DE3423602A1

DE3423602A1 - Messvorrichtung fuer den abstand zwischen der karosserie und der achse eines fahrzeugs

Info

Publication number: DE3423602A1
Application number: DE19843423602
Authority: DE
Inventors: Helmut 7250 Leonberg Domann; Erich Dipl.-Ing. 7140 Ludwigsburg Rubel
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1984-06-27
Filing date: 1984-06-27
Publication date: 1986-01-09

Description

Meßvorrichtung für den Abstand zwischen
der Karosserie und der Achse eines Fahrzeugs Stand der Technik Die Erfindung geht aus von einer Meßvorrichtung nach der Gattung des Hauptanspruchs. Aus der US-PS 36 34 677 ist eine solche Vorrichtung zur Kompensation der Lage der Scheinwerfer bezüglich einer veränderten Karosserieneigung bekannt, wobei mittels eines induktiven Weggebers der Abstand zwischen der Karosserie und der Radaufhängung eines Fahrzeugs gemessen wird. Diese bekannte Vorrichtung ist aufwendig und teuer, was insbesondere für große Federwege gilt.
Weiterhin ist aus der DE-OS 33 15 594 eine auf dem Ultraschallprinzip beruhende Abstandsmeßvorrichtung bekannt, die den Abstand zwischen einem Fahrzeug und der Fahrbahn erfaßt. Dieses offene System ist zum einen empfindlich gegen Verschmutzung und zum anderen beeinflußbar durch die Oberflächenbeschaffenheit der Fahrbahn, Vorteile der Erfindung Die erfindungsgemäße Meßvorrichtung mit den kennzeichenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß unter Verwendung eines als SenderlEmpfänger ausgebildeten, berührungslosen Abstandsmeßsystems, vorzugsweise eines Ultraschallsystems ein geschlossenes System erreicht wird, das keine Störanfälligkeit gegenüber Verschmutzung oder Luftwirbel aufweist, Die Reflexion findet an definierten Flächen statt.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Vorrichtung möglich. Besonders vorteilhaft ist die Verwendung einer ohnehin vorhandenen Kammer des Federsystems des Fahrzeugs, da hierdurch ein sehr geringer Aufwand beim Einbau oder bei der Umkonstruktion nötig ist. Besonders gut eignet sich dafür der Luftfederbalg des Fahrzeugs, da bei diesem lediglich die in einer Befestigungsschraube für den Gummipuffer angeordnete Preßluftzuführung durch eine andere mit integriertem Sender/Empfänger ausgetauscht zu werden braucht.
Weiterhin erweist sich die Verwendung eines Dickenschwingers mit einem Frequenzbereich zwischen 150 und 200 kHz als besonders vorteilhaft, da hierbei ein stark gebündelter Ultraschallstrahl entsteht und sekundäre Strahlungsquellen durch Gestaltung von Kanten und Radien in der Schallführung leicht ausgeschaltet werden können.
Schließlich kann der Reflektor vorzugsweise als sogenannter Triple-Spiegel ausgebildet werden, wodurch auch größere Winkelfehler beim Ein- und Ausfedervorgang zwischen Ultraschallstrahl und Reflektor nicht zu einer Schwächung des Echosignals führen.
Zeichnung Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Das einzige Ausführunsbeispiel zeigt ein Schnittbild einer Meßvorrichtung in Luftfederbalg eines Fahrzeugs.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels Ein aus Gummi oder gummiähnlichem Material bestehender Luftfederbalg 10 stützt sich auf der Seite der Karosserie eines Fahrzeugs auf einem Träger 11 und achsseitig auf einem Kolben 12 ab. Als Kolben wird gewöhnlich ein im wesentlichen zylindrischer Körper bezeichnet, der auf einer nicht näher dargestellten Achskonstruktion 13 befertigt ist und die Einfedertiefe begrenzt. Zentrisch zum Luftfederbalg 10 befindet sich im Träger 11 eine Bohrung, durch die eine Befestigungsschraube 14 zur Befestigung eines Gummipuffers 15 durchgeführt ist. Auf die Befestigungsschraube 14 ist oberhalb des Trägers 11 eine Kontermutter 16 aufgeschraubt, auf die ein Wandlerträger 17 aufgesetzt ist. Dieser Wandlerträger 17 enthält einen als Piezoxid-Wandler ausgebildeten SendergEmpfänger 18.
Durch eine isolierte Durchführung 19 im Wandlerträger 17 ist der elektrische Anschluß für den Sender/Empfänger nach außen geführt. Es kann sich dabei natürlich um eine Mehrfachdurchführung handeln. Seitlich am Wandlerträger 17 ist ein Preßluftanschluß 20 angebracht, durch den die Preßluft über Hohlräume im Wandlerträger 17, in der Kontermutter 16, in der Befestigungsschraube 14 sowie im Gummipuffer 15 ins Innere des Luftfederbalgs 10 gelangen kann.
Der Luftfederbalg wird mit Preßluft bis ca. 10 bar gefüllt und nimmt dann - je nach Belastung - etwa die dargestellte Stellung ein. Im nicht aufgepumpten Zustand und bei kurzzeitiger Überlastung Cz, B. Schlagloch) sitzt der Gummipuffer 25 auf einer oberen Abschlußplatte 21 des Kolbens 12 auf. Der Gummipuffer 15 wird dabei bis zu einer Grenzlinie 22 deformiert, die die maximale Einfederung darstellt, Zur Messung des Abstands zwischen dem mit der Karosserie des Fahrzeugs verbundenen Träger 11 und dem mit der Achse bzw, Achskonstruktion 13 des Fahrzeugs verbundenen Kolben 12 wird durch den Sender/Empfänger 18 ein Ultraschallsignal ausgesendet, das an der oberen Ab.schlußplatte 21 reflektiert und wieder empfangen wird. Die Laufzeit ergibt dann ein Maß für die gemessene Entfernung, Eine elektronische Einrichtung zur Steuerung des SenderslEmpfängers 18 ist nicht näher dargestellt, jedoch allgemeiner Stand der Technik und z. B. in der DE-OS 2 312 248, der DE-OS 2 531 665, der AT-PS 248 894 sowie der DE-OS 32 OT 950 näher beschrieben, Um eine starke Bündelung des Ultraschallstrahls zu erreichen, ist zum einen der Sender/Empfänger 38 als sogenannter Dickenschwinger ausgebildet, der im Gegensatz zu üblichen Ultraschallmeßverfahren, die eine Frequenz von 25 bis 35 kHz verwenden, in einem Frequenzbereich zwischen 150 und 200 kHz schwingt. Diese hohe Frequenz hat zwar den Nachteil einer schlechten energetischen Ankopplung an die Luft, jedoch kann infolge der kurzen Meßstrecke ein sch.lechter Ankopplungsgrad in Kauf genommen werden.
Bei dieser hohen Frequenz ist die nutzbare, schwingende Oberfläche des Wandlers groß gegenüber der Wellenlänge, die gleichphasig schwingt. Bei 200 kHz und 20 OC beträgt die Wellenlänge 1,7 mm, Dadurch entsteht der Vorteil daß die Kanten und Radien entlang der Schallführung so gestaltet werden können, daß sie groß gegenüber der Wellenlänge sind, wodurch Beugungserscheinungen an physikalisch scharfen Kanten und damit sekundäre Strahlungsquellen vermieden werden.
Zur Verbesserung der Reflexion ist zentrisch in der oberen Abschlußplatte 21 ein sogenannter Triple-Spiegel 23 eingebaut, der im wesentlichen aus drei senkrecht zueinander stehenden Flächen besteht. Eine einfachere Ausführung mit zwei Flächen ist natürlich ebenfalls möglich. Er reflektiert den Ultraschallstrahl mit einem Ausfallswinkel, der gleich dem Einfallswinkel ist. Winkelfehler zwischen dem Ultraschallstrahl und der Abschlußplatte 21, die durch die Konstruktion der Achsaufhängung beim Ein- und Ausfedern 0 bis zu + 35 betragen können, führen dadurch nicht zu einer Schwächung des Echosignals.
Zur Verbesserung der Ultraschall-Abstrahlung und des Empfangs des reflektierten Signals ist die Öffnung in der Befestigungsschraube 34 als Exponentialtrichter 24 ausgebildet.
Um ein vorhandenes Luftfedersystem für die Abstandsmessung umzurüsten, muß prinzipiell lediglich eine vorhandene Kontermutter entfernt und durch eine Kontermutter 16 mit aufgesetztem Wandlerträger 17 ersetzt werden. Auf den Triple-Spiegel 23 sowie eine günstige Ausgestaltung des Ultraschallkanals kann in einer einfachsten Ausführungsform verzichtet werden.
Die Erfindung ist natürlich nicht auf die Anwendung in Luftfedersystemen beschränkt, sondern kann auch beispielsweise in Stoßdämpfern und Federbeinen eingesetzt werden. Wesentlich ist, daß ein vorhandenes, geschlossenes System, z, B, das Gehäuse eines Stoßdämpfers, das den Federbewegungen des Fahrzeugs folgt, zur Aufnahme des Ultraschallkanals verwendet wird. Dabei können anstelle des Ultraschallprinzips grundsätzlich auch andere Meßprinzipien Verwendung finden, die auf einer Laufzeitmessung eines emittierten und wieder empfangenen Signals beruhen. Das Laufzeitsignal kann somit z, B, ein Infrarotsignal oder eine sonstige elektromagnetische Welle sein.

