DE3911873A1

DE3911873A1 - Vorrichtung und verfahren zum einstellen der hoehe eines fahrzeugs

Info

Publication number: DE3911873A1
Application number: DE3911873A
Authority: DE
Inventors: Yutaka Hiwatashi; Katsuyoshi Kamimura; Atsuhsi Mine
Original assignee: Fuji Jukogyo KK; Fuji Heavy Industries Ltd
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 1988-04-12
Filing date: 1989-04-11
Publication date: 1989-11-02
Also published as: GB2217837A; DE3911873C2; GB2217837B; JPH01152204U; US4978848A; GB8908006D0; JPH0518649Y2

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Einstellen der Höhe eines Fahrzeugs.

Im allgemeinen wird die Höhe eines Kraftfahrzeuges mittels einer Vorrichtung eingestellt oder kontrol liert, welche eine Federbein-Aufhängung umfaßt. Diese Aufhängung ist mit einem Aufhängungsarm verbun den, der schwenkbar an dem Fahrzeug angebracht ist. Die Vorrichtung wird mittels Signalen von einem Drehwinkelsensor betrieben, welcher vertikale Verlagerung des Aufhängungsarmes in eine Verdrehung wandelt.

Die Drehwinkelsensoren sind Sensoren für Hilfsüber wachungssysteme. Es gibt zwei Arten von Drehwinkel sensoren. Bei der einen handelt es sich um einen Drehwinkelsensor, der eine Drehwinkeländerung durch Erfassen eines Zwei-Phasen-Pulssignales detektieren kann (Drehwinkeländerungssensor), während Drehwinkel sensoren der anderen Art durch Erfassen eines binären Signales die ahsolute Drehlage erfassen können. Im allgemeinen werden Drehwinkelsensoren der ersten Art verwendet, weil sie einfach aufgehaut sind und nur wenige Ausgangsanschlüsse erfordern. In diesem Zusammenhang sei beispielsweise auf die JP-OS 61-1 17 414 hingewiesen.

Drehwinkelsensoren der zweiten Art werden jedoch benötigt, um eine dem erforderlichen Auflösungsvermögen entsprechende Anzahl von bits zu erzeugen. Um beispielsweise die Zahl 256, d.h. 2⁸, zu erkennen, ist es erforderlich 8 bits zu erzeugen (8 Sätze von Photounterbrechern) 8 bits zu erzeugen. Dies bringt jedoch Schwierigkeiten mit sich, was die Anordnung, den Platzbedarf und erhebliche Kosten betrifft. Drehwinkelsensoren des ersten Typs können zwar die Drehrichtung und die Drehwinkeländerung ab einer Anfangsposition bestimmen, nicht aber die absolute Position.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die genannten Nachteile zu eliminieren und ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Einstellen der Höhe eines Fahrzeuges zu schaffen. Die Erfindung umfaßt einen hochauflösenden Drehwinkeländerungssensor, der die Drehrichtung und die absolute Position einer Drehscheibe des Drehwinkeländerungssensors erfassen kann, wodurch die Höhe des Fahrzeuges ausgehend von den erfaßten Daten eingestellt werden kann.

