DE3820124A1

DE3820124A1 - Hoehensteuerungs-vorrichtung fuer kraftfahrzeug-aufhaengungen

Info

Publication number: DE3820124A1
Application number: DE3820124A
Authority: DE
Inventors: Junkichi Konishi; Yasuhiro Shiraishi
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1987-06-13
Filing date: 1988-06-13
Publication date: 1988-12-29
Also published as: JPS63199809U; US5014199A

Description

Die Erfindung betrifft eine Höhensteuerungs-Vorrichtung für Kraftfahrzeug-Aufhängungen gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Im einzelnen befaßt sich die Erfindung mit einer Höhensteuerung zur Einstellung der Höhe einer Fahrzeugkarosserie innerhalb eines vorgegebenen Höhenbereichs.

Höhensteuerungs- oder Einstellsysteme für Kraftfahrzeuge sind in verschiedenen Ausführungsformen bekannt. Eines der bekannten Systeme ist in der japanischen Patentanmeldung 58-1 12 817 beschrieben worden. Dieses System ermöglicht es, die relative Höhe der Fahrzeugkarosserie in bezug auf Teile der Aufhängung zu überwachen und eine Höheneinstellung in bezug auf die Position jedes Rades unabhängig von der Position der anderen Räder durchzuführen. Derartige Systeme arbeiten im allgemeinen zufriedenstellend.

Sie ermöglichen es insbesondere, die Höhe einzustellen, während die elektrische Stromzufuhr eingeschaltet ist. Andererseits entfällt die Höhensteuerung, während die Stromzufuhr unterbrochen ist, d. h., während der Zündschalter offen ist. Die Höheneinstellung ist daher nicht möglich beim Parken des Fahrzeugs, da hier der Zündschalter offen bzw. der Zündschlüssel abgezogen ist. Beim Parken verlassen die Fahrgäste das Fahrzeug, so daß sich die Belastung des Fahrzeugs verringert. Folglich gelingt es der Kraft des Aufhängungssystems, das Fahrzeug über eine zulässige obere Grenze hinaus anzuheben. Da die Hauptstromzufuhr unterbrochen ist, verbleibt die Karosserie in der erwähnten überhöhten Position.

Zur Vermeidung dieses Effekts wird in der japanischen veröffentlichten Patentanmeldung 55-47 908 eine Höhensteuerung vorgeschlagen, die eine Höhensteuerung während einer gegebenen Zeitperiode nach Unterbrechung der Hauptstromzufuhr ermöglicht. Eine andere Steuerung ergibt sich aus der japanischen veröffentlichten Patentanmeldung 59-1 21 221. Auch hier ist eine Höheneinstellung möglich, während die Stromzufuhr abgeschaltet ist. Die Höhe der Karosserie kann also in einen normalen Bereich zurückgebracht werden.

Bei diesen bekannten Systemen ist es zwar möglich, die Fahrzeughöhe auch dann noch zu korrigieren, wenn die Hauptstromzufuhr abgeschaltet ist. Hier erfolgt jedoch die Höhenkorrektur in einem Zustand, bei dem sich die Fahrgäste nicht innerhalb des Fahrzeugs befinden, dieses also unbelastet ist. Da das Fahrzeug nicht belastet ist, befindet sich die Aufhängungskraft, die die Karosserie auf dem Fahrwerk abstützt, naturgemäß auf dem Minimalwert.

Wenn nunmehr der oder die Fahrgäste in das Fahrzeug zurückkehren, erhöht sich die Last und die Karosserie sinkt übermäßig ab. Wenn daher die Stromzufuhr eingeschaltet wird, wird auch die Höhensteuerung eingeschaltet, und die abgesenkte Position wird ermittelt. Bis die normale Höhe wieder erreicht ist, ergibt sich ein verringerter Komfort.

Da im übrigen die Druckquelle eine Druckpumpe, etwa einen Kompressor umfaßt, der während der Stromunterbrechung abgeschaltet ist, wird der Kompressor beim Einschalten erheblich belastet, so daß sich seine Lebensdauer verringert. Da die Druckpumpe eine gewisse Zeit zur Erhöhung des Druckes benötigt, ergibt sich insoweit eine Verzögerung bei der Höheneinstellung, und es vergeht eine relativ lange Zeit, bis sich das Fahrzeug wieder in der richtigen Höhe befindet.

Die Erfindung ist daher darauf gerichtet, eine Höhensteuerung zu schaffen, bei der die Notwendigkeit einer Korrektur der Fahrzeughöhe nach dem Starten entfällt.

Die Erfindung ergibt sich im einzelnen aus dem kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs.

Die erfindungsgemäße Höhensteuerungs-Vorrichtung ist auf unterschiedliche, erste und zweite Zielhöhen eingerichtet, um die herum die normale Fahrzeughöhe bestimmt wird. Die erste Zielhöhe wird während des normalen Fahrzeugbetriebes verwendet, also bei der Zufuhr von Strom. Andererseits gilt die zweite Zielhöhe während des Parkens. Die Höhensteuerungs- Vorrichtung spricht an auf das Abschalten der Stromzufuhr, also etwa das Abziehen des Zündschlüssels, und führt eine Höheneinstellung unter Verwendung der zweiten Zielhöhe durch. Dabei wird die Karosserie leicht angehoben und sodann während des Parkvorganges in der angehobenen Höhe gehalten.

Zum Halten der Karosserie in der größeren Höhe ist eine etwas größere Stützkraft erforderlich, als sie zum Halten in der normalen Fahrhöhe notwendig ist. Durch die Erfindung entfällt die Notwendigkeit, die Höhe nach dem Einschalten der Stromzufuhr zu korrigieren.

Entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung ist ein Aufhängungssystem vorgesehen, das sich zwischen einer Fahrzeugkarosserie und einem Radträger befindet, der drehbar ein Rad trägt. Die Aufhängung umfaßt Einrichtungen zum Verändern der Stützkraft, die zwischen dem Rad und der Karosserie ausgeübt wird. Ein Sensor überwacht den relativen Abstand zwischen der Karosserie und dem Radträger oder Rad und gibt ein entsprechendes Signal ab. Entsprechende Sensoren sind für alle Räder vorgesehen. Eine Steuereinheit, die mit einer Stromquelle verbunden ist, nimmt das Sensorsignal auf und vergleicht den Wert mit einem vorgegebenen Wert. Bei Abweichung wird ein Steuersignal abgegeben, durch das die Stützkraft der Aufhängung und damit der Abstand zwischen dem Rad und der Karosserie eingestellt wird. Die Steuereinheit spricht an auf das Abschalten der Stromzufuhr. In diesem Falle wird der vorgegebene Höhenwert erhöht, so daß die Höhensteuerung für eine gegebene Zeit den Abstand zwischen den Rädern und der Karosserie auf den größeren Wert einstellt.

Die vorgegebenen Höhenwerte werden im folgenden als Zielhöhen bezeichnet, und zwar als normale Zielhöhe bzw. als AUS-Zielhöhe oder auch Park-Zielhöhe.

Die Unterbrechung der Stromzufuhr beim Parken erfolgt zumeist mit Hilfe des Zündschalters bzw. Zündschlosses.

Die Einrichtungen zur Höheneinstellung können eine hohle Druckkammer umfassen, die mit einer Druckquelle in Verbindung steht und die ein Druckfluid aufnehmen oder abgeben kann. Der Fluiddruck bestimmt die Stützkraft zwischen den Rädern und der Karosserie. Ein Steuerventil zwischen der Druckquelle und der hohlen Kammer steuert die Aufnahme oder Abgabe von Druckfluid.

Es kann eine Hilfs-Stromzufuhrschaltung vorgesehen sein, die den Zündschalter umgeht und einen zwischen "EIN" und "AUS" umschaltbaren Schalter umfaßt. Dadurch bleibt die Stromversorgung der Höhensteuerung für eine gegebene Zeit vorhanden. Die Steuereinheit hält die Hilfs-Stromzufuhr für eine gegebene Periode aufrecht und schaltet sodann ab.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 ist ein Blockdiagramm zur Veranschaulichung einer bevorzugten Ausführungsform der Höhensteuer- Vorrichtung für eine Kraftfahrzeug-Aufhängung;

Fig. 2 ist ein Schaltdiagramm zur Veranschaulichung einer Hilfs- Stromzufuhrschaltung für die Steuervorrichtung gemäß Fig. 1;

Fig. 3 ist ein Längsteilschnitt eines Ausführungsbeispiels eines Höhensensors zur Ermittlung der Fahrzeughöhe;

Fig. 4 ist ein vergrößerter Schnitt wesentlicher Teile des Höhensensors gemäß Fig. 3;

Fig. 5 ist ein Flußdiagramm zur Veranschaulichung des Steuerungsprogramms für die Fahrzeughöhe.

Die Zeichnung und insbesondere Fig. 1 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform eines Höhensteuerungssystems für eine Kraftfahrzeug-Aufhängung. Die Aufhängung umfaßt Radträger 10 _FL, 10 _FR, 10 _RL und 10 _RR für linke und rechte Vorderräder und linke und rechte Hinterräder. Die Aufhängung umfaßt Stützen 12 _FL, 12 _FR, 12 _RL und 12 _RR, die Stoßdämpfer und Höhen-Stellglieder 14 _FL, 14 _FR, 14 _RL, 14 _RR umfassen.

Die Höhenstellglieder 14 _FL, 14 _FR, 14 _RL, 14 _RR weisen Druckkammern auf, die mit einem Arbeitsfluid gefüllt sind. Bei der bevorzugten Ausführungsform sind die Druckkammern mit Gas, beispielsweise Luft gefüllt. Die Druckkammern sind mit einer Druckluftquelle 16 über ein Druckzufuhrsystem 18 verbunden. Höhensteuerventile 20 _FL, 20 _FR, 20 _RL, 20 _RR befinden sich in dem Druckzufuhrsystem 18 und steuern die Luftzufuhr zu den Druckkammern. Wie aus Fig. 1 hervorgeht, ist das Höhensteuerventil 20 _R als gemeinsames Ventil für die hinteren Höhen-Stellglieder 14 _RL und 14 _RR vorgesehen.

Höhensensoren 24 _FL, 24 _FR, 24 _RL, 24 _RR befinden sich in Positionen der vier Radträger 10 _FL, 10 _FR, 10 _RL und 10 _RR zur Überwachung der relativen Höhe zwischen einer Fahrzeugkarosserie 26 und Aufhängungsteilen 28 _FL, 28 _FR, 28 _RL, 28 _RR, die mit den Rädern verbunden sind.

Die Höhensensoren 24 _FL, 24 _FR, 24 _RL und 24 _RR erzeugen für die Fahrzeughöhe repräsentative Signale S _FL, S _FR, S _RL, S _RR. Diese Signale der Höhensensoren gelangen an eine Steuereinheit 30.

