bezugspunkte zugeordnet, der dem gleichen großen Signal zugeordnet würde, das ein in der definierten Position befindlicher Sensor anzeigen würde, wenn das Summensignal SS zwischen dem unteren Smin und dem oberen Grenzsignal Smax liegt
  • - aus dem Summensignal wird der Abstand der beiden Bezugspunkte wie folgt bestimmt, wenn das Summensignal SS außerhalb des Signalintervalls von der unteren Smin bis zur oberen Abstandsgrenze Smax liegt:
  • - wenn das Summensignal SS oberhalb des oberen Grenzsignals Smax liegt, wird dem Summensignal SS ein Abstand der Bezugspunkte zugeordnet, der in der Nähe der unteren Abstandsgrenze hmin liegt oder dieser entspricht
  • - wenn das Summensignal SS unterhalb des unteren Grenzsignals liegt, wird dem Summensignal SS ein Abstand der Bezugspunkte zugeordnet, der in der Nähe der oberen Abstandsgrenze hmax liegt oder dieser entspricht.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der beiden Bezugspunkte, in dem das von dem Sensor angezeigte Signal mit dem idealen Signal, das ein in der definierten Position befindlicher Sensor anzeigen würde, verglichen wird, in einem Bereich liegt, in dem die von dem Sensor erzeugte Kennlinie weitestgehend linear verläuft.
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