Diese und weitere Aufgaben werden erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung zum Einstellen der Höhe eines Fahrzeuges gelöst, das eine Federbein-Auf hängung mit einem schwenkbar mit dem Fahrzeug ver bundenen Aufhängungsarm umfaßt. Die Vorrichtung umfaßt einen Drehwinkeländerungssensor der als Sensor zum Erfassen der Höhe des Fahrzeugs dient und betriebsmäßig mit dem Aufhängungsarm verbunden ist. Der Drehwinkeländerungssensor umfaßt eine Drehscheibe mit zwei Sätzen von Schlitzen oder Magnetstreifen, welche in Umfangsrichtung mit unter schiedlichen Radien auf der Drehscheibe angeordnet sind, wobei sie zueinander eine Phasendifferenz von 90° aufweisen. Ferner ist ein Detektor zum Abtasten der Schlitze oder Magnetstreifen auf der Drehscheibe mittels Ziffern vorgesehen, der Zwei- Phasen-Pulssignale mit 90°-Phasendifferenz erzeugt. Die Vorrichtung zum Einstellen der Höhe eines Fahrzeugs ist dadurch gekennzeichnet, daß die Drehscheibe des Drehwinkeländerungssensors mit Schlitzen oder Magnetstreifen halbkreisförmiger Oestalt auf ihrem äußeren Umfang aufweist. Eine Neutralposition des Betriebsbereichs der Kreisscheibe ist durch eine radiale Begrenzung des halbkreisförmigen Schlitzes oder Magnetstreifens festgelegt. Der halbkreisförmige Schlitz oder Magnetstreifen wird mittels eines Detektors abgetastet, um festzustellen, ob die Fahrzeughöhe über oder unter der Neutralposition der Kreisscheibe liegt. Eine Schaltung ist betriebs mäßig mit der Aufhängung verbunden, um die Fahrzeughöhe in vertikaler Richtung entsprechend den Daten aus dem Detektor in Abhängigkeit davon einzustellen, ob die von dem Detektor erfaßte Position oberhalb oder unterhalb der Neutralposition der Drehscheibe liegt. In diesem Fall beginnt die Schaltung damit, die Drehrichtung und den von der Drehscheibe überstri chenen Drehwinkel von dem Zeitpunkt an zu messen, zu dem der Sensor die Neutralposition der Drehscheibe erfaßt hat.

Die Erfindung umfaßt auch ein Verfahren zum Einstellen der Höhe eines Fahrzeugs mit einer Aufhängung, welche einen Aufhängungsarm umfaßt, der zum Zwecke der Einstellung der Fahrzeughöhe wie beschrieben schwenkbar mit dem Fahrzeug verbunden ist. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß der halb kreisförmige Schlitz oder Magnetstreifen erfaßt wird, um festzustellen, ob die Fahrzeughöhe oberhalb oder unterhalb der Neutralposition der Drehscheibe liegt. Die Aufhängung wird in vertikaler Richtung entsprechend den Positionsdaten aus- oder eingeschoben.

Die Bestimmung der Drehrichtung und des von der Drehscheibe überstrichenen Drehwinkels beginnt zu dem Zeitpunkt, zu dem der Detektor die Neutralposi tion der Drehscheibe erfaßt.

Erfindungsgemäß dient die Neutralposition für die Rotation der Drehscheibe des Drehwinkeländerungs sensors als Bezugsposition. Die absolute Position wird in Bezug auf die Bezugsposition erfaßt. Die Überwachungsschaltung überwacht die Drehrichtung und den von dem Drehwinkeländerungssensor überstriche nen Drehwinkel ausgehend von den erfaßten Daten. Die Fahrzeughöhe wird entsprechend dem Signal aus der Überwachungsschaltung mittels des Drehwinkel änderungssensors kontrolliert.

Im folgenden ist die Erfindung an vorteilhaften Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen mit weiteren Einzelheiten näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Drehscheibe eines Drehwinkeländerungssensors für eine Vorrichtung zum Einstellen der Fahrzeug höhe nach der Erfindung;

Fig. 2 eine Schaltung zum Erzeugen von Zählsignalen in unterschiedlichen Drehrichtungen;

Fig. 3 die Beziehung zwischen Zählsignalmengen einer Links- und einer Rechtsdrehung;

Fig. 4 ein Flußdiagramm des Betriebs der Vor richtung zum Einstellen der Fahrzeughöhe;

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht einer Vor richtung zum Einstellen der Fahrzeughöhe;

Fig. 6 schematisch den Aufbau eines Drehwinkel änderungssensors;

Fig. 7A eine Draufsicht auf eine Drehscheibe mit zwei Sätzen von Zwei-Phasen-Schlitzen; und

Fig. 7B die Beziehung zwischen dem von der in Fig. 7A gezeigten Drehscheibe überstrichenen Drehwinkel zu dem Zwei-Phasen-Pulssignal.