Die Steuereinheit 30 umfaßt eine Diskriminator-Stufe und eine Generator-Stufe für ein Steuersignal. Die Höhensignale S _FL, S _FR, S _RL und S _RR gelangen in die Diskriminator- Stufe der Steuereinheit, in der sie verglichen werden mit oberen Maximalhöhenkriterien H _U und unteren Minimalhöhenkriterien H _L. Dadurch wird ermittelt, ob die durch die Signale repräsentierte Fahrzeughöhe innerhalb eines Zielhöhenbereiches liegt, der durch die Kriterien H _U und H _L definiert wird. Die oberen und unteren Kriterien H _U und H _L werden bestimmt in bezug auf eine Fahrzeug-Zielhöhe H _target. In der Praxis werden die oberen und unteren Kriterien H _U, H _L definiert durch obere und untere akzeptable Höhenbereiche mit dem Mittelwert der Zielhöhe H _target.

Wenn die Fahrzeughöhe außerhalb des Zielhöhenbereiches liegt, wird die Generator-Stufe für das Steuersignal getriggert. Bei Beginn der Arbeit der Generator-Stufe wird zunächst ein Signal abgegeben, das ein Verbindungsventil öffnet. Im übrigen werden durch das Höhensteuersignal der Generator-Stufe die Höhensteuerventile 20_FL, 20 _FR, 20 _RL und 20 _RR so betätigt, daß die Fahrzeughöhe an den jeweiligen Radpositionen in den Zielbereich gebracht wird.

Wie Fig. 1 zeigt, umfaßt die Luftdruckquelle 16 ein Druckluftnetz mit einem Kompressor 40, der durch einen Elektromotor 42 angetrieben wird. Der Kompressor 40 ist mit dem Druckluftzufuhrsystem 18 verbunden. Ein Lufttrockner 44 befindet sich in dem Druckzufuhrsystem 18 stromabwärts des Kompressors und trocknet die von dem Kompressor zugeführte Luft. Ein Druckspreicher 46 befindet sich in einem Speichersystem 48, das an beiden Enden mit dem Druckzufuhrsystem 18 verbunden ist. Ein Einweg- oder Rückschlagventil 50 befindet sich in dem Speichersystem 48 stromaufwärts des Druckspeichers 46. Ein elektromagnetisch betätigtes Druckspeicher-Steuerventil 52 liegt stromabwärts des Druckspeichers 46.

Das Druckzufuhrsystem 18 umfaßt einen Luftauslaß 54 mit einem zugehörigen Steuerventil 56, das die Öffnung und Schließung steuert.

Wie aus Fig. 1 hervorgeht, umfassen die Höhensteuerventile 20 _FL, 20 _FR, 20 _RL und 20 _RR magnetisch betätigte Ventile. Diese Ventile, das Druckspeicher-Steuerventil 52 und das Steuerventil 56 sind mit der Steuereinheit 30 verbunden, die die verschiedenen Ventilpositionen steuert. Die Höhensteuerventile 20 _FL, 20 _FR, 20 _RL und 20 _RR sind bei der dargestellten Ausführungsform so ausgebildet, daß sie im aktivierten Zustand öffnen und eine Verbindung zwischen den Druckkammern und dem Druckzufuhrsystem herstellen, während sie im abgeschalteten Zustand schließen und die Verbindung blockieren. Das Druckspeicher-Steuerventil 52 öffnet in aktiviertem Zustand zur Herstellung einer Verbindung zwischen dem Druckspeicher 46 und dem Druckzufuhrsystem 18 und schließt im abgeschalteten Zustand. Das Auslaß-Steuerventil 56 öffnet ebenfalls im aktivierten Zustand, so daß das Druckzufuhrsystem 18 mit der Atmosphäre verbunden wird, während es im abgeschalteten Zustand schließt.

Zur Überwachung des Druckes innerhalb des Druckspeichers 46 ist ein Drucksensor 60 vorgesehen, der ein entsprechendes Signal erzeugt, das an die Steuereinheit 30 als Parameter zur Steuerung des Kompressors abgegeben wird.

Die Höhensensoren 24 _FL, 24 _FR, 24 _RL und 24 _RR, die bei der gezeigten Ausführungsform verwendet werden, umfassen Hub- Sensoren, die zwischen der Fahrzeugkarosserie 26 und den Aufhängungsteilen 28 _FL, 28 _FR, 28 _RL und 28 _RR angeordnet sind. Die Höhensensoren überwachen den relativen Abstand zwischen der Fahrzeugkarrosserie und den Aufhängungsteilen 28 _FL, 28 _FR, 28 _RL und 28 _RR und geben ein entsprechendes Signal S _FL, S _FR, S _RL, S _RR ab. Die Höhensensoren können einen elektrostatischen, kapazitiven Hub-Sensor aufweisen, wie in Fig. 3 und 4 gezeigt ist.

Gemäß Fig. 3 und 4 wird ein elektrostatischer, kapazitiver Hub-Sensor insgesamt mit 110 bezeichnet. Der Hub- Sensor 110 mißt eine relative Bewegung zwischen einem Zylinder 112 und einer Kolbenstange 114. Die Kolbenstange 114 liegt koaxial innerhalb des Zylinders 112 und wird verschiebbar abgestützt durch eine Scheibe 116 und eine zylindrische Führung 118, die einstückig mit dem Zylinder ausgebildet ist.

Der Zylinder 112 und die Kolbenstange 114 bestehen aus elektrisch leitendem Material und sind gegeneinander isoliert.

Innere und äußere Zylinder 120, 122 liegen koaxial innerhalb des Zylinders 112 und umgeben die Kolbenstange 114 koaxial. Der Zylinder 112, der äußere Zylinder 122 und der innere Zylinder 120 sowie die Kolbenstange 114 liegen koaxial zueinander und in gegenseitigen Abständen, die durch eine ringförmige Halterung 124 auf elektrisch isolierendem Material aufrechterhalten werden.