Claims

Ansprüche 1. Meßvorrichtung für den Abstand zwischen der Karosserie und der Achse eines Fahrzeugs unter Verwendung eines berührungslosen Abstandsmeßsystems, dadurch gekennzeichnet, daß dieses als Sender/Empfänger (18) ausgebildete Abstandsmeßsystem an einem der beiden Bezugspunkte (Karosserie, Achse) vorgesehen ist, wobei das emittierte Meßsignal am anderen Bezugspunkt reflektiert wird und der Signaiweg in einem geschlossenen. Behälter (10) des Federsystems des Fahrzeugs verläuft.
2. Meßvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der geschlossene Behälter der Luftfederbalg des Fahrzeugs ist.
3. Meßvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sender/Empfänger (18) karosserieseitig über einem Gummipuffer (15) im Luftfederbalg (10) angeordnet ist und durch eine Öffnung im Gummipuffer (15) hindurch mißt.
Meßvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der SenderlEmpfänger (18) in einer vorzugsweise als Schraubverbindung (J4, 16) ausgebildeten Preßluftzuführung bzw. vorzugsweise als Preßluftzuführun ausgebildeten Schraubverbindung für den Luftfederbalg (io) angeordnet ist.
5. Meßvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftzuführungskanal in den Innenraum des LuStfederbalgs (10) als Exponentialtrichter (24) ausgebildet ist.
6. Meßvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßsignal ein Ultraschallsignal ist,
7. Meßvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Sender/Empfänger (18) als Dickenschwinger ausgebildet ist, der einen Frequenzbereich von vorzugsweise 150 bis 200 kHz aufweist.
8. Meßvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanten und Radien entlang dem Signalweg groß gegenüber der Wellenlänge ausgebildet sind.
9. Meßvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Reflektor am anderen Bezugspunkt wenigstens zwei, vorzugsweise drei im wesentlichen senkrecht zueinander angeordnete Flächen aufweist (Triple-Spiegel 23).