Gemäß Fig. 5 ist ein Rad 1 mittels eines vertikal schwenkbaren Aufhängungsarmes 2 drehbar mit einem Fahrzeug (nicht gezeigt) verbunden. Ein unterer Endabschnitt einer versteiften Aufhängung 3 ist an einen Endabschnitt des Aufhängungsarmes 2 ange koppelt. Die versteifte Aufhängung umfaßt eine Vorrichtung zum Einstellen der Fahrzeughöhe. Die Vorrichtung zum Einstellen der Fahrzeughöhe wird mittels eines Signales überwacht, das von einer Überwachungsschaltung 5 abgegeben wird. Die Über wachungsschaltung wird mit einem Signal von einem Drehwinkeländerungssensor 4 angesteuert. Der Dreh winkeländerungssensor 4 erfaßt den überstrichenen Drehwinkel, welcher dem Vertikalversatz des Auf hängungsarmes 2 entspricht.

Fig. 6 zeigt Einzelheiten des prinzipiellen Aufbaus eines optischen Drehwinkeländerungssensors. Der Drehwinkeländerungssensor umfaßt eine Lichtquelle 6, eine um ihre Achse 7 a drehbare Dreh- oder Kreis scheibe 7, eine Erfassungsschlitzeinheit 8 und ein Lichtempfangselement 9, beispielsweise eine Photodiode. Die Lichtquelle 6 umfaßt eine Lampe 6 a und eine Kollimatorlinse 6 b zum parallelisieren der von der Lampe 6 a emittierten Lichtstrahlen. Die Kreisscheibe 7 ist mit mehreren radial angeordneten Schlitzen 7 b versehen, welche mit einer solchen Teilung angeordnet sind, daß sie die Kreisscheibe 7 in Umfangsrichtung in gleiche Teile teilen. Die Erfassungsschlitzeinheit 8 ist ebenfalls mit mehreren Schlitzen versehen, wobei diese den gleichen Winkelab stand wie diejenigen der Drehscheibe 7 haben. Die Kreisscheibe 7 und die Erfassungsschlitzeinheit 8 sind mit geringem Abstand voneinander zwischen der Lichtquelle 6 und dem Lichtempfangselement 9 angeordnet.

Wenn die Kreisscheibe 7 um eine Teilung der Schlitze 7 a dreht, empfängt das Lichtempfangselement 9 einmal das Licht durch die Erfassungsschlitzeinheit 8 und erfaßt eine Änderung der Lichtintensität. Die erfaßte Änderung der Lichtintensität wird dann in eine Ausgangsspannung mit sinusförmigem Verlauf gewandelt, welche ihrerseits in Pulse gewandelt wird. Der überstrichene Drehwinkel wird digitalisiert und durch Zählen der Anzahl der Pulse mittels eines Zählers bestimmt.

Mit Hilfe des Drehwinkeländerungssensors mit der Kreisscheibe, welche Schlitze einer einzigen Phase aufweist, ist es möglich, den von der Kreisscheibe überstrichenen Drehwinkel zu erfassen und zu bestimmen, wohingegen nicht die Drehrichtung bestimmt werden kann. Um diesen Nachteil auszuräumen, ist die Kreis scheibe mit zwei Sätzen von Schlitzen 10 a und 10 b mit zwei Phasen (A und B) gemäß Fig. 7A versehen.

Nach Fig. 7A sind die beiden Sätze der Zwei-Phasen- Schlitze 10 a und 10 b der Kreisscheibe 10 in Umfangs positionen mit unterschiedlichen Radien auf der Kreisscheibe 10 angeordnet, wobei sie zueinander eine Phasendifferenz von 90° in Umfangsrichtung der Kreisscheibe 10 aufweisen. Ein A-Phasen-Detektor - 11 a und ein B-Phasen-Detektor 11 b erfassen diese Zwei-Phasen-Schlitze 10 a und 10 b auf der Kreis scheibe 10, welche zwischen den Lichtquellen und den Lichtempfangselementen der Detektoren 11 a und 11 b angeordnet sind. Der A-Phasen- und der B-Phasen- Detektor 11 a und 11 b erzeugen A-Phasen- und B-Phasen- Pulssignale gemäß Fig. 78. Die Rotationsrichtung der Kreisscheibe 10 wird somit entsprechend dem Verschiebungsgrad der beiden Pulssignale gegeneinander bestimmt.