Der innere Zylinder 120 ist elektrisch verbunden mit dem Zylinder 112 und bildet mit diesem eine Masseelektrode. Andererseits ist der äußere Zylinder 122 mit einer Klemme 126 verbunden, die ihrerseits mit einer Sensorschaltung 128 in Verbindung steht. Bei der gezeigten Ausführungsform umfaßt die Sensorschaltung 128 einen RC-Schwingkreis. Der äußere Zylinder 122 dient als positive Elektrode. Die Sensorschaltung 128 ist ebenfalls mit der Masseelektrode verbunden, die durch den inneren Zylinder 120 und den Zylinder 112 gebildet wird.

Die Scheibe 116, die zylindrische Führung 118 und die isolierende Halterung 124 bewirken eine gasdichte Abdichtung. Ein gasförmiges, dielektrisches Material mit stabiler Dielektrizitäts-Konstante liegt innerhalb des gebildeten Raumes.

Ein dielektrisches Glied 130 bewegt sich mit der Kolbenstange 114. Das dielektrische Glied umfaßt einen radial verlaufenden, scheibenförmigen Abschnitt 132 und koaxial angeordnete innere und äußere zylindrische Abschnitte 134, 136. Der innere Durchmesser ⌀d₂ des inneren zylindrischen Abschnitts 134 des dielektrischen Glieds 130 ist größer als der äußere Durchmesser ⌀d₁ des inneren Zylinders 120. Der äußere Durchmesser ⌀d₃ ist kleiner als der innere Durchmesser ⌀d₄ des äußeren Zylinders 122, so daß der innere zylindrische Abschnitt 134 in den ringförmigen Zwischenraum zwischen den Zylindern 120 und 122 eintreten kann, wie Fig. 3 zeigt. Andererseits ist der innere Durchmesser ⌀d₆ des äußeren zylindrischen Abschnitts 136 größer als der äußere Durchmesser ⌀d₅ des äußeren Zylinders 122, und der äußere Durchmesser ⌀d₇ ist kleiner als der innere Durchmesser ⌀d₈ des Zylinders 112, so daß der äußere zylindrische Abschnitt in den ringförmigen Zwischenraum zwischen dem äußeren Zylinder 122 und dem Zylinder 112 eintreten kann. Andererseits ist der scheibenförmige Abschnitt 132 auf dem äußeren Umfang der Kolbenstange 114 befestigt, so daß das dielektrische Glied 130 zusammen mit der Kolbenstange 114 bewegt werden kann.

Bei diesem Aufbau wird eine elektrostatische Kapazität Ct zwischen dem inneren und äußeren Zylinder 120, 122 und dem inneren und äußeren zylindrischen Abschnitt 134, 136 des dielektrischen Gliedes 130 erzeugt, während eine Relativbewegung zwischen dem Zylinder 112 und der Kolbenstange 114 erfolgt.

Wird angenommen, daß der mögliche Maximalhub zwischen dem Zylinder 112 und der Kolbenstange 114 gleich X ist, wie es in Fig. 4 gezeigt ist, die relative Dielektrizitäts- Konstante des dielektrischen Gliedes e₂ beträgt und die relative Dielektrizitätskonstante des gasförmigen Materials e₁ ist, und wird weiter angenommen, daß die elektrostatische Kapazität des überlappenden Bereichs zwischen den inneren und äußeren zylindrischen Abschnitten 134 und 136 und den inneren und äußeren Zylindern 120 und 122 C₁ beträgt, daß ferner die elektrostatische Kapazität der Bereiche der inneren und äußeren Zylinder 120 und 122 außerhalb der inneren und äußeren zylindrischen Abschnitte 135 und 136 C₂ ist und schließlich die elektrostatische Kapazität des Bereichs, in dem die inneren und äußeren Zylinder 120 und 122 abgestützt werden, C₃ beträgt, so lassen sich die elektrostatischen Kapazitäten C _t, C₁ und C₂ nach folgenden Gleichungen ermitteln:

C _t=C₁ + C₂ + C₃ . . . (1)

C₁=2 e₀x [1/{(1/e₂-1/e₁)ln · d₃/d₂ + 1/e₁ · lnd₄/d₁} + {1/e₂-1/e₁)ln- · d₇/d₆ + 1/e₁ · lnd₈/d₅}] . . . (2)

C₂=2 e₀(1-x) · [1/{(1-e₁)ln(d₄/d₁)} + 1/{(1-e₁)ln(d₈/d₅)}] . . . (3)

wobei e₀ die Dielektrizitätskonstante im Vakuum ist.

Hier sei angenommen:

[1/{(1/e₂-1/e₁)ln · d₃/d₂ + 1/e₁ · lnd₄/d₁} + {1/e₂-1/e₁)ln · d₇/d₆ + 1/e₁ · lnd₈/d₅}]=A; und

[1/{(1-e₁)ln(d₄/d₁)} + 1/{(1-e₁)ln(d₈/d₅)}]=B

A und B sind beide konstant. Die Gleichungen (2) und (3) können unter Verwendung von A und B modifiziert werden, so daß sich die Elektrizitätskonstante Ct wie folgt darstellt:

Ct=2 e₀x(A-B) + 2 e₀1B + C₃ . . . (4)

Daraus ergibt sich, daß die Elektrizitätskonstante Ct proportional zu dem Schub X veränderlich ist.

Wie erwähnt, umfaßt die Sensorschaltung den RC-Schwingkreis, dessen Schwingungsperiode wie folgt definiert werden kann:

T = (1/K)RC . . . (5)

Darin ist K eine Konstante.

Daraus ergeben sich die Frequenz-Ausgangscharakteristika des RC-Schwingkreises wie folgt:

T = (R/K) 2 e₀x(A-B) + C₀ . . . (6)

Darin ist C₀=2 e₀1B + C₃

Aus diesen Gleichungen geht hervor, daß die Schwingungsperiode T proportional zum Hub x ist. Durch Überwachung der Frequenz-Schwingungs-Zyklus-Periode T kann daher der Hub x abgetastet werden.

Die Durchmesser ⌀d₁ bis ⌀d₈ können sich mit der Atmosphärentemperatur durch thermische Ausdehnung verändern. Im Hinblick auf diese variablen Dimensionen werden die Verhältnisse ⌀d₃/⌀d₂ und ⌀d₇/⌀d₆ trotz unterschiedlicher thermischer Ausdehnung als konstant angesehen. In ähnlicher Weise werden die Verhältnisse ⌀d₄/⌀d₁ und ⌀d₈/⌀d₅ als konstant betrachtet.

Andererseits sind die Dielektrizitätskonstanten e₁ und 2₂ des gasförmigen, dielektrischen Materials innerhalb des Zylinders und des dielektrischen Gliedes 130 im wesentlichen bei unterschiedlichen Temperaturen konstant, wenn geeignete Materialien verwendet werden. Beispielsweise kann ein dielektrisches Material, das im wesentlichen eine temperaturunabhängige Dielektrizitäts-Konstante aufweist, durch Luft oder Harz, beispielsweise Polyacetal- Harz, Polypropylen-Harz etc. gebildet werden. Daher kann als gasförmiges dielektrisches Material vorzugsweise Luft verwendet werden, so daß der Einfluß von Temperaturänderungen ausgeschaltet und eine stabile Dielektrizitäts- Konstante erreicht wird.

Bei Auswahl des dielektrischen Materials für das dielektrische Glied 130 wird ein Material bevorzugt, das eine höhere Auflösung bei der Messung der Relativbewegung zwischen der Kolbenstange und dem Zylinder ermöglicht. Im Sinne einer höheren Auflösung ist eine größere elektrostatische Kapazität notwendig. Dies erfordert eine hohe Dielektrizitäts-Konstante des Materials für das dielektrische Glied 130. Eine ausreichend hohe Dielektrizitäts- Konstante ergibt sich bei Verwendung anorganischer Materialien, wie etwa Glimmer. Derartige anorganische Materialien sind bekannt als solche mit ausreichend hoher Dielektrizitäts-Konstante, jedoch teuer und schwer zu bearbeiten und daher wenig für eine Massenproduktion geeignet. Andererseits sind synthetische Harze weniger teuer und leicht in die gewünschte Form zu bringen. Synthetische Harze haben jedoch im allgemeinen eine geringe Dielektrizitäts-Konstante, die für einen Hub-Sensor der oben beschriebenen Art nicht ausreicht.

Erfindungsgemäß wird daher ein Material bevorzugt, das zusammengesetzt ist aus einem synthetischen Harz und anorganischem Material. Als Harz kommt insoweit ein thermoplastisches Harz, wie etwa Polypropylen, Polyacetat, Polybuthylen-Terephthalat, Polyphenylensulfid etc. im Hinblick auf die Lösbarkeit mit anorganischem Material in Frage. Als anorganisches Material kann Keramik verwendet werden.

Die Höhensensoren 24 _FL, 24 _FR, 24 _RL und 24 _RR sind mit der Steuereinheit 30 über einen Mehrfachkoppler 62 und einen Analog/Digital-Wandler 64 verbunden. Andererseits umfaßt die Steuereinheit einen Mikroprozessor 66 mit einem Eingangs/Ausgangs-Interface 68, eine arithmetische Schaltung 70, etwa als CPU, und einen Speicher 71, etwa als ROM, RAM, Register etc. Das Eingangs/Ausgangs-Interface ist mit dem A/D-Wandler zur Aufnahme eines der Höhensignale der Höhensensoren 24 _FL, 24 _FR, 24 _RL, 24 _RR verbunden, das durch den Mehrfachkoppler 62 ausgewählt wird. Der Mehrfachkoppler 62 nimmt ein Zeitsignal des Mikroprozessors auf und wählt die Höhensignale jeweils in vorgegebener Reihenfolge zu vorgegebenen Zeitpunkten.

Das Eingangs/Ausgangs-Interface 68 ist mit Treiberschaltungen 72, 74, 76, 78, 80, 82 verbunden und gibt Steuersignale an diese ab.

Die Treiberschaltungen 72, 74, 76, 78 sind mit den Höhensteuerventilen 20 _FL, 20 _FR, 20 _RL und 20 _RR verbunden und geben Treibersignale an diese ab. Die Treiberschaltungen 72, 74, 76 und 78 geben Steuersignale mit hoher Spannung ab, wenn sich die Höhe der Karosserie außerhalb des Zielhöhenbereichs befindet, und Signale mit niedriger Spannung, wenn die Zielhöhe eingehalten wird. Daher sprechen die Höhensteuerventile 20 _FL, 20 _FR, 20 _RL und 20 _RR auf ein Höhensteuersignal mit hoher Spannung an, durch das sie aktiviert werden, während sie durch ein Signal mit niedriger Spannung abgeschaltet werden. Die Treiberschaltung 80 ist mit dem Druckspeicher-Steuerventil 52 verbunden und gibt ein Steuersignal mit hoher Spannung an dieses ab, wenn dieses geöffnet werden soll und der Druckspeicher 46 mit dem Druckzufuhrsystem 18 verbunden werden soll. Bei einem Steuersignal mit niedriger Spannung wird das Ventil geschlossen und die Verbindung unterbrochen.