Bei der Erfindung handelt es sich um eine Vorrichtung zum Einstellen der Fahrzeughöhe, welche denselben Drehwinkeländerungssensor verwendet, wie er vor stehend beschrieben ist. Dieser Drehwinkeländerungs sensor umfaßt die beschriebene Dreh- oder Kreisscheibe und zwei Sätze Detektoren. Die Kreisscheibe ist mit zwei Sätzen Zwei-Phasen-Schlitze versehen, welche in Umfangsrichtung auf der Kreisscheibe mit unterschiedlichen Radien angeordnet sind, wobei sie zueinander eine phasendifferenz von 90° in Umfangsrichtung der Kreisscheibe aufweisen. Jeder der Detektoren umfaßt eine Lichtquelle und ein Lichtempfangselement, welche so angeordnet sind, daß sie jeweils entsprechende Sätze von Schlitzen auf der Kreisscheibe überstreichen. Die Detektoren erzeugen Zwei-Phasen-Pulssignale mit der Phasen differenz von 90° entsprechend der Intensität des mittels der Detektoren erfaßten Lichtes.

Bei der Vorrichtung zum Einstellen der Fahrzeughöhe ist die Dreh- oder Kreisscheibe ferner mit einem halbkreisförmigen Schlitz auf der unteren oder oberen Hälfte des äußeren Umfangs der Drehscheibe versehen, wobei eine radiale Begrenzung dieses Schlitzes im wesentlichen in der Neutralposition eines Betriebsbereiches der Kreisscheibe liegt. Die Vorrichtung umfaßt einen Detektor, der mittels des halbkreisförmigen Schlitzes feststellt, ob die Fahrzeughöhe innerhalb eines oberen oder eines unteren Bereiches bezüglich der Neutralposition liegt. Die Vorrichtung umfaßt ferner eine Überwachungs schaltung, welche die Höheneinstellvorrichtung entsprechend der Position der Kreisscheibe bezüglich der Neutralposition ab dem Zeitpunkt des Betriebs beginns einstellt, wodurch die Fahrzeughöhe größer oder kleiner eingestellt wird. Die Überwachungsschal tung dient ferner dazu, die Drehrichtung und den von der Kreisscheibe des Drehwinkeländerungssensors überstrichenen Drehwinkel von dem Zeitpunkt an zu messen, zu dem der Detektor feststellt, daß die Kreisscheibe in der Neutralposition steht.

Im folgenden sind die charakteristischen Merkmale der Vorrichtung zum Einstellen der Fahrzeughöhe im einzelnen unter Bezugnahme auf die Figuren 1 bis 4 erläutert, worin Elemente oder Teile, welche denjenigen in Fig. 7 (Stand der Technik) entsprechen, mit zusätzlichen Bezugszeichen versehen sind.

Gemäß Fig. 1 ist die Kreisscheibe 10 ferner mit einem Schlitz 10 c auf dem äußeren Umfang außerhalb der Zwei-Phasen-Schlitze 10 a und 10 b versehen. Der Schlitz 10 c ist halbkreisförmig und verläuft im Uhrzeigersinn ausgehend von der Neutralposition der Kreisscheibe als Begrenzung. Ein Detektor 11 c ist in einem Bereich angeordnet, welcher der Neutralpo sition der Kreisscheibe entspricht. Der Detektor 11 c erfaßt den Schlitz 10 c, wenn die Kreisscheibe 10 im Gegenuhrzeigersinn, d.h. nach links, aus der Neutralposition herausdreht. In diesem Fall erzeugt der Detektor 11 c ein Ausgangssignal. Der Detektor 11 c erfaßt den Schlitz 10 c jedoch nicht, wenn die Kreisscheibe 10 im Uhrzeigersinn, d.h. nach rechts, dreht, so daß der Detektor 11 c in diesem Fall kein Ausgangssignal erzeugt.