Die Treiberschaltung 82 ist mit dem Steuerventil 56 zum Ablassen der Luft an die Atmosphäre verbunden. Auch hier erfolgt bei einem Signal mit hoher Spannung eine Öffnung und bei einem Signal mit niedriger Spannung eine Schließung des Ventils.

Im übrigen tastet der Mikroprozessor 66 den Druck in dem Druckspeicher 46 ab. Fällt der Druck unter einen vorgegebenen Wert, so wird ein Steuersignal für den Kompressor erzeugt. Dieses gelangt an eine Treiberschaltung 84 über das Eingangs/Ausgangs-Interface 68. Die Treiberschaltung 84 ist mit einem Schaltrelais 86 verbunden, das eine elektrische Verbindung zwischen dem Elektromotor 42 und einer Fahrzeug-Batterie 88 herstellt bzw. unterbricht. Entsprechend dem Kompressor-Steuersignal erzeugt die Treiberschaltung 84 ein Antriebssignal für den Kompressor, durch das das Schaltrelais 86 erregt wird, so daß eine elektrische Verbindung zwischen der Batterie 88 und dem Elektromotor 42 hergestellt und der Elektromotor angetrieben wird. Dadurch wird zugleich der Kompressor 40 angetrieben, so daß dem Druckspeicher 46 Druck zugeführt wird.

Bei der gezeigten Ausführungsform ist der Mikroprozessor 66 der Steuereinheit 30 weiterhin mit einer Stromzufuhrschaltung 90 verbunden, von der er elektrischen Strom aufnimmt. Die Stromzufuhrschaltung 90 ist ihrerseits mit der Batterie 88 über einen Zündschalter 92 verbunden.

Es ist bekannt, daß der Zündschalter 92 zwischen einer Verriegelungsposition, in der ein Lenkradschloß eingreift, einer ausgeschalteten Position, in der die Stromzufuhr unterbrochen ist und einer eingeschalteten Position verstellbar ist, in der elektrischer Strom den elektrischen Einrichtungen des Fahrzeugs, nicht jedoch dem Zündsystem zugeführt wird. Ferner ist eine Zündposition vorgesehen, in der elektrischer Strom nicht nur den elektrischen Einrichtungen, sondern auch dem Zündsystem zugeführt wird, und schließlich eine Startposition, in der der elektrische Strom dem Zündsystem und dem Anlasser, nicht dagegen den elektrischen Geräten zugeführt wird. Zur Vereinfachung der folgenden Erläuterungen soll jede Position des Zündschalters, in der Strom an den Mikroprozessor 66 gelangt, als "EIN"-Position bezeichnet werden, und jede Stellung des Zündschalters, in der dies nicht der Fall ist, als "AUS"-Position. Obgleich dies in Fig. 1 nicht deutlich gezeigt ist, kann der Zündschalter 92 auch die Stromzufuhr zu dem Schaltrelais 86 steuern, so daß elektrischer Strom dem Elektromotor 42 nur dann zugeführt werden kann, wenn der Zündschalter 92 eingeschaltet ist.

Fig. 2 zeigt die Stromzufuhrschaltung im einzelnen. Die Stromzufuhrschaltung 90 weist einen Spannungsregler 94 auf, der mit der Batterie 88 über den Zündschalter 92 und eine Diode D₁ verbunden ist. Die Ausgangsspannung des Spannungsreglers 94 gelangt an den Mikroprozessor 66 und betreibt diesen. Die Stromzufuhrschaltung 90 weist weiterhin ein selbsthaltendes Relais 96 auf. Das selbsthaltende Relais 96 umfaßt eine selbsthaltende Relaisspule 98. Eine Klemme der selbsthaltenden Relaisspule 98 ist mit der Batterie 88 über eine Schaltung verbunden, die den Zündschalter 92 umgeht. Das Relais 96 weist weiterhin einen normalerweise offenen Relaisschalter 99 auf, der parallel zu der Serienschaltung aus Zündschalter 92 und Diode D₁ liegt. Das Relais 96 umfaßt schließlich eine Diode D₂, die Stoßspannungen der Relaisspule 98 aufnimmt.

Die andere Klemme der Relaisspule 98 ist mit der Kollektor- Elektrode eines Transistors Tr₁ verbunden. Die Basis- Elektrode des Transistors Tr₁ ist mit dem Ausgang des Spannungsreglers 94 über einen Widerstand R₁ verbunden und im übrigen mit dem Kollektor eines Transistors Tr₂. Die Emitter der Transistoren Tr₁ und Tr₂ sind gemeinsam mit Masse verbunden. Andererseits ist die Basis des Transistors Tr₂ mit dem Ausgang des Spannungsreglers 94 über einen Widerstand R₂ verbunden. Die Basis des Transistors Tr₂ ist weiterhin mit dem Interface 68 des Mikroprozessors 66 verbunden und nimmt von diesem ein ein Selbsthalte- Steuersignal auf. Das Selbsthalte-Steuersignal des Mikroprozessors 66 wird auf niedriger Spannung (0) gehalten, wenn der Zündschalter 92 eingeschaltet ist, so daß dem Spannungsregler 94 Strom zugeführt wird. In dieser Stellung ist der Transistor Tr₂ abgeschaltet (nicht-leitend), so daß eine EIN-Vorspannung an die Basis des Transistors Tr₁ gelangt. Daher wird der Transistor Tr₁ in der EIN- Position gehalten. Der elektrische Strom von der Batterie 88 fließt durch die Relaisspule 98 zu dem Transistor Tr₁. Die selbsthaltende Relaisspule 98 wird in der erregten Position gehalten und hält den Relaisschalter 99 geschlossen. Auf diese Weise wird eine selbsthaltende Verbindungsschaltung zwischen der Batterie 88 und dem Spannungsregler 94 hergestellt, die den Zündschalter 92 umgeht.

Der Mikroprozessor 62 hält das Selbsthalte-Steuersignal auf niedriger Spannung über eine gegebene Zeitperiode nach dem Ausschalten des Zündschalters 92. Auf diese Weise wird die Stromzufuhr von der Batterie 88 zu dem Spannungsregler 94 über die Selbsthalteschaltung für eine gegebene Zeit aufrechterhalten, die der Zeit entspricht, in der sich das Selbsthalte-Steuersignal auf niedriger Spannung befindet.

Nach Ablauf der gegebenen Zeitperiode nach dem Ausschalten des Zündschalters 92 schaltet der Mikroprozessor 66 das Selbsthalte-Steuersignal von NIEDRIG auf HOCH. Auf diese Weise wird der Transistor Tr₂ ein- und der Transistor Tr₁ damit ausgeschaltet. Die Relaisspule 98 wird daher nicht mehr vom Strom durchflossen. Der Relaisschalter 99 kehrt in die normale offene Stellung zurück und unterbricht die Selbsthalteschaltung. Dadurch ist die Stromzufuhr zum Spannungsregler 94 unterbrochen.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Höhensteuersystems wird der Mikroprozessor auf zwei unterschiedliche Zielhöhen eingestellt. Eine dieser Zielhöhen H _N wird verwendet, wenn der Zündschalter 92 eingeschaltet ist. Diese Zielhöhe H _N soll im weiteren Verlauf als normale Zielhöhe bezeichnet werden. Andererseits wird eine Zielhöhe H _P verwendet in der Zeitperiode nach dem Abschalten des Zündschalters 92, in der sich das Selbsthaltesignal auf niedrigem Spannungswert befindet. Diese Zeitperiode soll als AUS-Periode bezeichnet werden. Die AUS-Zielhöhe H _P liegt höher als die normale Zielhöhe H _N.

Anschließend soll die praktische Wirkungsweise der Höhensteuerung im Zusammenhang mit Fig. 5 erläutert werden.

Fig. 5 ist ein Flußdiagramm des Höhensteuerprogramms, das durch den Mikroprozessor 66 durchgeführt wird. Das Programm kann ablaufen zum Prüfen der Höhe in bezug auf eines der Höhensignale S _FL, S _FR, S _RL und S _RR, die alternativ über den Mehrfachkoppler 62 an den Eingang gelangen. Die Höhensteuerung erfolgt daher in bezug auf einen der Radträger 10 _FL, 10 _FR, 10 _RL und 10 _RR, der einem der Höhensignale S _FL, S _FR, S _RL und S _RR entspricht, das jeweils verarbeitet wird.

Unmittelbar nach dem Start wird das System in Gang gesetzt. Dabei wird die normale Zielhöhe H _N für die nachfolgende Höhensteuerung in Schritt 1002 ausgewählt. Gleichzeitig werden alle Steuersignale, die von dem Interface 68 der Steuereinheit 30 abgegeben werden, auf niedrige Spannung geschaltet (0). Dadurch werden die Höhen-Steuerventile 20 _FL, 20 _FR, 20 _RL und 20 _RR, das Speicher-Steuerventil 52, das Auslaß-Steuerventil 56 in der geschlossenen Stellung gehalten, und das Motor-Schaltrelais 86 ist abgeschaltet. Im übrigen wird durch die niedrige Signalspannung des Selbsthalte-Steuersignals die Relaisspule 98 erregt, so daß sie den Relaisschalter 99 schließt. Die Selbsthalteschaltung ist daher in Betrieb.

In Schritt 1004 wird die Stellung des Zündschalters 92 geprüft. Wenn der Zündschalter 92 eingeschaltet ist, wird die Höhensteuerung durchgeführt unter Verwendung der normalen Zielhöhe H _N in Schritt 1006. Während der Zündschalter 92 geschlossen bleibt, werden die Schritte 1004 und 1006 zyklisch und kontinuierlich zur Durchführung der Höheneinstellung wiederholt. In der Praxis wird jedes der Höhensignale S _FL, S _FR, S _RL und S _RR mit den oberen und unteren Höhen-Kriterien H _U und H _L verglichen und damit die normale Zielhöhe H _N bestimmt. Wenn das jeweilige Höhensignal kleiner als das untere Kriterium H _L ist, folgt ein Aufwärts-Befehl. Der Mikroprozessor 66 spricht dann auf den Aufwärts-Befehl an und prüft den Druck in dem Druckspeicher 46. Wenn der Druck in dem Druckspeicher 46 ausreichend hoch ist, um den Druck in der entsprechenden Druckkammer 14 _FL, 14 _FR, 14 _RL, 14 _RR zu erhöhen, wird ein Steuersignal an das Speicher-Steuerventil 52 gegeben und dieses geöffnet. Wenn andererseits der Druck in dem Druckspeicher nicht ausreichend ist, gibt der Mikroprozessor 66 ein Steuersignal an das Relais 86 ab und schaltet den Motor 42 und damit den Kompressor 40 ein. Zugleich werden Signale mit hoher Spannung an das entsprechende Höhensteuerventil 20 _FL, 20 _FR, 20 _RL, 20 _RR gegeben. Wenn andererseits das Höhensignal größer als das obere Höhen-Kriterium ist, erfolgt ein Abwärts-Befehl. Der Mikroprozessor 66 spricht auf diesen an und öffnet das Auslaß-Steuerventil 56. Zugleich wird ein Steuersignal an eines der Höhensteuerventile 20 _FL, 20 _FR, 20 _RL, 20 _RR abgegeben und dieses wird geöffnet, so daß der Druck in der jeweiligen Druckkammer 14 _FL, 14 _FR, 14 _RL, 14 _RR reduziert wird.