Wenn die Kreisscheibe 10 in der Neutralposition nach Fig. 1 steht, liegen die Schlitze 10 a und 10 b so, daß sie nicht von dem A-Phasen- und B-Phasen- Detektor 11 a und 11 b erfaßt werden. Die Veränderungen der Wellen des A-Phasen-Pulssignales des A-Phasen- Detektors 11 a, des B-Phasen-Pulssignales des B-Phasen-Detektors 11 b und des Positionserfassungs signales des Positionsdetektors 11 c sind in Fig. 3 dargestellt.

Fig. 2 zeigt eine Schaltung, mit Hilfe derer die Drehrichtung (d.h. rechts oder links) der Kreisscheibe 10 entsprechend der Verschiebung des A-Phasen- Pulssignales zu dem B-Phasen-Pulssignal festgestellt wird und die dazu dient, ein Linksdrehungs-Zählsignal oder ein Rechtsdrehungs-Zählsignal zu erzeugen. Die Schaltung nach Fig. 2 ist an sich bekannt. Sie umfaßt Flip-Flops 12 a und 12 b und AND-Gatter 13 a und 13 b. Die Flip-Flops 12 a und 12 b erzeugen Ausgangssignale an Ausgangsanschlüssen Q _A und Q _B, wenn die Phasen-Pulssignale über die Eingangsanschlüsse C und danach über die Eingangsanschlüsse D eingegeben werden. Die AND-Gatter 13 a und 13 b erzeugen das Linksdrehungs-Zählsignal oder das Rechtsdrehungs-Zähl signal während der Übertragung der Eingangssignale an die Eingangsanschlüsse D. Die Schaltung nach Fig. 2 wird hier nicht weiter erläutert, weil sie aus dem Stand der Technik bekannt ist.

Der Betrieb der Überwachungsschaltung 5, mit Hilfe derer die absolute Position, gemessen von der Neutral Position als Bezugsposition des Drehwinkeländerungs sensors festgestellt wird, ist im folgenden unter Bezugnahme auf das Flußdiagramm nach Fig. 4 be schrieben.

Es wird gemäß dem Flußdiagramm nach Fig. 4 zunächst abgefragt, ob die Drehscheibe stationär in einer Position rechts herum aus der neutralen Position nach Fig. 3 gedreht steht, wenn der Detektor 11 c zum Erfassen der Position der Drehscheibe kein Positionserfassungssignal beim Inbetriebnehmen eines Systems wie der Vorrichtung zum Einstellen der Fahrzeughöhe erzeugt. Das System, d.h. die Vorrichtung zum Einstellen der Fahrzeughöhe, wird zum Zwecke der weiteren Feststellung links herum gedreht. Die Position, in der das Positionserfassungs signal umkehrt, dient als Bezugsposition. Bezüglich dieser Bezugsposition wird die absolute Position der Kreisscheibe dadurch bestimmt, daß die Linksdre hungs- und Rechtsdrehungs-Zählsignale entsprechend den A-Phasen- und B-Phasen-Pulssignalen von dem A-Phasen- und dem B-Phasen-Detektor 11 a und 11 b kummulativ addiert bzw. subtrahiert werden. Die Daten der absoluten Position werden in einem Speicher abgelegt. Die in dem Speicher abgelegten Daten der absoluten Position werden immer dann gelöscht bzw. aktualisiert, wenn das Positionserfassungssignal aus dem Detektor 11 c umkehrt. Diese Schritte werden wiederholt, indem die Position, bei welcher das Positionserfassungssignal umkehrt, als Bezugsposition deklariert wird.

Inzwischen ist festgestellt worden, daß die Kreisschei be in einer Stellung angehalten worden ist, in der sie sich in einer nach links und nicht nach rechts gedrehten Position befindet, wenn der Detektor 11 c ein Positionserfassungssignal beim Inbetriebnehmen erzeugt (vgl. Fig. 3). Entsprechend dieser Feststel lung wird das System, d.h. die Vorrichtung zum Einstellen der Fahrzeughöhe, in eine nach rechts gedrehte Position verbracht. Wenn dann das Positionser fassungssignal umkehrt, wird diese Position zur Bezugsposition erklärt. Die nachfolgenden Schritte zum Bestimmen der absoluten Position der Kreisscheibe folgen den oben erläuterten Schritten.

Bei der beschriebenen Ausführung wird der von der Dreh- oder Kreisscheibe überstrichene Drehwinkel danach erfaßt, ob Licht die Schlitze in der Kreisschei be passiert oder nicht. Es ist jedoch ebenso möglich, Streifen eines magnetischen Werkstoffs auf der Kreisscheibe anzuordnen und mittels einer Einrichtung zum Erfassen magnetischen Werkstoffs, wie eines Hall-Elementes, festzustellen, ob magnetischer Werkstoff vorhanden ist oder nicht.

Gemäß der Erfindung wird die absolute Position in Bezug auf die Neutralposition in einfacher Weise dadurch bestimmt, daß eine herkömmliche Vorrichtung zum Einstellen der Fahrzeughöhe durch einfache Meßmittel ergänzt wird. Die in der vorstehenden Beschreibung, den Ansprüchen sowie der Zeichnung offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschie denen Ausführungsformen wesentlich sein.

Claims

1. Vorrichtung zum Einstellen der Höhe eines Fahrzeugs mit einer Aufhängung und einem betriebsmäßig mit der Aufhängung verbundenen Drehwinkeländerungs sensor zum Erfassen der Höhe des Fahrzeugs, wobei der Drehwinkeländerungssensor eine Drehscheibe mit zwei Sätzen von Marken umfaßt, welche in Umfangsrichtung hintereinanderliegend mit unter schiedlichen Radien und mit unterschiedlichen Phasen auf der Kreisscheibe angeordnet sind, gekennzeichnet durch eine halbkreis förmige Einrichtung (10 c) auf dem äußeren Umfang der Drehscheibe (10), einen Detektor (11 c) zum Abtasten der halbkreisförmigen Einrichtung (10 c) und eine betriebsmäßig mit der Aufhängung verbundene Schaltung, welche die Höhe des Fahrzeugs ausgehend von Daten aus dem Detektor (11) überwacht.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Marken (10 a,10 b) und die halbkreisförmige Einrichtung (10 c) von Schlitzen in der Drehscheibe (10) gebildet sind und daß der Detektor (11) Licht erfaßt, welches durch die Schlitze hindurchscheint.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Marken (10 a, 10 b) und die halbkreisförmige Einrichtung (10 c) von Magnet streifen auf der Drehscheibe (10) gebildet sind und daß der Detektor den Magnetismus der Magnet streifen erfaßt.

4. Verfahren zum Einstellen der Höhe eines Fahrzeugs mit einer Aufhängung mittels einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge kennzeichnet, daß die halbkreisförmige Einrichtung (10 c) abgetastet wird, um festzustellen, ob die momentane Fahrzeughöhe oberhalb oder unterhalb einer Höhe liegt, die einer Neutralpositi on der Drehscheibe (10) entspricht, und daß die Aufhängung ausgehend von Daten aus dem Detektor (11 c) und mit Hilfe einer Überwachung ausgehend von der Messung der Drehrichtung und des von der Drehscheibe (10) überstrichenen Drehwinkels beeinflußt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekenn zeichnet, daß die Drehscheibe (10) und die halbkreisförmige Einrichtung (10 c) durch Erfassen von Licht abgetastet werden, welches durch Schlitze (10 a, 10 b, 10 c) in der Kreisscheibe (10) hindurchscheint.

6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekenn zeichnet, daß die Kreisscheibe (10) und die halbkreisförmige Einrichtung (10 c) durch Erfassen des Magnetismus von Magnetstreifen auf der Drehscheibe (10) und der halbkreisförmigen Einrichtung (10 c) abgetastet werden.