Wenn andererseits in Schritt 1004 ermittelt wird, daß der Zündschalter 92 offen ist, bedeutet dies, daß sich das Höhensteuersystem in der AUS-Periode befindet. Der Prozeß geht daher weiter zu Schritt 1008. Die AUS-Zielhöhe H _P wird gesetzt. Sodann wird das Höhensignal verglichen mit der AUS-Zielhöhe H _P im Schritt 1010. Wenn das Höhensignal von der Zielhöhe H _P abweicht, erfolgt ein Aufwärts- oder Abwärtsbefehl in Schritt 1012 zur Durchführung der Höheneinstellung. Die Schritte 1010 und 1012 werden wiederholt durchgeführt bis die Fahrzeughöhe auf die AUS-Zielhöhe H _P eingestellt ist. Wenn das Höhensignal gleich der AUS-Zielhöhe H _P ist, wird ein Zeitglied getriggert, das den Zeitablauf nach dem Setzen der AUS-Zielhöhe H _P mißt. Der Zeitwert wird mit einem Vergleichs-Zeitwert für die AUS-Periode in Schritt 1014 verglichen. Die Schritte 1010 und 1014 werden wiederholt, bis die vorgegebene Zeit abgelaufen ist. Wenn in Schritt 1014 "Zeit-Aufwärts" ermittelt wird, wird das Selbsthalte- Steuersignal von niedriger auf hohe Spannung geschaltet, so daß die Stromzufuhr in Schritt 1016 unterbrochen wird. Nach Schritt 1016 ist das Programm beendet.

Die Höhensteuerung, die mit Hilfe des Mikroprozessors in Stufe 1006 erfolgt, umfaßt mehrere Steuerparameter neben der Fahrzeughöhe. Höhen-Einstellverfahren unter Berücksichtigung verschiedener Steuerparameter sind in den unten angegebenen Patentschriften und Patentanmeldungen erläutert worden.

U.S. Patent 45 19 169
Europäische Veröffentlichung 01 14 680
Europäische Veröffentlichung 01 14 700
U.S. Patent 46 59 104
U.S. Patent 47 18 695
U.S.-Patentanmeldung 9 06 239 vom 12. 9. 1986
U.S.-Patentanmeldung 0 56 761 vom 2. 6. 1987
Deutsche Patentanmeldung P 37 15 441
U.S.-Patentanmeldung 1 20 964 vom 16. 11. 1987.

Da die Fahrzeughöhe während des Parkens höher liegt als beim normalen Fahren, entfällt die Notwendigkeit der Höheneinstellung beim Einschalten der Stromzufuhr. Dadurch wird der Fahrkomfort verbessert und die Lebensdauer des Kompressors erhöht.

Claims

1. Höhensteuerungs-Vorrichtung für Kraftfahrzeug-Aufhängungen, mit
einem Aufhängungssystem (10, 12) zwischen einer Fahrzeugkarosserie (26) und einem ein Rad drehbar tragenden Radträger (10), mit Einrichtungen (14, 16, 18) zur Änderung der Stützkraft zwischen den Rädern und der Karosserie,
einem Sensor (24) zur Überwachung des relativen Abstandes zwischen der Fahrzeugkarosserie (26) und dem Radträger (10) und zur Erzeugung eines entsprechenden Signals und einer Steuereinheit (30), die mit einer elektrischen Stromquelle (88) verbunden ist und die Sensorsignale aufnimmt, mit vorgegebenen Werten vergleicht und Steuersignal zur Änderung der Fahrzeughöhe abgibt, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (30) auf das Ausschalten eines Stromzufuhr-Schalters (92) zwischen der Stromquelle (88) und der Steuereinheit anspricht und ein Signal zur Anhebung der Fahrzeugkarosserie während einer vorgegebenen Zeitperiode nach dem Ausschalten abgibt, welche Anhebung bis auf eine über der normalen Zielhöhe liegende Höhe erfolgt.

2. Höhensteuerungs-Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (30) den Betrieb über die vorgegebene Zeitperiode nach dem Ausschalten der Stromzufuhr und nach Einstellung der Karosserie auf die größere Zielhöhe beibehält.

3. Höhensteuerungs-Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Änderung der Karosseriehöhe hohle Kammern (14) umfassen, die mit einer Druckfluidquelle (16) zur Einleitung und Abgabe von Arbeitsfluid und zur Einstellung des Fluiddruckes in der hohlen Kammer verbunden sind, und daß ein Drucksteuerventil (52) zwischen der Fluidquelle (16) und der hohlen Kammer (14) vorgesehen ist und durch Änderung des Fluiddrucks eine Ausdehnung oder Zusammenziehung der hohlen Kammer und damit eine Änderung der Karosseriehöhe herbeiführt.

4. Höhensteuerungs-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Hilfs-Stromzufuhrschaltung (90) vorgesehen ist, die den Hauptstromschalter (92) umgeht und einen EIN-AUS-Schalter (99) enthält, dessen Schaltposition durch die Steuereinheit (30) steuerbar ist.

5. Höhensteuerungs-Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (30) den Schalter (99) der Hilfs-Stromzufuhrschaltung (90) über eine gegebene Zeitperiode nach Ausschalten des Hauptschalters (92) geschlossen hält.